本发明专利技术涉及岩土工程技术领域，特别涉及一种水平快速钻取岩芯的装置，包括行走机构、高度调节机构以及钻取岩芯机构，钻取岩芯机构包括滑架、前动力头、钻芯钻具、后动力头及掏芯钻具，前动力头带动钻芯钻具自转和沿滑架前后方向移动，后动力头带动掏芯钻具沿滑架前后方移动，钻芯钻具与掏芯钻具同轴心设置；钻芯钻具设置有同轴心间隔设置的内管及外管，内管及外管之间设置有独立的进水通道及出水通道，高压水通过进水通道进入内管与外管之间并通过出水通道回流流出钻芯钻具。本发明专利技术还公开了一种基于上述水平快速钻取岩芯装置的钻取岩芯方法，本发明专利技术能够避免岩芯随钻具高速转动以及高压水的冲击，有效提高岩芯完整性及芯样采取率。率。率。
【技术实现步骤摘要】
一种水平快速钻取岩芯的装置及方法
[0001]本专利技术涉及岩土工程
，更具体地说，特别涉及一种水平快速钻取岩芯的装置及方法。
技术介绍
[0002]在传统取芯施工中，一般采用单管取芯，如CN202021952476.2公开了一种便于岩芯拿取的钻芯装置，但是上述设备往往因为所钻取的芯样会在钻具中随钻具高速转动，因摩擦带动钻取的岩芯转动，使岩芯随之破损，无法取到完整岩芯。
[0003]为解决上述问题，单动双管钻具应运而生，单动双管钻具是指在钻进过程中，外管转动而内管不转动的双管钻具。如CN201811577109.6公开了单动双管冲击钻进取芯钻具，以实现冲击钻进快速地钻取原状地层岩芯，且很好地保证所采取岩芯的原状性。主要由于在钻进过程中单动双管钻具外管转动进行钻取，岩芯进入内管从而避免了钻具转动而产生的摩擦振动对岩矿芯的机械破碎，因而有效提高取芯完整性及芯样采取率。但是目前由于钻进时都需要后方提供高压水，高压水的作用是冷却钻头及将钻进时产生的渣体冲洗到钻孔外，其一，如果岩芯产生破损，破损的芯样被钻进时的排渣压力水带出孔外，导致芯样缺失；其二，有的岩体遇水即溶解或软化，因此在钻进时后方提供的高压水的冲刷下，也会损失大量芯样。
[0004]因此，需要本领域技术人员提供一种防止高压水影响，且能够保证岩芯的完整性，提高芯样采取率的一种水平快速钻取岩芯的装置及方法。
技术实现思路
[0005]本专利技术为克服上述情况不足，旨在提供一种水平快速钻取岩芯的装置及方法。
[0006]为了能够达到上述目的，本专利技术一方面提供了一种水平快速钻取岩芯的装置，包括：
[0007]行走机构，用于调整钻取岩芯机构的位置；
[0008]高度调节机构，用于调整所述钻取岩芯机构的高度；
[0009]所述钻取岩芯机构包括滑架、前动力头、钻芯钻具、后动力头及掏芯钻具，所述滑架上滑动连接有所述前动力头和后动力头，所述前动力头与所述钻芯钻具后端连接，所述前动力头用于带动所述钻芯钻具自转和沿前后方向移动，所述后动力头与所述掏芯钻具后端连接，所述后动力头用于带动所述掏芯钻具沿前后方移动，所述钻芯钻具与掏芯钻具同轴心设置；
[0010]所述钻芯钻具设置有同轴心间隔设置的内管及外管，且所述内管及外管之间设置有独立的进水通道及出水通道，高压水通过所述进水通道进入所述内管与外管之间并通过所述出水通道回流流出所述钻芯钻具；所述掏芯钻具的外直径小于所述岩芯钻具的内管内直径。
[0011]进一步的，所述钻芯钻具包括可拆卸连接的钻芯钻杆及钻头，且所述钻芯钻杆及
钻头的所述进水通道及出水通道对应连通，所述钻头位于所述钻芯钻杆前端，且所述钻头前端环状阵列分布有钻齿，所述进水通道及出水通道前端的端口交错分布于相邻所述钻齿之间。
[0012]进一步的，所述内管及外管之间呈环状阵列分布有若干隔断梁，相邻所述隔断梁之间形成所述进水通道或出水通道，所述隔断梁与所述内管及外管固定连接，且所述隔断梁前端位于所述钻齿中部，所述隔断梁靠近所述外管的一侧沿长度方向设置有用于防止所述进水通道和出水通道连通的防水带。
[0013]进一步的，所述掏芯钻具包括可拆卸连接的掏芯管及掏芯钻杆，所述掏芯钻杆的前端与所述掏芯管可拆卸连接，后端与所述后动力头连接，钻取岩芯时，所述掏芯管穿设于所述钻芯钻具内。
[0014]进一步的，还包括顶芯机构，所述顶芯机构用于将所述掏芯管内的岩芯顶出；所述掏芯管两端开口，且所述掏芯管后端外侧开设有卡槽，所述顶芯机构为顶芯液压油缸，所述顶芯液压油缸固定段靠近活动段的端部设置有卡嵌机构，所述掏芯管通过卡嵌机构与所述顶芯液压油缸固定段连接，所述顶芯液压油缸活动段穿设于所述掏芯管内部将岩芯顶出。
[0015]进一步的，所述行走机构为履带行走机构；
[0016]所述高度调节机构包括底座、第一动力伸缩件和第二动力伸缩件，所述底座固定设置在所述履带行走机构的上方，所述第一动力伸缩件的下端与所述底座后端铰接，所述第一动力伸缩杆的上端与所述滑架的前端铰接；所述第二动力伸缩件的下端与所述底座前端铰接，所述第二动力伸缩杆的上端与所述滑架的后端铰接。
[0017]进一步的，还包括方位角调节机构，所述方位角调节机构包括承托架、第三动力伸缩件、转杆、第一齿轮和第一齿条，所述底座上表面固定设置有所述承托架，所述承托架为倒“Ω”形，所述承托架内转动连接有所述转杆，所述转杆的外侧壁上同轴固定连接有第一齿轮，所述支架上表面固定连接有第三动力伸缩件的固定端，所述第三动力伸缩件的活动端与所述第一齿条固定连接，所述第一齿条与所述支架上表面滑动连接，且所述第一齿条与第一齿轮啮合，所述第一动力伸缩件及第二动力伸缩件的下端分别通过所述转杆的前后两端与所述底座铰接。
[0018]进一步的，所述前动力头与后动力头通过紧固件可拆卸连接。
[0019]与现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具备有益效果如下：
[0020]本专利技术水平快速钻取岩芯的装置，由于设置有分别由两个动力头控制的钻芯钻具及掏芯钻具，钻芯钻具负责旋转采取岩芯，掏芯钻具负责承接岩芯，岩芯进入掏芯钻具后受到掏芯管的保护，不会随钻芯钻具高速转动，避免破损；由于钻芯钻具设置有独立的进水通道及出水通道，并且岩芯进入掏芯管后，能够有效避免高压水对岩芯的冲击，保证岩芯的完整性，提高芯样采取率；由于前动力头及后动力头分别控制钻芯钻具及掏芯钻具，当岩芯充满掏芯管将掏芯管从钻芯钻具中撤出时，前动力头能够控制钻芯钻具不停止运行，继续工作，从而提高工作效率。
[0021]本专利技术另一方面提供了一种基于上述水平快速钻取岩芯的装置的钻取岩芯方法，包括以下步骤：
[0022]S1，确定岩芯钻取位置；
[0023]S2，所述钻芯钻具及掏芯钻具安装，将所述钻芯钻具安装到所述前动力头上，将所
述掏芯钻具安装到后动力头上；
[0024]S3，定位，控制所述行走机构调整所述钻取岩芯机构的位置；控制所述方位角调节机构调整所述钻取岩芯机构的方位角；控制所述高度调节机构调整所述钻取岩芯机构的高度和仰角；
[0025]S4，所述掏芯钻具前进，控制所述后动力头向所述滑架前端移动，使所述掏芯钻具穿设于所述钻芯钻具内，且所述掏芯管前端与所述钻齿后端位于同一平面；
[0026]S5，钻进取芯，控制所述前动力头和后动力头同时向所述滑架前端移动，同时控制所述前动力头带动所述钻芯钻具自转取芯，同时通过进水通道向所述钻芯钻具中注入高压水；
[0027]S6，所述掏芯管拆卸，钻孔钻至设计孔深后，控制所述后动力头向所述滑架后端移动，使所述掏芯钻具脱离所述钻芯钻具后停止移动，拆卸所述掏芯管；
[0028]S7，顶出岩芯，将所述掏芯管安装于所述顶芯液压油缸端部，控制所述顶芯液压油缸输出端将岩芯顶出。
[0029]进一步地，在所述步骤S6中，所述后动力头继续控制所述钻芯钻具向所述滑架前端移动以及带动所述钻芯钻具自转，或者所述后动力头停止控制所述钻芯钻本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水平快速钻取岩芯的装置，其特征在于，包括：行走机构，用于调整钻取岩芯机构的位置；高度调节机构，用于调整所述钻取岩芯机构的高度；所述钻取岩芯机构包括滑架(1)、前动力头(2)、钻芯钻具(3)、后动力头(4)及掏芯钻具(5)，所述滑架(1)上滑动连接有所述前动力头(2)和后动力头(4)，所述前动力头(2)与所述钻芯钻具(3)后端连接，所述前动力头(2)用于带动所述钻芯钻具(3)自转和沿前后方向移动，所述后动力头(4)与所述掏芯钻具(5)后端连接，所述后动力头(4)用于带动所述掏芯钻具(5)沿前后方移动，所述钻芯钻具(3)与掏芯钻具(5)同轴心设置；所述钻芯钻具(3)设置有同轴心间隔设置的内管(6)及外管(7)，且所述内管(6)及外管(7)之间设置有独立的进水通道(8)及出水通道(9)，高压水通过所述进水通道(8)进入所述内管(6)与外管(7)之间并通过所述出水通道(9)回流流出所述钻芯钻具(3)；所述掏芯钻具(5)的外直径小于所述岩芯钻具的内管(6)内直径。2.根据权利要求1所述的水平快速钻取岩芯的装置，其特征在于，所述钻芯钻具(3)包括可拆卸连接的钻芯钻杆(301)及钻头(302)，且所述钻芯钻杆(301)及钻头(302)的所述进水通道(8)及出水通道(9)对应连通，所述钻头(302)位于所述钻芯钻杆(301)前端，且所述钻头(302)前端环状阵列分布有钻齿(303)，所述进水通道(8)及出水通道(9)前端的端口交错分布于相邻所述钻齿(303)之间。3.根据权利要求2所述的水平快速钻取岩芯的装置，其特征在于，所述内管(6)及外管(7)之间呈环状阵列分布有若干隔断梁(10)，相邻所述隔断梁(10)之间形成所述进水通道(8)或出水通道(9)，所述隔断梁(10)与所述内管(6)及外管(7)固定连接，且所述隔断梁(10)前端位于所述钻齿(303)中部，所述隔断梁(10)靠近所述外管(7)的一侧沿长度方向设置有用于防止所述进水通道(8)和出水通道(9)连通的防水带(11)。4.根据权利要求3所述的水平快速钻取岩芯的装置，其特征在于，所述掏芯钻具(5)包括可拆卸连接的掏芯管(501)及掏芯钻杆(502)，所述掏芯钻杆(502)的前端与所述掏芯管(501)可拆卸连接，后端与所述后动力头(4)连接，钻取岩芯时，所述掏芯管(501)穿设于所述钻芯钻具(3)内。5.根据权利要求4所述的水平快速钻取岩芯的装置，其特征在于，还包括顶芯机构，所述顶芯机构用于将所述掏芯管(501)内的岩芯顶出；所述掏芯管(501)两端开口，且所述掏芯管(501)后端外侧开设有卡槽(5011)，所述顶芯机构为顶芯液压油缸(12)，所述顶芯液压油缸(12)固定段靠近活动段的端部设置有卡嵌机构，所述掏芯管(501)通过卡嵌机构与所述顶芯液压油缸(12)固定段连接，所述顶芯液压油缸(12)活动段穿设于所述掏芯管(501)内部将岩芯顶出。6.根据权利要求5所述的水平快速钻取岩芯的装置，其特征在于，所述行走机构为履带行走机构(13)；所述高度调节机构包括底座(14)、第一动力伸缩件(15)和第二动力伸缩...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈白全，易威良，陈爱国，
申请(专利权)人：陈白全，
类型：发明
国别省市：
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