CN115898389A - 一种水文地质工程地下河流钻探设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水文地质工程地下河流钻探设备，涉及地质工程技术领域。本发明包括箱体、主钻探组件、升降柱、升降机构和安装架体，主钻探组件固定在箱体的下端，箱体固定在升降柱的下端；升降机构固定在安装架体上并通过机械传动的方式驱动升降柱竖直移动，且升降柱活动贯穿安装架体，安装架体固定在钻探设备的机架上；还包括侧钻探组件和取样组件；侧钻探组件和取样组件均设置在箱体的内部上端。本发明通过设置升降机构和可调长度的升降柱，使得主钻探组件可下降至深处，通过设置侧钻探组件和取样组件，使得该设备具有取样功能，解决了现有的钻探装置难以钻探至较深处，且功能单一，与取样设备难以一体化的问题。

Description

一种水文地质工程地下河流钻探设备

技术领域

本发明属于地质工程技术领域，特别是涉及一种水文地质工程地下河流钻探设备。

背景技术

水文地质是地质学分支学科，指自然界中地下水的各种变化和运动的现象，它主要是研究地下水的分布和形成规律，地下水的物理性质和化学成分，地下水资源及其合理利用，地下水对工程建设和矿山开采的不利影响及其防治等。

工程地质钻探是获取地表下准确的地质资料的重要的方法，在地质勘察中，常常应用到钻探设备，现有钻探设备由井架、钻机、钻杆、钻具、水泵等构成，主要是利用回转钻具和水循环方法，钻探工作的过程是将钻具安装在空心钻杆上，由钻机通过钻杆带动钻具回转，完全靠钻头回转克取岩石驱进，在钻进过程中由泥浆泵不断送水，水经钻杆上的水接头进入钻杆送到钻具钻头上喷出，水起到排出岩粉和冷却作用。

经检索，公告号CN114059927A，公告日期2022.02.18公开了一种适用于水文地质工程的便携式地下河流钻探装置，包括两个基板一、若干个基板二和沉淀箱，所述沉淀箱位于两个基板一的上方，若干个基板二的左右两端分别与两个基板一上表面固定连接，沉淀箱的下表面与其靠近基板二的上表面固定连接，沉淀箱前侧两个基板一的上表面均固定安装有支撑基架。同时定心钻头转动能够通过弧形扇叶将定心钻头下方的沉淀碎屑上翻，配合弧形槽口，更加容易的进入道疏通槽的内部，从而有效的解决现有的水文钻探装置在进行施工时需要占用较大的体积，同时在进行钻探过程中需要设置相配合的泥浆清洗设备，导致水文钻探操作比较复杂的问题。

该专利存在以下不足之处：

1．该钻探装置当钻至深处时，钻杆过长，高速旋转容易折断，难以钻探至较深处；

2．该钻探装置功能单一，与取样设备难以一体化，钻孔与取样难以同时进行。

因此，现有的钻探装置，无法满足实际使用中的需求，所以市面上迫切需要能改进的技术，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水文地质工程地下河流钻探设备，通过设置升降机构和可调长度的升降柱，使得主钻探组件可下降至深处，通过设置侧钻探组件和取样组件，使得该设备具有取样功能，解决了现有的钻探装置难以钻探至较深处，且功能单一，与取样设备难以一体化的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种水文地质工程地下河流钻探设备，包括箱体、主钻探组件、升降柱、升降机构和安装架体，主钻探组件固定在箱体的下端，箱体固定在升降柱的下端；升降机构固定在安装架体上并通过机械传动的方式驱动升降柱竖直移动，且升降柱活动贯穿安装架体，安装架体固定在钻探设备的机架上；还包括侧钻探组件和取样组件；侧钻探组件和取样组件均设置在箱体的内部上端，侧钻探组件用于对钻孔的内壁打取样孔，取样组件用于收集取样孔内渗出的水样。

进一步地，主钻探组件包括主钻头、主钻杆和第一电机；主钻头固定在主钻杆的底端，主钻杆的顶端与第一电机的输出轴固定连接，第一电机固定在箱体的内部下端。

进一步地，箱体的底部分别固定有高清摄像头、控制器模块、GPS定位模块和支杆，支杆的底端固定有水位传感器；箱体的底部四个拐角处均固定有辅助照明灯。

进一步地，升降柱由多个首尾固定拼接的柱体单元组成；柱体单元的顶端和底端均设置有第二安装板，上下相邻柱体单元之间的第二安装板通过紧固件固定连接；柱体单元的侧面固定有齿条。

进一步地，箱体的顶部中心固定有连接柱，连接柱的顶端设置有第一安装板；最下方的柱体单元底端的第二安装板与第一安装板通过紧固件固定连接。

进一步地，升降机构包括第二电机、齿轮和L型导轨；齿轮固定套设在第二电机的输出轴上，第二电机固定在安装架体内；齿轮与齿条相啮合；L型导轨设置有四个，四个L型导轨分别与柱体单元的四个拐角滑动配合，四个L型导轨均贯穿固定在安装架体的顶板上。

进一步地，侧钻探组件包括电动推杆、Z型板、第三电机、侧钻杆和侧钻头；电动推杆的缸体固定在箱体内部的固定板上，电动推杆的活塞杆端部与Z型板的一端固定连接，第三电机固定在Z型板的另一端，第三电机的输出轴与侧钻杆的一端固定连接，侧钻杆的另一端固定有侧钻头；侧钻杆上设置有出水孔，侧钻头上设置有进水孔。

进一步地，取样组件包括旋转接头；旋转接头套设在出水孔处的侧钻杆上，且与侧钻杆转动连接；旋转接头通过支架固定在Z型板的底部，旋转接头的底部设置有水管连接头。

进一步地，取样组件还包括软管、取样泵、多通连接件、输水管和取样筒；水管连接头通过软管与取样泵的进口连接，取样泵的出口通过管道与多通连接件连接；取样筒设置有六个，均固定在箱体内部的分隔板上，六个取样筒分别通过各自的输水管与多通连接件连接，且每个输水管上均设置有电磁阀。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过设置升降机构和可调长度的升降柱，使得主钻探组件可下降至深处，且升降柱的整体长度可基于现场需要进行拼接，解决了现有技术中当钻至深处时，钻杆过长，高速旋转容易折断，难以钻探至较深处的问题。

2、本发明通过设置侧钻探组件和取样组件，使得该设备具有取样功能，能取不同高度的水样，且取样的准确性高，可避免不同取样点的水样混合，使用时，先通过侧钻探组件横向钻孔，再通过取样组件抽取渗出的水样，至下一地点，再进行取样，取样时，通过GPS定位模块控制位置。

3、本发明通过设置高清摄像头和辅助照明灯，使得该设备具有地下拍摄的功能，能拍摄地下形貌，方便工作人员分析地下状况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为整体结构立体示意图；

图2为箱体底部以及主钻探组件结构示意图；

图3为箱体与升降柱连接示意图；

图4为升降柱与升降机构连接示意图；

图5为侧钻探组件与取样组件连接示意图；

图6为侧钻探组件局部结构放大示意图；

图7为取样组件结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、箱体；2、主钻探组件；3、升降柱；4、升降机构；5、安装架体；6、侧钻探组件；7、取样组件；11、高清摄像头；12、辅助照明灯；13、控制器模块；14、GPS定位模块；15、支杆；16、水位传感器；17、分隔板；18、固定板；19、连接柱；110、第一安装板；21、主钻头；22、主钻杆；23、第一电机；31、柱体单元；32、第二安装板；33、齿条；41、第二电机；42、齿轮；43、L型导轨；61、电动推杆；62、Z型板；63、第三电机；64、侧钻杆；65、侧钻头；71、旋转接头；72、软管；73、取样泵；74、多通连接件；75、输水管；76、取样筒；77、电磁阀；641、出水孔；651、进水孔；711、支架；712、水管连接头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参阅图1所示，本发明为一种水文地质工程地下河流钻探设备，包括箱体1、主钻探组件2、升降柱3、升降机构4和安装架体5，主钻探组件2固定在箱体1的下端，箱体1固定在升降柱3的下端；升降机构4固定在安装架体5上并通过机械传动的方式驱动升降柱3竖直移动，且升降柱3活动贯穿安装架体5，安装架体5固定在钻探设备的机架上；还包括侧钻探组件6和取样组件7；侧钻探组件6和取样组件7均设置在箱体1的内部上端，侧钻探组件6用于对钻孔的内壁打取样孔，取样组件7用于收集取样孔内渗出的水样。

其中如图2所示，主钻探组件2包括主钻头21、主钻杆22和第一电机23；主钻头21固定在主钻杆22的底端，主钻杆22的顶端与第一电机23的输出轴固定连接，第一电机23固定在箱体1的内部下端；箱体1的底部分别固定有高清摄像头11、控制器模块13、GPS定位模块14和支杆15，支杆15的底端固定有水位传感器16；箱体1的底部四个拐角处均固定有辅助照明灯12。

其中如图3所示，升降柱3由多个首尾固定拼接的柱体单元31组成；柱体单元31的顶端和底端均设置有第二安装板32，上下相邻柱体单元31之间的第二安装板32通过紧固件固定连接；柱体单元31的侧面固定有齿条33；箱体1的顶部中心固定有连接柱19，连接柱19的顶端设置有第一安装板110；最下方的柱体单元31底端的第二安装板32与第一安装板110通过紧固件固定连接。

其中如图4所示，升降机构4包括第二电机41、齿轮42和L型导轨43；齿轮42固定套设在第二电机41的输出轴上，第二电机41固定在安装架体5内；齿轮42与齿条33相啮合；L型导轨43设置有四个，四个L型导轨43分别与柱体单元31的四个拐角滑动配合，四个L型导轨43均贯穿固定在安装架体5的顶板上。

升降机构4具体使用时，启动第二电机41，第二电机41带动齿轮42转动，齿轮42带动齿条33移动，齿条33带动整个升降柱3沿着L型导轨43移动，从而可实现主钻探组件2的升降，通过设置升降机构4和可调长度的升降柱3，使得主钻探组件2可下降至深处，且升降柱3的整体长度可基于现场需要进行拼接，解决了现有技术中当钻至深处时，钻杆过长，高速旋转容易折断，难以钻探至较深处的问题。

其中如图5至6所示，侧钻探组件6包括电动推杆61、Z型板62、第三电机63、侧钻杆64和侧钻头65；电动推杆61的缸体固定在箱体1内部的固定板18上，电动推杆61的活塞杆端部与Z型板62的一端固定连接，第三电机63固定在Z型板62的另一端，第三电机63的输出轴与侧钻杆64的一端固定连接，侧钻杆64的另一端固定有侧钻头65；侧钻杆64上设置有出水孔641，侧钻头65上设置有进水孔651。

其中如图6至7所示，取样组件7包括旋转接头71；旋转接头71套设在出水孔641处的侧钻杆64上，且与侧钻杆64转动连接；旋转接头71通过支架711固定在Z型板62的底部，旋转接头71的底部设置有水管连接头712；取样组件7还包括软管72、取样泵73、多通连接件74、输水管75和取样筒76；水管连接头712通过软管72与取样泵73的进口连接，取样泵73的出口通过管道与多通连接件74连接；取样筒76设置有六个，均固定在箱体1内部的分隔板17上，六个取样筒76分别通过各自的输水管75与多通连接件74连接，且每个输水管75上均设置有电磁阀77。

取样时，启动第三电机63，第三电机63带动侧钻杆64和侧钻头65高速转动，通过电动推杆61带动Z型板62、第三电机63向外移动，进行侧向打孔，打孔完毕后，侧钻头65停止转动，启动取样泵73，渗出的水样经进水孔651进入侧钻头65，经侧钻杆64的出水孔641排出，再经软管72、取样泵73、多通连接件74、输水管75，最后流入相应的取样筒76内，通过设置侧钻探组件6和取样组件7，使得该设备具有取样功能，能取不同高度的水样，且取样的准确性高，可避免不同取样点的水样混合。

本实施例的使用操作如下：

S1：基于钻探深度，将合适数量的柱体单元31固定拼接成升降柱3；

S2：启动主钻探组件2进行钻孔，同时通过升降机构4带动主钻探组件2逐渐下降；

S3：钻探的同时，可通过清水泵向下送水，水经升降柱3进入主钻杆22，最后从主钻头21喷出，对主钻头21进行降温，并起到排出岩粉的作用，通过水位传感器16检测水位，当水位达到设定值后，启动泥浆泵，将钻探过程中产生的地下水抽出过滤，其中，送水和抽水组件均采用现有技术加以实现；

S4：钻探的同时，通过高清摄像头11和辅助照明灯12拍摄地下形貌，方便工作人员分析地下状况；

S5：通过GPS定位模块14时刻控制下降位置，当到达采样位置后，通过侧钻探组件6与取样组件7的配合，抽取渗出的水样，至下一地点，再进行取样。

以上仅为本发明的优选实施例，并不限制本发明，任何对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，对其中部分技术特征进行等同替换，所作的任何修改、等同替换、改进，均属于在本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种水文地质工程地下河流钻探设备，包括箱体（1）、主钻探组件（2）、升降柱（3）、升降机构（4）和安装架体（5），其特征在于：

所述主钻探组件（2）固定在所述箱体（1）的下端，所述箱体（1）固定在所述升降柱（3）的下端；

所述升降机构（4）固定在所述安装架体（5）上并通过机械传动的方式驱动所述升降柱（3）竖直移动，且所述升降柱（3）活动贯穿所述安装架体（5），所述安装架体（5）固定在钻探设备的机架上；

还包括侧钻探组件（6）和取样组件（7）；

所述侧钻探组件（6）和所述取样组件（7）均设置在所述箱体（1）的内部上端，所述侧钻探组件（6）用于对钻孔的内壁打取样孔，所述取样组件（7）用于收集取样孔内渗出的水样。

2.根据权利要求1所述的一种水文地质工程地下河流钻探设备，其特征在于，所述主钻探组件（2）包括主钻头（21）、主钻杆（22）和第一电机（23）；

所述主钻头（21）固定在所述主钻杆（22）的底端，所述主钻杆（22）的顶端与所述第一电机（23）的输出轴固定连接，所述第一电机（23）固定在所述箱体（1）的内部下端。

3.根据权利要求1所述的一种水文地质工程地下河流钻探设备，其特征在于，所述箱体（1）的底部分别固定有高清摄像头（11）、控制器模块（13）、GPS定位模块（14）和支杆（15），所述支杆（15）的底端固定有水位传感器（16）；

所述箱体（1）的底部四个拐角处均固定有辅助照明灯（12）。

4.根据权利要求1所述的一种水文地质工程地下河流钻探设备，其特征在于，所述升降柱（3）由多个首尾固定拼接的柱体单元（31）组成；

所述柱体单元（31）的顶端和底端均设置有第二安装板（32），上下相邻所述柱体单元（31）之间的所述第二安装板（32）通过紧固件固定连接；

所述柱体单元（31）的侧面固定有齿条（33）。

5.根据权利要求4所述的一种水文地质工程地下河流钻探设备，其特征在于，所述箱体（1）的顶部中心固定有连接柱（19），所述连接柱（19）的顶端设置有第一安装板（110）；

最下方的所述柱体单元（31）底端的所述第二安装板（32）与所述第一安装板（110）通过紧固件固定连接。

6.根据权利要求4所述的一种水文地质工程地下河流钻探设备，其特征在于，所述升降机构（4）包括第二电机（41）、齿轮（42）和L型导轨（43）；

所述齿轮（42）固定套设在所述第二电机（41）的输出轴上，所述第二电机（41）固定在所述安装架体（5）内；

所述齿轮（42）与所述齿条（33）相啮合；

所述L型导轨（43）设置有四个，四个所述L型导轨（43）分别与所述柱体单元（31）的四个拐角滑动配合，四个所述L型导轨（43）均贯穿固定在所述安装架体（5）的顶板上。

7.根据权利要求1所述的一种水文地质工程地下河流钻探设备，其特征在于，所述侧钻探组件（6）包括电动推杆（61）、Z型板（62）、第三电机（63）、侧钻杆（64）和侧钻头（65）；

所述电动推杆（61）的缸体固定在所述箱体（1）内部的固定板（18）上，所述电动推杆（61）的活塞杆端部与所述Z型板（62）的一端固定连接，所述第三电机（63）固定在所述Z型板（62）的另一端，所述第三电机（63）的输出轴与所述侧钻杆（64）的一端固定连接，所述侧钻杆（64）的另一端固定有所述侧钻头（65）；

所述侧钻杆（64）上设置有出水孔（641），所述侧钻头（65）上设置有进水孔（651）。

8.根据权利要求7所述的一种水文地质工程地下河流钻探设备，其特征在于，所述取样组件（7）包括旋转接头（71）；

所述旋转接头（71）套设在出水孔（641）处的所述侧钻杆（64）上，且与所述侧钻杆（64）转动连接；

所述旋转接头（71）通过支架（711）固定在所述Z型板（62）的底部，所述旋转接头（71）的底部设置有水管连接头（712）。

9.根据权利要求8所述的一种水文地质工程地下河流钻探设备，其特征在于，所述取样组件（7）还包括软管（72）、取样泵（73）、多通连接件（74）、输水管（75）和取样筒（76）；

所述水管连接头（712）通过所述软管（72）与所述取样泵（73）的进口连接，所述取样泵（73）的出口通过管道与所述多通连接件（74）连接；

所述取样筒（76）设置有六个，均固定在所述箱体（1）内部的分隔板（17）上，六个所述取样筒（76）分别通过各自的所述输水管（75）与所述多通连接件（74）连接，且每个所述输水管（75）上均设置有电磁阀（77）。

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