一种用于井下破碎边帮岩样采集的钻机及方法技术

本发明专利技术公开了一种用于井下破碎边帮岩样采集的钻机及方法，属于岩土工程技术领域，包括立式钻机和移动式编码器，移动式编码器用以对取芯钻杆进行喷码；所述立式钻机前端固定设置地质雷达，所述移动式编码器包括可上下伸缩的伸缩喷头，且伸缩喷头可在水平方向往复移动；其中，地质雷达可以精准定位所取围岩松动圈厚度，准确获得钻进作业的无效取样长度，移动式喷码器根据松动圈厚度在所取岩芯后端的相同位置处喷码标记，便于操作人员舍弃位于松动圈的岩芯，提高岩芯钻取的成功率，解决了现有取样方法无法越过井下巷道破碎围岩松动圈取得原始状态岩样的问题。取得原始状态岩样的问题。取得原始状态岩样的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于井下破碎边帮岩样采集的钻机及方法


[0001]本专利技术涉及岩土工程
，特别是涉及一种用于井下破碎边帮岩样采集的钻机及方法。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。
[0003]研究岩石在荷载、水流、温度变化等作用下的应力、应变、破坏和稳定性质，可为水利、土木工程等建设工程中的岩土问题提供必要的科学依据。为确保岩石力学实验数据的可靠性，通常采用国际岩石力学学会(ISRM)所推荐的一系列岩石试样加工标准对井下所取的大块试样进行切割加工，以满足不同的室内岩石力学试验需求。
[0004]为确保井下获取岩样具有代表性，通常要求在所研究区域采集相应岩样，常用的取样方法包括直接挑选巷道中掉落的大块岩样或使用钻机获取完整岩芯两种方式。其中巷道中掉落的大块岩样大都由井巷爆破掘进后产生，对于原生节理较为发育的岩体，爆破所引发的冲击波促进了岩块中原生裂隙的发育，加剧了岩块的损伤程度，导致岩块内部极其破碎，进而大幅影响后续完整岩样加工的成功率，造成井下取样成功率低，耗费大量人力物力。
[0005]专利技术人发现，钻取岩芯是针对破碎岩体的一种较为可靠的取样方式，然而在取样过程中钻机需要通过巷道的围岩松动圈。由于巷道开挖，造成了围岩的应力重分布，形成了松弛破碎带，简称松动圈。根据开挖程度与围岩性质的不同，所形成的松动圈厚度均不相同。因此，使用钻机取样时，应越过围岩松动圈，才能取得原始状态的岩样，为所选区域原岩性质研究提供保障，但现有方案中并没有可靠准确的取样方式，无法越过井下巷道破碎围岩松动圈取得原始状态岩样。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种用于井下破碎边帮岩样采集的钻机及方法，通过在立式钻机上安装岩芯定位装置和地质雷达可以准确获取巷道破碎边帮松动圈后未受扰动的原岩，地质雷达可以精准定位所取围岩松动圈厚度，准确获得钻进作业的无效取样长度，集成操作平台接收地质雷达输入的松动圈厚度信息，并将其转换为钻机钻进尺度，移动式喷码器根据松动圈厚度在所取岩芯后端的相同位置处喷码标记，便于操作人员舍弃位于松动圈的岩芯，提高岩芯钻取的成功率，解决了现有取样方法无法越过井下巷道破碎围岩松动圈取得原始状态岩样的问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0008]第一方面，本专利技术提出一种用于井下破碎边帮岩样采集的钻机，包括立式钻机和移动式编码器，移动式编码器用以对取芯钻杆进行喷码；所述立式钻机前端固定设置地质雷达，所述移动式编码器包括可上下伸缩的伸缩喷头，且伸缩喷头可在水平方向往复移动。
[0009]作为进一步的技术方案，所述立式钻机包括安装平台，安装平台顶部水平设置滑
轨，滑轨固定设置钻机马达。
[0010]作为进一步的技术方案，所述钻机马达与取芯钻杆连接，取芯钻杆端部设置取芯钻头。
[0011]作为进一步的技术方案，所述取芯钻杆和取芯钻头均为中空结构。
[0012]作为进一步的技术方案，所述安装平台底部设置支腿，支腿处设置液压抬升装置。
[0013]作为进一步的技术方案，所述伸缩喷头与喷头移动模块固定连接，喷头移动模块与水平设置的移动滑轨滑动连接。
[0014]作为进一步的技术方案，所述移动滑轨与安装架固定连接，安装架固定设置于立式钻机顶部。
[0015]作为进一步的技术方案，所述伸缩喷头与喷头马达连接，且喷头马达与集成操作平台连接。
[0016]作为进一步的技术方案，所述集成操作平台还与地质雷达、钻机马达连接；集成操作平台设有控制摇杆对钻机马达的钻进和后退进行控制。
[0017]第二方面，本专利技术提出一种如上所述的用于井下破碎边帮岩样采集的钻机的工作方法，包括以下步骤：
[0018]将立式钻机架设于所选取样巷道中；
[0019]使地质雷达进行围岩松动圈测试，获取围岩松动圈厚度；
[0020]使取芯钻杆带动取芯钻头钻取围岩后退出；
[0021]将伸缩喷头移动至距取芯钻杆前端的位置与围岩松动圈厚度相等，伸缩喷头在取芯钻杆的对应位置处喷码标号；
[0022]卸下取芯钻杆，并将岩芯从取芯钻杆中推出，将所取岩芯与取芯钻杆相比较，获得位于围岩松动圈外的有效岩芯。
[0023]上述本专利技术的有益效果如下：
[0024](1)本专利技术设置了地质雷达，可以有效探测所选区域内围岩松动圈的范围，从而确定所取岩芯的有效长度范围，为取得有效岩芯提供了数据支持。
[0025](2)本专利技术设置了移动式喷码器，在地质雷达确定围岩松动圈的范围后，移动式喷码器能够将所得围岩松动圈的厚度信息喷涂于取芯钻杆上，便于操作人员标记所取岩芯的有效范围，保证了有效岩芯的快速获取。
[0026](3)本专利技术集成的操作平台可将岩芯钻取、松动圈探测和岩芯有效长度标定自动化，免去繁琐的人工操作步骤，并且全机械化可保证取样的准确性，为室内岩石力学数据的可靠性奠定基础。
附图说明
[0027]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0028]图1是本专利技术根据一个或多个实施方式的用于井下破碎边帮岩样采集的钻机的整体结构示意图；
[0029]图2是本专利技术根据一个或多个实施方式的巷道立式钻机结构示意图；
[0030]图3是本专利技术根据一个或多个实施方式的集成操作平台的结构示意图；
[0031]图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；
[0032]其中，1、安装平台；2、取芯钻头；3、取芯钻杆；4、钻机马达；5、钻机马达滑轨；6、液压抬升装置；7、集成操作平台；8、显示屏；9、集成操作平台外壳；10、电源开关；11、控制摇杆；12、数据输入端口；13、地质雷达；14、移动滑轨；15、喷头移动模块；16、伸缩喷头；17、喷头马达。
具体实施方式
[0033]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0034]正如
技术介绍
所介绍的，现有取样方法存在着无法越过井下巷道破碎围岩松动圈取得原始状态岩样的问题，为了解决如上的技术问题，本专利技术提出了一种用于井下破碎边帮岩样采集的钻机及使用方法。
[0035]实施例1
[0036]本专利技术的一种典型的实施方式中，如图1
‑
图3所示，提出一种用于井下破碎边帮岩样采集的钻机，包括，集成操作平台7、地质雷达13、巷道立式钻机和移动式喷码器，集成操作平台7、地质雷达13和移动式喷码器均设置在巷道立式钻机上。
[0037]巷道立式钻机由安装平台1、取芯钻头2、取芯钻杆3、钻机马达4、钻机马达滑轨5以及液压抬升装置6组成。
[0038]其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于井下破碎边帮岩样采集的钻机，其特征是，包括立式钻机和移动式编码器，移动式编码器用以对取芯钻杆进行喷码；所述立式钻机前端固定设置地质雷达，所述移动式编码器包括可上下伸缩的伸缩喷头，且伸缩喷头可在水平方向往复移动。2.如权利要求1所述的用于井下破碎边帮岩样采集的钻机，其特征是，所述立式钻机包括安装平台，安装平台顶部水平设置滑轨，滑轨固定设置钻机马达。3.如权利要求2所述的用于井下破碎边帮岩样采集的钻机，其特征是，所述钻机马达与取芯钻杆连接，取芯钻杆端部设置取芯钻头。4.如权利要求3所述的用于井下破碎边帮岩样采集的钻机，其特征是，所述取芯钻杆和取芯钻头均为中空结构。5.如权利要求2所述的用于井下破碎边帮岩样采集的钻机，其特征是，所述安装平台底部设置支腿，支腿处设置液压抬升装置。6.如权利要求1所述的用于井下破碎边帮岩样采集的钻机，其特征是，所述伸缩喷头与喷头移动模块固定连接，喷头移动模块与水平设置的移动滑轨滑动连接。7.如权利要求6所...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹延天，王剑波，刘焕新，朱明德，刘震，郝英杰，孙洪洲，朱政锟，
申请(专利权)人：山东黄金矿业科技有限公司深井开采实验室分公司，
类型：发明
国别省市：