CN117166987B - 一种基于无线电波反射的插入式矿产勘查装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无线电波反射的插入式矿产勘查装置，属于无线勘探技术领域。一种基于无线电波反射的插入式矿产勘查装置，包括勘探支架、勘探钻杆和驱动组件，还包括电波勘测组件，其设置于勘探钻杆的内部，所述勘探钻杆包括钻筒、钻头和外扩撑板，外扩撑板设置有多个，所述钻筒的外表面设置有螺纹环槽。为解决钻杆与钻孔之间存在间隙，在内部的无线勘探结构工作时，钻杆如果存在晃动的情况可能会对勘探数据造成影响的问题，在勘探钻杆完全进入到土层内部之后，勘探钻杆顶部区域的外扩撑板就会向外伸展，并贴靠在钻孔的内壁上，这样可以避免勘探钻杆与钻孔内壁之间因存在间隙的问题出现晃动的情况，保障勘测的测量精度和质量。

Description

一种基于无线电波反射的插入式矿产勘查装置

技术领域

本发明涉及无线勘探技术领域，具体为一种基于无线电波反射的插入式矿产勘查装置。

背景技术

无线电波或射频波是指在自由空间（包括空气和真空）传播的电磁波，地质矿产施工过程前，通常需要进行无线电波透视或者跨孔雷达进行地球物理测试，上述方式有利于查明地面下方的地质是否存在异常情况，从而指导工程安全施工，因此其广泛应用于工程环境物探、矿产勘查等领域中；

公开号为CN115407410B的中国专利公开了一种基于无线电波反射的插入式矿产勘查装置，利用钻孔内对安装壳体的限位，以及底端土壤对插入部的限位，以保证安装壳体及其内部的检测机长时间保持稳定，避免晃动，以进行稳定有效的勘查作业。

上述专利中，1）钻孔结构在突破表层土壤进入到深层土质结构的过程中，表层土壤的结构较为松散受钻机工作的影响容易出现松塌情况；

2）钻杆与钻孔之间存在间隙，在内部的无线勘探结构工作时，钻杆如果存在晃动的情况可能会对勘探数据造成影响；因此，不满足现有的需求，对此提出了一种基于无线电波反射的插入式矿产勘查装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于无线电波反射的插入式矿产勘查装置，在勘探钻杆完全进入到土层内部之后，勘探钻杆顶部区域的外扩撑板就会向外伸展，并贴靠在钻孔的内壁上，这样可以避免勘探钻杆与钻孔内壁之间因存在间隙的问题出现晃动的情况，保障勘测的测量精度和质量，可以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于无线电波反射的插入式矿产勘查装置，包括勘探支架、勘探钻杆和驱动组件，还包括电波勘测组件，其设置于勘探钻杆的内部，所述勘探钻杆包括钻筒、钻头和外扩撑板，外扩撑板设置有多个，所述钻筒的外表面设置有螺纹环槽，所述钻头安装在钻筒的一端，外扩撑板安装在钻筒的另一端，所述驱动组件包括钻孔电机和减速机，减速机与钻孔电机通过法兰连接，所述钻孔电机的外侧设置有减震箍，所述钻孔电机的内部设置有绕组线圈，绕组线圈的内侧设置有传动连杆，所述减速机的底部设置有传动锁杆，传动锁杆通过传动连杆与减速机转动连接，所述勘探支架包括底架和垂降轨杆，垂降轨杆与底架通过螺钉连接，所述底架的一端设置有分土基座，分土基座位于勘探钻杆的正下方。

优选的，所述垂降轨杆的外侧设置有升降轴套，升降轴套底部的一侧设置有延展托板，所述延展托板的一端设置有安装轴孔，传动锁杆通过安装轴孔与延展托板连接，所述升降轴套的两侧均设置有扶手，扶手分别与升降轴套和延展托板焊接连接。

优选的，所述分土基座的内侧设置有内环坡，内环坡设置为60°，所述分土基座的外侧设置有外环坡，外环坡设置为45°，所述内环坡的底部设置有钻槽，所述内环坡的内侧设置有多个降阻轮，降阻轮与分土基座转动连接。

优选的，所述外扩撑板的一端设置有推位组件，推位组件安装在传动锁杆的内部，所述推位组件包括轴承套和液压缸，轴承套与液压缸之间通过支架连接，所述液压缸的一端与减速机连接，所述轴承套的内部设置有分段连杆，分段连杆设置为两段式结构。

优选的，所述分段连杆的一端与液压缸伸缩连接，分段连杆与轴承套通过轴承转动连接，所述外扩撑板的内部设置有抵位轴，抵位轴的一端设置有锁盘，锁盘与钻筒通过螺栓连接，所述外扩撑板通过分段连杆与传动锁杆连接。

优选的，所述抵位轴与外扩撑板之间设置有伸缩绞叉，所述伸缩绞叉一端的两侧均设置有固位绞块，伸缩绞叉另一端的两侧均设置有活动绞块，所述固位绞块分别与外扩撑板和抵位轴连接，活动绞块分别与外扩撑板和托位环连接。

优选的，所述托位环安装在分段连杆的另一端，所述托位环的四周均设置有分接连杆，活动绞块通过分接连杆与托位环连接，所述活动绞块的外表面设置有滑槽，伸缩绞叉与活动绞块通过滑槽滑动连接。

优选的，所述抵位轴的内部设置有内腔，锁盘的外表面设置有走线孔。

优选的，所述电波勘测组件包括电源模块、电场管套、磁场线圈、振荡器、传输线缆、发射线圈和扩散天线，所述扩散天线与钻头贴合连接，发射线圈安装在扩散天线的内部，所述扩散天线通过传输线缆与电源模块连接，传输线缆之间设置有多个振荡器。

优选的，所述磁场线圈安装在传输线缆的外侧，电场管套安装在磁场线圈与传输线缆之间，所述电源模块与钻筒通过螺栓连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明，通过勘探支架来控制勘探钻杆进入到土层的内部，在勘探钻杆完全进入到土层内部之后，勘探钻杆顶部区域的外扩撑板就会向外伸展，并贴靠在钻孔的内壁上，这样可以避免勘探钻杆与钻孔内壁之间因存在间隙的问题出现晃动的情况，保障勘测的测量精度和质量，在外扩撑板完成固定后开启电波勘测组件内的电源模块，利用电源模块对磁场线圈和传输线缆进行供电，产生的电磁波通过发射线圈和扩散天线扩散到土层的颞部，扩散天线发射一次场，在地层中形成涡流，涡流形成二次场，通过分析二次场信息确定地层电性的分布，从而获取到矿产资源的分布以及数量情况；

2、本发明，外扩撑板位于钻筒与传动锁杆之间，当钻筒钻入土层并达到最大钻孔深度时，外扩撑板会处于表层的土层结构处，通过液压缸将分段连杆向外推出，此时分段连杆末端的托位环会向抵位轴一侧进行移动，当托位环向内移动时，与其外侧活动绞块连接的伸缩绞叉一端同样会向内进行移动，通过伸缩绞叉的伸展将外扩撑板推出展开，利用外扩撑板贴合在表层土质区域的钻孔内壁上，完成扩撑操作之后，可以再次启动电机进行空转，使外扩撑板贴合在钻孔内壁完成一次旋转，对表层的土壤进行夯实加固，避免该区域的土壤出现掉落的情况；

3、本发明，分土基座与土层接触，勘探钻杆从分土基座底部的钻槽内对土层进行钻孔操作，勘探钻杆在钻孔过程中产生的碎土会积攒在分土基座内侧的内环坡中，随着碎土不断的积累，内环坡内部的碎土会向上滚动扩散，在碎土向上扩散的过程中内环坡表面的降阻轮可以降低碎土与分土基座之间的摩擦阻力，帮助碎土进行滚动，达到内环坡最高点时，碎土会顺着分土基座外侧的外环坡滑落到外环坡的外侧，这样可以有效的避免钻孔区域的碎土积攒过多导致碎土发生回填的情况。

附图说明

图1为本发明的整体主视图；

图2为本发明的勘探钻杆结构示意图；

图3为本发明的结构示意图内部结构示意图；

图4为本发明的电波勘测组件结构示意图；

图5为本发明的勘探支架结构示意图；

图6为本发明的推位组件结构示意图；

图7为本发明的外扩撑板结构示意图；

图8为本发明的抵位轴结构示意图。

图中：1、勘探支架；2、勘探钻杆；3、驱动组件；101、底架；102、垂降轨杆；103、升降轴套；104、延展托板；105、分土基座；1041、扶手；1042、安装轴孔；1051、内环坡；1052、外环坡；1053、降阻轮；1054、钻槽；201、钻筒；202、钻头；203、外扩撑板；204、推位组件；205、电波勘测组件；2011、螺纹环槽；2031、锁盘；2032、抵位轴；2033、伸缩绞叉；2034、固位绞块；2035、活动绞块；2036、内腔；2041、轴承套；2042、液压缸；2043、分段连杆；2044、托位环；2045、分接连杆；2051、电源模块；2052、电场管套；2053、磁场线圈；2054、振荡器；2055、传输线缆；2056、发射线圈；2057、扩散天线；301、减震箍；302、钻孔电机；303、减速机；304、传动锁杆；3021、传动连杆；3022、绕组线圈。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了解决钻杆与钻孔之间存在间隙，在内部的无线勘探结构工作时，钻杆如果存在晃动的情况可能会对勘探数据造成影响的问题，请参阅图1-4，本实施例提供以下技术方案：

一种基于无线电波反射的插入式矿产勘查装置，包括勘探支架1、勘探钻杆2和驱动组件3，还包括电波勘测组件205，其设置于勘探钻杆2的内部，勘探钻杆2包括钻筒201、钻头202和外扩撑板203，外扩撑板203设置有多个，钻筒201的外表面设置有螺纹环槽2011，钻头202安装在钻筒201的一端，外扩撑板203安装在钻筒201的另一端，驱动组件3包括钻孔电机302和减速机303，减速机303与钻孔电机302通过法兰连接，钻孔电机302的外侧设置有减震箍301，钻孔电机302的内部设置有绕组线圈3022，绕组线圈3022的内侧设置有传动连杆3021，减速机303的底部设置有传动锁杆304，传动锁杆304通过传动连杆3021与减速机303转动连接，勘探支架1包括底架101和垂降轨杆102，垂降轨杆102与底架101通过螺钉连接，底架101的一端设置有分土基座105，分土基座105位于勘探钻杆2的正下方，电波勘测组件205包括电源模块2051、电场管套2052、磁场线圈2053、振荡器2054、传输线缆2055、发射线圈2056和扩散天线2057，扩散天线2057与钻头202贴合连接，发射线圈2056安装在扩散天线2057的内部，扩散天线2057通过传输线缆2055与电源模块2051连接，传输线缆2055之间设置有多个振荡器2054，磁场线圈2053安装在传输线缆2055的外侧，电场管套2052安装在磁场线圈2053与传输线缆2055之间，电源模块2051与钻筒201通过螺栓连接；

通过勘探支架1来控制勘探钻杆2进入到土层的内部，在勘探钻杆2完全进入到土层内部之后，勘探钻杆2顶部区域的外扩撑板203就会向外伸展，并贴靠在钻孔的内壁上，这样可以避免勘探钻杆2与钻孔内壁之间因存在间隙的问题出现晃动的情况，保障勘测的测量精度和质量，在外扩撑板203完成固定后开启电波勘测组件205内的电源模块2051，利用电源模块2051对磁场线圈2053和传输线缆2055进行供电，产生的电磁波通过发射线圈2056和扩散天线2057扩散到土层的颞部，扩散天线2057发射一次场，在地层中形成涡流，涡流形成二次场，通过分析二次场信息确定地层电性的分布，从而获取到矿产资源的分布以及数量情况。

为了解决泵体内部油液压力过大导致的密封结构出现偏移松动的问题，请参阅图5，本实施例提供以下技术方案：

垂降轨杆102的外侧设置有升降轴套103，升降轴套103底部的一侧设置有延展托板104，延展托板104的一端设置有安装轴孔1042，传动锁杆304通过安装轴孔1042与延展托板104连接，升降轴套103的两侧均设置有扶手1041，扶手1041分别与升降轴套103和延展托板104焊接连接，分土基座105的内侧设置有内环坡1051，内环坡1051设置为60°，分土基座105的外侧设置有外环坡1052，外环坡1052设置为45°，内环坡1051的底部设置有钻槽1054，内环坡1051的内侧设置有多个降阻轮1053，降阻轮1053与分土基座105转动连接；

分土基座105与土层接触，勘探钻杆2从分土基座105底部的钻槽1054内对土层进行钻孔操作，勘探钻杆2在钻孔过程中产生的碎土会积攒在分土基座105内侧的内环坡1051中，随着碎土不断的积累，内环坡1051内部的碎土会向上滚动扩散，在碎土向上扩散的过程中内环坡1051表面的降阻轮1053可以降低碎土与分土基座105之间的摩擦阻力，帮助碎土进行滚动，达到内环坡1051最高点时，碎土会顺着分土基座105外侧的外环坡1052滑落到外环坡1052的外侧，这样可以有效的避免钻孔区域的碎土积攒过多导致碎土发生回填的情况。

为了解决钻孔结构在突破表层土壤进入到深层土质结构的过程中，表层土壤的结构较为松散受钻机工作的影响容易出现松塌的问题，请参阅图6-8，本实施例提供以下技术方案：

外扩撑板203的一端设置有推位组件204，推位组件204安装在传动锁杆304的内部，推位组件204包括轴承套2041和液压缸2042，轴承套2041与液压缸2042之间通过支架连接，液压缸2042的一端与减速机303连接，轴承套2041的内部设置有分段连杆2043，分段连杆2043设置为两段式结构，分段连杆2043的一端与液压缸2042伸缩连接，分段连杆2043与轴承套2041通过轴承转动连接，外扩撑板203的内部设置有抵位轴2032，抵位轴2032的一端设置有锁盘2031，锁盘2031与钻筒201通过螺栓连接，外扩撑板203通过分段连杆2043与传动锁杆304连接，抵位轴2032与外扩撑板203之间设置有伸缩绞叉2033，伸缩绞叉2033一端的两侧均设置有固位绞块2034，伸缩绞叉2033另一端的两侧均设置有活动绞块2035，固位绞块2034分别与外扩撑板203和抵位轴2032连接，活动绞块2035分别与外扩撑板203和托位环2044连接，托位环2044安装在分段连杆2043的另一端，托位环2044的四周均设置有分接连杆2045，活动绞块2035通过分接连杆2045与托位环2044连接，活动绞块2035的外表面设置有滑槽，伸缩绞叉2033与活动绞块2035通过滑槽滑动连接，抵位轴2032的内部设置有内腔2036，锁盘2031的外表面设置有走线孔；

外扩撑板203位于钻筒201与传动锁杆304之间，当钻筒201钻入土层并达到最大钻孔深度时，外扩撑板203会处于表层的土层结构处，通过液压缸2042将分段连杆2043向外推出，此时分段连杆2043末端的托位环2044会向抵位轴2032一侧进行移动，当托位环2044向内移动时，与其外侧活动绞块2035连接的伸缩绞叉2033一端同样会向内进行移动，通过伸缩绞叉2033的伸展将外扩撑板203推出展开，利用外扩撑板203贴合在表层土质区域的钻孔内壁上，完成扩撑操作之后，可以再次启动电机进行空转，使外扩撑板203贴合在钻孔内壁完成一次旋转，对表层的土壤进行夯实加固，避免该区域的土壤出现掉落的情况，在完成监测操作后，通过液压缸2042控制分段连杆2043收缩，此时托位环2044向外移动，与活动绞块2035连接的伸缩绞叉2033也会向外进行移动，通过伸缩绞叉2033伸展开的外扩撑板203来回，使外扩撑板203之间重新组合在一起。

工作原理，通过勘探支架1来控制勘探钻杆2进入到土层的内部，过程中勘探钻杆2从分土基座105底部的钻槽1054内对土层进行钻孔操作，勘探钻杆2在钻孔过程中产生的碎土会积攒在分土基座105内侧的内环坡1051中，随着碎土不断的积累，内环坡1051内部的碎土会向上滚动扩散，在碎土向上扩散的过程中内环坡1051表面的降阻轮1053可以降低碎土与分土基座105之间的摩擦阻力，帮助碎土进行滚动，达到内环坡1051最高点时，碎土会顺着分土基座105外侧的外环坡1052滑落到外环坡1052的外侧，这样可以有效的避免钻孔区域的碎土积攒过多导致碎土发生回填的情况，当钻筒201钻入土层并达到最大钻孔深度时，外扩撑板203会处于表层的土层结构处，通过液压缸2042将分段连杆2043向外推出，此时分段连杆2043末端的托位环2044会向抵位轴2032一侧进行移动，当托位环2044向内移动时，与其外侧活动绞块2035连接的伸缩绞叉2033一端同样会向内进行移动，通过伸缩绞叉2033的伸展将外扩撑板203推出展开，利用外扩撑板203贴合在表层土质区域的钻孔内壁上，完成扩撑操作之后，可以再次启动电机进行空转，使外扩撑板203贴合在钻孔内壁完成一次旋转，对表层的土壤进行夯实加固，避免该区域的土壤出现掉落的情况，同时还可以避免勘探钻杆2与钻孔内壁之间因存在间隙的问题出现晃动的情况，保障勘测的测量精度和质量，在外扩撑板203完成固定后开启电波勘测组件205内的电源模块2051，利用电源模块2051对磁场线圈2053和传输线缆2055进行供电，产生的电磁波通过发射线圈2056和扩散天线2057扩散到土层的颞部，扩散天线2057发射一次场，在地层中形成涡流，涡流形成二次场，通过分析二次场信息确定地层电性的分布，从而获取到矿产资源的分布以及数量情况，在完成监测操作后，通过液压缸2042控制分段连杆2043收缩，此时托位环2044向外移动，与活动绞块2035连接的伸缩绞叉2033也会向外进行移动，通过伸缩绞叉2033伸展开的外扩撑板203来回，使外扩撑板203之间重新组合在一起，最后将钻杆撤出即可。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种基于无线电波反射的插入式矿产勘查装置，包括勘探支架（1）、勘探钻杆（2）和驱动组件（3），其特征在于；

还包括电波勘测组件（205），其设置于勘探钻杆（2）的内部，所述勘探钻杆（2）包括钻筒（201）、钻头（202）和外扩撑板（203），外扩撑板（203）设置有多个，所述钻筒（201）的外表面设置有螺纹环槽（2011），所述钻头（202）安装在钻筒（201）的一端，外扩撑板（203）安装在钻筒（201）的另一端，所述驱动组件（3）包括钻孔电机（302）和减速机（303），减速机（303）与钻孔电机（302）通过法兰连接，所述钻孔电机（302）的外侧设置有减震箍（301），所述钻孔电机（302）的内部设置有绕组线圈（3022），绕组线圈（3022）的内侧设置有传动连杆（3021），所述减速机（303）的底部设置有传动锁杆（304），传动锁杆（304）通过传动连杆（3021）与减速机（303）转动连接，所述勘探支架（1）包括底架（101）和垂降轨杆（102），垂降轨杆（102）与底架（101）通过螺钉连接，所述底架（101）的一端设置有分土基座（105），分土基座（105）位于勘探钻杆（2）的正下方；

所述外扩撑板（203）的一端设置有推位组件（204），推位组件（204）安装在传动锁杆（304）的内部，所述推位组件（204）包括轴承套（2041）和液压缸（2042），轴承套（2041）与液压缸（2042）之间通过支架连接，所述液压缸（2042）的一端与减速机（303）连接，所述轴承套（2041）的内部设置有分段连杆（2043），分段连杆（2043）设置为两段式结构；

所述分段连杆（2043）的一端与液压缸（2042）伸缩连接，分段连杆（2043）与轴承套（2041）通过轴承转动连接，所述外扩撑板（203）的内部设置有抵位轴（2032），抵位轴（2032）的一端设置有锁盘（2031），锁盘（2031）与钻筒（201）通过螺栓连接，所述外扩撑板（203）通过分段连杆（2043）与传动锁杆（304）连接；

所述抵位轴（2032）与外扩撑板（203）之间设置有伸缩绞叉（2033），所述伸缩绞叉（2033）一端的两侧均设置有固位绞块（2034），伸缩绞叉（2033）另一端的两侧均设置有活动绞块（2035），所述固位绞块（2034）分别与外扩撑板（203）和抵位轴（2032）连接，活动绞块（2035）分别与外扩撑板（203）和托位环（2044）连接；

所述托位环（2044）安装在分段连杆（2043）的另一端，所述托位环（2044）的四周均设置有分接连杆（2045），活动绞块（2035）通过分接连杆（2045）与托位环（2044）连接，所述活动绞块（2035）的外表面设置有滑槽，伸缩绞叉（2033）与活动绞块（2035）通过滑槽滑动连接；

所述抵位轴（2032）的内部设置有内腔（2036），锁盘（2031）的外表面设置有走线孔；

所述电波勘测组件（205）包括电源模块（2051）、电场管套（2052）、磁场线圈（2053）、振荡器（2054）、传输线缆（2055）、发射线圈（2056）和扩散天线（2057），所述扩散天线（2057）与钻头（202）贴合连接，发射线圈（2056）安装在扩散天线（2057）的内部，所述扩散天线（2057）通过传输线缆（2055）与电源模块（2051）连接，传输线缆（2055）之间设置有多个振荡器（2054）；

所述磁场线圈（2053）安装在传输线缆（2055）的外侧，电场管套（2052）安装在磁场线圈（2053）与传输线缆（2055）之间，所述电源模块（2051）与钻筒（201）通过螺栓连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于无线电波反射的插入式矿产勘查装置，其特征在于：所述垂降轨杆（102）的外侧设置有升降轴套（103），升降轴套（103）底部的一侧设置有延展托板（104），所述延展托板（104）的一端设置有安装轴孔（1042），传动锁杆（304）通过安装轴孔（1042）与延展托板（104）连接，所述升降轴套（103）的两侧均设置有扶手（1041），扶手（1041）分别与升降轴套（103）和延展托板（104）焊接连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于无线电波反射的插入式矿产勘查装置，其特征在于：所述分土基座（105）的内侧设置有内环坡（1051），内环坡（1051）设置为60°，所述分土基座（105）的外侧设置有外环坡（1052），外环坡（1052）设置为45°，所述内环坡（1051）的底部设置有钻槽（1054），所述内环坡（1051）的内侧设置有多个降阻轮（1053），降阻轮（1053）与分土基座（105）转动连接。