CN204343982U - 一种基于组装式钻杆的超前地质钻孔设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于组装式钻杆的超前地质钻孔设备，包括安装在所施工隧道掌子面后侧的钻孔机架、布设在钻孔机架上的水平钻机、安装在水平钻机前端的水平钻杆、同轴安装在水平钻杆前端的钻头和安装在所述钻孔机架上的电控箱，水平钻杆为由多个钻杆节段由前至后拼装而成的组合式钻杆；钻孔机架包括两道水平钢轨、沿两道水平钢轨前后移动的钻机安装架、水平底座、安装在水平底座上的后侧推顶架、后侧限位板、液压缸和对超前地质钻孔用水平钻杆进行支撑的支撑架，支撑架上安装有对接装置。本实用新型结构简单、设计合理、投入成本较低且使用操作简便、使用效果好，钻孔过程中带动水平钻机自动前后移动，并相应完成超前地质钻孔的钻孔过程。

Description

一种基于组装式钻杆的超前地质钻孔设备

技术领域

本实用新型涉及一种钻孔设备，尤其是涉及一种基于组装式钻杆的超前地质钻孔设备。

背景技术

超前地质预报是在隧道开挖时，对掌子面前方的围岩与地层情况做出超前预报。超前地质预报常用的物探方法有很多，机械钻探是一种主要的超前地质预报方法。机械钻探是使用超前地质钻杆在隧道断面的若干个部位进行钻探，依据钻杆内岩土结构、构造及水文地质判定前方围岩的性质。实际进行机械钻探时，一般取隧道断面的三个位置点，分别隧道断面的中上部、左侧和右侧三个位置，将钻探出的围岩综合对比分析然后按每两米一个断面记录其围岩状况。目前，所采用超前地质钻杆的长度为20m左右。现如今，进行超前地质钻探时，主要采用人工控制水平钻机的方式进行钻孔，但因超前地质钻杆长度较长，实际操作不便，需投入较多的人力物力，钻孔效率低、劳动强度大，费时费力，并且钻孔质量不易保证。因而，现如今需要一种结构简单、设计合理、投入成本较低且使用操作简便、使用效果好的基于组装式钻杆的超前地质钻孔设备，钻孔过程中带动水平钻机自动前后移动，从而能大幅度减少超前地质钻孔的劳动强度，并能保证钻孔质量。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于组装式钻杆的超前地质钻孔设备，其结构简单、设计合理、投入成本较低且使用操作简便、使用效果好，钻孔过程中带动水平钻机自动前后移动，并相应完成超前地质钻孔的钻孔过程。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种基于组装式钻杆的超前地质钻孔设备，其特征在于：包括安装在所施工隧道掌子面后侧的钻孔机架、布设在所述钻孔机架上的水平钻机、安装在水平钻机前端的水平钻杆、同轴安装在水平钻杆前端的钻头和安装在所述钻孔机架上的电控箱，所述水平钻杆为由多个钻杆节段由前至后拼装而成的组合式钻杆，前后相邻两个所述钻杆节段之间以螺纹方式连接，且多个所述钻杆节段的长度均相同；

所述钻孔机架呈水平布设；所述钻孔机架包括两道铺设于隧道掌子面后侧的水平钢轨、沿两道所述水平钢轨进行前后移动的钻机安装架、位于两道所述水平钢轨正后方的水平底座、安装在水平底座上且呈竖直向布设的后侧推顶架、安装在两道所述水平钢轨后端且对钻机安装架进行限位的后侧限位板、推动钻机安装架沿两道所述水平钢轨水平移动的液压缸和对水平钻杆进行支撑的支撑架；所述液压缸呈水平布设，所述液压缸的缸体后端固定在后侧推顶架上且其活塞杆前端固定在钻机安装架上；所述液压缸的行程不小于所述钻杆节段的长度，且两道所述水平钢轨的长度不小于所述钻杆节段的长度；所述支撑架位于两道所述水平钢轨的前侧且其上安装有对前后相邻两个所述钻孔节段进行对接的对接装置，所述对接装置包括位于支撑架的前侧上部且对位于支撑架前侧的钻杆节段进行限位的前限位座、位于支撑架的后侧上部且对位于支撑架后侧的钻杆节段进行限位的后限位座和对位于支撑架前侧的钻杆节段后端进行夹持的电动夹持机构，所述电动夹持机构位于前限位座和后限位座之间且其位于支撑架上部，所述前限位座和后限位座上均开有对所述钻杆节段进行限位的限位孔；所述钻机安装架前部设置有供水平钻机安装的钻机固定座；两道所述水平钢轨呈平行布设且二者布设在同一水平面上，两道所述水平钢轨与所述隧道掌子面呈垂直布设且二者呈左右对称布设；两道所述水平钢轨的前端设置有对钻机安装架进行限位的前侧限位板，所述前侧限位板与后侧限位板之间的间距所述钻杆节段的长度相同；所述后侧推顶架和钻机安装架均与两道所述水平钢轨呈垂直布设且二者均呈竖直向布设，所述前侧限位板和后侧限位板均为竖向板且二者均与两道所述水平钢轨呈垂直布设；

所述电控箱包括箱体和安装在所述箱体内的电子线路板，所述箱体固定安装在后侧推顶架上，且所述箱体上布设有与主控器相接的控制面板；所述电子线路板上设置有主控器，所述钻机安装架上安装有对其移动位移二和移动方向进行实时检测的位移检测单元和方向检测单元；所述液压缸通过液压管路与供油箱相接，所述液压管路上装有液压泵和三位四通电磁阀，所述电动夹持机构、液压泵和三位四通电磁阀均由主控器进行控制且三者均与主控器相接；所述位移检测单元和方向检测单元均与主控器相接。

上述一种基于组装式钻杆的超前地质钻孔设备，其特征是：所述电子线路板上还设置有与主控器相接的无线通信模块。

上述一种基于组装式钻杆的超前地质钻孔设备，其特征是：所述前侧限位板的左右两端分别固定在两道所述水平钢轨上。

上述一种基于组装式钻杆的超前地质钻孔设备，其特征是：所述后侧推顶架的前侧设置有供液压缸的缸体固定的缸体固定座，所述缸体固定座呈竖直向布设。

上述一种基于组装式钻杆的超前地质钻孔设备，其特征是：两道所述水平钢轨均为角钢且二者呈对称布设。

上述一种基于组装式钻杆的超前地质钻孔设备，其特征是：所述钻机安装架包括方形外框架和固定在所述方形外框架内的竖向安装板，所述竖向安装板和所述方形外框架布设在同一竖直面上；所述方形外框架下部卡装在两道所述水平钢轨之间。

上述一种基于组装式钻杆的超前地质钻孔设备，其特征是：所述液压缸的活塞杆前端装有竖向推板。

上述一种基于组装式钻杆的超前地质钻孔设备，其特征是：所述竖向推板与钻机安装架之间装有竖向垫板。

上述一种基于组装式钻杆的超前地质钻孔设备，其特征是：所述钻杆节段的长度为2m。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单、拆装方便且电路设计合理，投入成本低。

2、电路简单且接线方便。

3、纵向长度短且占用空间小，使用操作灵活。

4、所采用的钻孔机架结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，通过液压缸推动钻机安装架前后移动，并且水平钻杆由多个钻杆节段拼接而成，使用钻孔时，先安装一个钻杆节段，并通过液压缸推动水平钻机向前钻进至该钻杆节段进入地层后；再断开水平钻机与该钻杆节段之间的连接，并通过液压缸带动水平钻机向后移动直至水平钻机与已钻进钻杆节段之间的间距满足下一个钻杆节段的安装需求；之后，将下一个钻杆节段安装于水平钻机与已钻进地层的钻杆节段之间；然后，通过液压缸推动水平钻机向前钻进；这样，经多次重复后这样能满足长钻杆的推进需求，并且占地空间小，所采用的水平钢轨长度短。并且，设置有对接装置，对前后相邻两个钻孔节段进行对接时，先将需安装的钻孔节段后端先与水平钻机连接，并通过电动夹持机构对已钻进地层的钻杆节段后端进行夹持，同时通过前限位座和后限位座分别对两个钻杆节段进行限位，使得两个钻杆节段正对，之后通过水平钻机旋转便能自动完成钻杆连接。

5、使用操作简单、使用效果好且实用价值高，钻孔过程中带动水平钻机自动前后移动，并相应完成超前地质钻孔的钻孔过程，从而能大幅度减少超前地质钻孔的劳动强度，并能保证钻孔质量。

综上所述，本实用新型结构简单、设计合理、投入成本较低且使用操作简便、使用效果好，钻孔过程中带动水平钻机自动前后移动，并相应完成超前地质钻孔的钻孔过程。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型钻机安装架的安装状态示意图。

图3为本实用新型的电路原理框图。

附图标记说明:

1—水平钢轨；      2—钻机安装架；     3—水平底座；

4—后侧推顶架；    5—后侧限位板；     6—水平钻杆；

7—支撑柱；        8—限位孔；         8-1—前限位座；

8-2—后限位座；    8-3—电动夹持机构； 9—液压缸；

10—水平钻机；     11—钻机固定座；    12—前侧限位板；

13—缸体固定座；   14—竖向推板；      15—竖向垫板；

16—钻头；         17—主控器；        18—位移检测单元；

19—方向检测单元； 20—液压泵；        21—三位四通电磁阀；

22—控制面板；     23—无线通信模块。

具体实施方式

如图1、图2及图3所示，本实用新型包括安装在所施工隧道掌子面后侧的钻孔机架、布设在所述钻孔机架上的水平钻机10、安装在水平钻机10前端的水平钻杆6、同轴安装在水平钻杆6前端的钻头16和安装在所述钻孔机架上的电控箱，所述水平钻杆6为由多个钻杆节段由前至后拼装而成的组合式钻杆，前后相邻两个所述钻杆节段之间以螺纹方式连接，且多个所述钻杆节段的长度均相同。

所述钻孔机架呈水平布设。所述钻孔机架包括两道铺设于隧道掌子面后侧的水平钢轨1、沿两道所述水平钢轨1进行前后移动的钻机安装架2、位于两道所述水平钢轨1正后方的水平底座3、安装在水平底座3上且呈竖直向布设的后侧推顶架4、安装在两道所述水平钢轨1后端且对钻机安装架2进行限位的后侧限位板5、推动钻机安装架2沿两道所述水平钢轨1水平移动的液压缸9和对水平钻杆6进行支撑的支撑架7；所述液压缸9呈水平布设，所述液压缸9的缸体后端固定在后侧推顶架4上且其活塞杆前端固定在钻机安装架2上。所述液压缸9的行程不小于所述钻杆节段的长度，且两道所述水平钢轨1的长度不小于所述钻杆节段的长度；所述支撑架7位于两道所述水平钢轨1的前侧且其上安装有对前后相邻两个所述钻孔节段进行对接的对接装置，所述对接装置包括位于支撑架7的前侧上部且对位于支撑架7前侧的钻杆节段进行限位的前限位座8-1、位于支撑架7的后侧上部且对位于支撑架7后侧的钻杆节段进行限位的后限位座8-2和对位于支撑架7前侧的钻杆节段后端进行夹持的电动夹持机构8-3，所述电动夹持机构8-3位于前限位座8-1和后限位座8-2之间且其位于支撑架7上部，所述前限位座8-1和后限位座8-2上均开有对所述钻杆节段进行限位的限位孔8。所述钻机安装架2前部设置有供水平钻机10安装的钻机固定座11。两道所述水平钢轨1呈平行布设且二者布设在同一水平面上，两道所述水平钢轨1与所述隧道掌子面呈垂直布设且二者呈左右对称布设。两道所述水平钢轨1的前端设置有对钻机安装架2进行限位的前侧限位板12，所述前侧限位板12与后侧限位板5之间的间距所述钻杆节段的长度相同。所述后侧推顶架4和钻机安装架2均与两道所述水平钢轨1呈垂直布设且二者均呈竖直向布设，所述前侧限位板12和后侧限位板5均为竖向板且二者均与两道所述水平钢轨1呈垂直布设。

所述电控箱包括箱体和安装在所述箱体内的电子线路板，所述箱体固定安装在后侧推顶架4上，且所述箱体上布设有与主控器17相接的控制面板22。所述电子线路板上设置有主控器17，所述钻机安装架2上安装有对其移动位移二和移动方向进行实时检测的位移检测单元18和方向检测单元19。所述液压缸9通过液压管路与供油箱相接，所述液压管路上装有液压泵20和三位四通电磁阀21，所述电动夹持机构8-3、液压泵20和三位四通电磁阀21均由主控器17进行控制且三者均与主控器17相接。所述位移检测单元18和方向检测单元19均与主控器17相接。

本实施例中，所述电子线路板上还设置有与主控器17相接的无线通信模块23。

实际安装时，所述前侧限位板12的左右两端分别固定在两道所述水平钢轨1上。

本实施例中，所述后侧推顶架4的前侧设置有供液压缸9的缸体固定的缸体固定座13，所述缸体固定座13呈竖直向布设。

本实施例中，两道所述水平钢轨1均为角钢且二者呈对称布设。

实际加工时，所述钻机安装架2包括方形外框架和固定在所述方形外框架内的竖向安装板，所述竖向安装板和所述方形外框架布设在同一竖直面上；所述方形外框架下部卡装在两道所述水平钢轨1之间。

同时，所述液压缸9的活塞杆前端装有竖向推板14。

并且，所述竖向推板14与钻机安装架2之间装有竖向垫板15。

本实施例中，所述钻杆节段的长度为2m。

实际使用时，可根据具体需要，对所述钻杆节段的长度进行相应调整。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于组装式钻杆的超前地质钻孔设备，其特征在于：包括安装在所施工隧道掌子面后侧的钻孔机架、布设在所述钻孔机架上的水平钻机(10)、安装在水平钻机(10)前端的水平钻杆(6)、同轴安装在水平钻杆(6)前端的钻头(16)和安装在所述钻孔机架上的电控箱，所述水平钻杆(6)为由多个钻杆节段由前至后拼装而成的组合式钻杆，前后相邻两个所述钻杆节段之间以螺纹方式连接，且多个所述钻杆节段的长度均相同；

所述钻孔机架呈水平布设；所述钻孔机架包括两道铺设于隧道掌子面后侧的水平钢轨(1)、沿两道所述水平钢轨(1)进行前后移动的钻机安装架(2)、位于两道所述水平钢轨(1)正后方的水平底座(3)、安装在水平底座(3)上且呈竖直向布设的后侧推顶架(4)、安装在两道所述水平钢轨(1)后端且对钻机安装架(2)进行限位的后侧限位板(5)、推动钻机安装架(2)沿两道所述水平钢轨(1)水平移动的液压缸(9)和对水平钻杆(6)进行支撑的支撑架(7)；所述液压缸(9)呈水平布设，所述液压缸(9)的缸体后端固定在后侧推顶架(4)上且其活塞杆前端固定在钻机安装架(2)上；所述液压缸(9)的行程不小于所述钻杆节段的长度，且两道所述水平钢轨(1)的长度不小于所述钻杆节段的长度；所述支撑架(7)位于两道所述水平钢轨(1)的前侧且其上安装有对前后相邻两个所述钻孔节段进行对接的对接装置，所述对接装置包括位于支撑架(7)的前侧上部且对位于支撑架(7)前侧的钻杆节段进行限位的前限位座(8-1)、位于支撑架(7)的后侧上部且对位于支撑架(7)后侧的钻杆节段进行限位的后限位座(8-2)和对位于支撑架(7)前侧的钻杆节段后端进行夹持的电动夹持机构(8-3)，所述电动夹持机构(8-3)位于前限位座(8-1)和后限位座(8-2)之间且其位于支撑架(7)上部，所述前限位座(8-1)和后限位座(8-2)上均开有对所述钻杆节段进行限位的限位孔(8)；所述钻机安装架(2)前部设置有供水平钻机(10)安装的钻机固定座(11)；两道所述水平钢轨(1)呈平行布设且二者布设在同一水平面上，两道所述水平钢轨(1)与所述隧道掌子面呈垂直布设且二者呈左右对称布设；两道所述水平钢轨(1)的前端设置有对钻机安装架(2)进行限位的前侧限位板(12)，所述前侧限位板(12)与后侧限位板(5)之间的间距所述钻杆节段的长度相同；所述后侧推顶架(4)和钻机安装架(2)均与两道所述水平钢轨(1)呈垂直布设且二者均呈竖直向布设，所述前侧限位板(12)和后侧限位板(5)均为竖向板且二者均与两道所述水平钢轨(1)呈垂直布设；

所述电控箱包括箱体和安装在所述箱体内的电子线路板，所述箱体固定安装在后侧推顶架(4)上，且所述箱体上布设有与主控器(17)相接的控制面板(22)；所述电子线路板上设置有主控器(17)，所述钻机安装架(2)上安装有对其移动位移二和移动方向进行实时检测的位移检测单元(18)和方向检测单元(19)；所述液压缸(9)通过液压管路与供油箱相接，所述液压管路上装有液压泵(20)和三位四通电磁阀(21)，所述电动夹持机构(8-3)、液压泵(20)和三位四通电磁阀(21)均由主控器(17)进行控制且三者均与主控器(17)相接；所述位移检测单元(18)和方向检测单元(19)均与主控器(17)相接。

2.按照权利要求1所述的一种基于组装式钻杆的超前地质钻孔设备，其特征在于：所述电子线路板上还设置有与主控器(17)相接的无线通信模块(23)。

3.按照权利要求1或2所述的一种基于组装式钻杆的超前地质钻孔设备，其特征在于：所述前侧限位板(12)的左右两端分别固定在两道所述水平钢轨(1)上。

4.按照权利要求1或2所述的一种基于组装式钻杆的超前地质钻孔设备，其特征在于：所述后侧推顶架(4)的前侧设置有供液压缸(9)的缸体固定的缸体固定座(13)，所述缸体固定座(13)呈竖直向布设。

5.按照权利要求1或2所述的一种基于组装式钻杆的超前地质钻孔设备，其特征在于：两道所述水平钢轨(1)均为角钢且二者呈对称布设。

6.按照权利要求1或2所述的一种基于组装式钻杆的超前地质钻孔设备，其特征在于：所述钻机安装架(2)包括方形外框架和固定在所述方形外框架内的竖向安装板，所述竖向安装板和所述方形外框架布设在同一竖直面上；所述方形外框架下部卡装在两道所述水平钢轨(1)之间。

7.按照权利要求1或2所述的一种基于组装式钻杆的超前地质钻孔设备，其特征在于：所述液压缸(9)的活塞杆前端装有竖向推板(14)。

8.按照权利要求1或2所述的一种基于组装式钻杆的超前地质钻孔设备，其特征在于：所述竖向推板(14)与钻机安装架(2)之间装有竖向垫板(15)。

9.按照权利要求1或2所述的一种基于组装式钻杆的超前地质钻孔设备，其特征在于：所述钻杆节段的长度为2m。