一种高尾矿坝深部钻进取样设备及方法技术

本发明专利技术提供一种高尾矿坝深部钻进取样设备及方法，用于解决现有技术中高尾矿坝深部取样困难，取样过程繁琐，效率低的问题；包括：钻进组件、砂土提升组件和驱动组件，所述钻进组件包括钻头、空心钻杆和取样筒，所述取样筒的一端和所述钻头固定连接，所述取样筒的另一端和所述空心钻杆固定连接；所述砂土提升组件包括提升螺杆，所述提升螺杆设置在所述空心钻杆内部，所述提升螺杆和所述空心钻杆转动连接，所述驱动组件用于驱动所述空心钻杆和所述提升螺杆旋转，所述空心钻杆和所述提升螺杆的旋转方向相反；通过所述钻进组件对高尾矿坝进行打孔，所述砂土提升组件将打孔过程中的砂土实时从取样孔中传输到地面。时从取样孔中传输到地面。时从取样孔中传输到地面。

【技术实现步骤摘要】
一种高尾矿坝深部钻进取样设备及方法


[0001]本专利技术属于尾矿坝取样
，特别是涉及一种高尾矿坝深部钻进取样设备及方法。

技术介绍

[0002]尾矿库是金属非金属矿山三大生产设施之一。当前，我国矿石的开采品位愈来愈低，其磨矿细度及尾矿粒度也愈来愈细，再加上大部分地下矿山采用分级尾砂充填工艺，使得排放到尾矿库堆存的尾矿非常细。因此，随着选矿技术的发展和土地使用的制约，我国的尾矿库朝着细粒筑坝与高堆尾矿坝方向发展，其灾害隐患将会更加突出。因此，定期对尾矿坝进行取样研究，了解矿砂的固结形式以及力学性能，对尾矿灾害隐患的预防具有重要意义。
[0003]然而，由于尾矿堆积时间短，粒间结构强度差，矿砂土由于粘粒含量少、凝聚力小，在取样过程中，钻进中的孔壁易坍塌；同时由于尾矿砂渗透性强的特点，浸润线以上不能用水、泥浆作循环液，在浸润线以下深部饱水尾矿钻进过程中沉砂多、孔壁易坍塌、缩径、钻进效益低，因此高尾矿坝深部取样非常困难。现有技术中采用的方法是先用钻孔设备对尾矿坝进行打孔，孔打到一定深度后，在孔上套上支撑套，然后继续打孔，不停的增加支撑套，直到孔打到采样深度后取出打孔设备，换上取样设备进行取样，取样过程操作繁琐，效率低。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种高尾矿坝深部钻进取样设备及方法，用于解决现有技术中高尾矿坝深部取样困难，取样过程繁琐，效率低的问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种高尾矿坝深部钻进取样设备，包括：钻进组件、砂土提升组件和驱动组件，所述钻进组件包括钻头、空心钻杆和取样筒，所述取样筒的一端和所述钻头固定连接，所述取样筒的另一端和所述空心钻杆固定连接，所述钻头沿中轴线方向开有圆形通孔，所述钻头、所述空心钻杆和所述取样筒的中轴线在同一条直线上，所述钻头、所述空心钻杆和所述取样筒内部连通。
[0006]所述砂土提升组件包括提升螺杆，所述提升螺杆设置在所述空心钻杆的内部，所述提升螺杆和所述空心钻杆转动连接。
[0007]所述驱动组件用于驱动所述空心钻杆和所述提升螺杆旋转，所述空心钻杆和所述提升螺杆的旋转方向相反。
[0008]可选地，所述驱动组件包括机架、旋转驱动器、主动锥齿轮、第一从动锥齿轮、第二从动锥齿轮、内连接轴和外连接轴。
[0009]所述旋转驱动器固定设置在所述机架上，所述旋转驱动器的输出轴和所述主动锥齿轮同轴固定连接，所述内连接轴和所述外连接轴均与所述机架转动连接，所述外连接轴套设在所述内连接轴外面，所述内连接轴和所述外连接轴转动连接，所述内连接轴的轴线
和所述外连接轴的轴线共线，所述内连接轴和所述提升螺杆同轴固定连接，所述外连接轴和所述空心钻杆同轴固定连接。
[0010]所述第一从动锥齿轮和所述内连接轴同轴固定连接，所述第二从动锥齿轮和所述外连接轴同轴固定连接，所述主动锥齿轮分别与所述第一从动锥齿轮和所述第二从动锥齿轮啮合。
[0011]可选地，所述驱动组件包括机架、第一旋转驱动器、第二旋转驱动器，第一主动齿轮、第二主动齿轮、第一从动齿轮、第二从动齿轮、内连接轴和外连接轴。
[0012]所述第一旋转驱动器固定安装在所述机架上，所述第一旋转驱动器和所述第一主动齿轮同轴固定连接，所述内连接轴和所述机架转动连接，所述内连接轴和所述第一从动齿轮转动连接，所述第一主动齿轮和所述第一从动齿轮互相啮合。
[0013]所述第二旋转驱动器固定安装在所述机架上，所述第二旋转驱动器和所述第二主动齿轮同轴固定连接，所述外连接轴和所述机架转动连接，所述外连接轴和所述第二从动齿轮转动连接，所述第二主动齿轮和所述第二从动齿轮互相啮合。
[0014]所述外连接轴套在所述内连接轴外面，所述第一旋转驱动器的旋转方向和所述第二旋转驱动器的旋转方向相反。
[0015]可选地，所述设备还包括工作台、升降架和伸缩元件，所述工作台上设置有升降导轨，所述升降架和所述升降导轨滑动配合，所述伸缩元件固定安装在所述工作台上，所述伸缩元件的伸缩端和所述升降架固定连接，所述伸缩元件的伸缩方向和空心钻杆的中轴线方向一致，所述机架和所述升降架固定连接。
[0016]可选地，所述钻进组件还包括钻杆接头，所述钻杆接头包括钻杆螺纹段和钻杆榫接段，所述钻杆螺纹段和所述空心钻杆螺纹连接，所述钻杆榫接段截面外轮廓为多边形，所述外连接轴沿轴向开设有多边形孔，所述钻杆榫接段和所述多边形孔相匹配。
[0017]所述砂土提升组件还包括螺杆接头，所述螺杆接头包括螺杆螺纹段和螺杆榫接段，所述螺杆螺纹段和所述提升螺杆螺纹连接，所述螺杆榫接段截面外轮廓为多边形，所述内连接轴沿轴向开设有多边形孔，所述螺杆榫接段和所述内连接轴上的所述多边形孔相匹配。
[0018]可选地，所述空心钻杆一端设置有内螺纹，所述空心钻杆的另一端设置有外螺纹，相邻的所述空心钻杆之间通过螺纹连接。
[0019]所述提升螺杆的一端设置有内螺纹，所述提升螺杆的另一端设置有外螺纹，相邻所述提升螺杆之间通过螺纹连接。
[0020]可选地，所述工作台上设置有砂土台，所述砂土台倾斜设置，所述砂土台上开设有通孔，所述空心钻杆从所述通孔中穿过。
[0021]可选地，所述取样筒包括两个本体，两个所述本体对称设置，所述本体截面成半圆形，两个所述本体合在一起形成圆柱筒。
[0022]可选地，所述钻头外表面呈锥形，所述钻头的最大外径比所述提升螺杆的外径大，所述钻头的大头端和所述取样筒固定连接，所述钻头的小头端上设置有切割齿。
[0023]一种高尾矿坝深部钻进取样的方法，包括如下步骤：启动所述驱动组件，通过所述驱动组件带动所述钻进组件上的所述钻头旋转，所述钻头上的切割齿将尾矿砂土环形切开，所述砂土沿着所述空心钻头的中心通孔进入到所
述取样筒中，所述取样筒中砂土填充满后，所述砂土沿着所述取样筒进入到所述空心钻杆中，由于所述空心钻杆中所述提升螺杆旋转方向和所述空心钻杆的旋转方向相反，进入到所述空心钻杆中的砂土被所述提升螺杆传输到地面；当所述钻头钻进到采样深度后，关闭所述驱动组件，从采样孔中取出所述取样筒。
[0024]如上所述，本专利技术的一种高尾矿坝深部钻进取样设备及方法，至少具有以下有益效果：1.通过所述驱动组件带动所述钻进组件和所述砂土提升组件相反的方向旋转，所述钻进组件对尾矿坝进行旋转打孔，所述钻头在钻进的时候对尾矿的砂土进行旋转切割，尾矿砂土沿着钻头的中心通孔进入到所述取样筒中，当所述取样筒中的砂土填充满后，所述砂土进入到所述空心钻杆中，通过所述提升螺杆旋转把所述空心钻杆中的砂土沿着所述空心钻杆提升到地面，所述取样筒中随时保留了最新钻取的砂土样品，在整个取样过程，只需要一次钻探取样，把钻孔和取样两个过程结合在一起，有效防止钻进过程中孔壁易坍塌问题。
[0025]2.由于所述第一从动锥齿轮和所述第二从动锥齿轮同轴心且和所述主动锥齿轮啮合，所述旋转驱动器能够带动所述第一从动锥齿轮和所述第二从动锥齿轮向相反的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高尾矿坝深部钻进取样设备，其特征在于，包括：钻进组件；所述钻进组件包括钻头、空心钻杆和取样筒，所述取样筒的一端和所述钻头固定连接，所述取样筒的另一端和所述空心钻杆固定连接，所述钻头沿中轴线方向开有圆形通孔，所述钻头、所述空心钻杆和所述取样筒的中轴线在同一条直线上，所述钻头、所述空心钻杆和所述取样筒内部连通；砂土提升组件，所述砂土提升组件包括提升螺杆，所述提升螺杆设置在所述空心钻杆的内部，所述提升螺杆和所述空心钻杆转动连接；驱动组件，所述驱动组件用于驱动所述空心钻杆和所述提升螺杆旋转，所述空心钻杆和所述提升螺杆的旋转方向相反。2.根据权利要求1所述的高尾矿坝深部钻进取样设备，其特征在于：所述驱动组件包括机架、旋转驱动器、主动锥齿轮、第一从动锥齿轮、第二从动锥齿轮、内连接轴和外连接轴，所述旋转驱动器固定设置在所述机架上，所述旋转驱动器的输出轴和所述主动锥齿轮同轴固定连接，所述内连接轴和所述外连接轴均与所述机架转动连接，所述外连接轴套设在所述内连接轴外面，所述内连接轴和所述外连接轴转动连接，所述内连接轴的轴线和所述外连接轴的轴线共线，所述内连接轴和所述提升螺杆同轴固定连接，所述外连接轴和所述空心钻杆同轴固定连接；所述第一从动锥齿轮和所述内连接轴同轴固定连接，所述第二从动锥齿轮和所述外连接轴同轴固定连接，所述主动锥齿轮分别与所述第一从动锥齿轮和所述第二从动锥齿轮啮合。3.根据权利要求1所述的高尾矿坝深部钻进取样设备，其特征在于：所述驱动组件包括机架、第一旋转驱动器、第二旋转驱动器，第一主动齿轮、第二主动齿轮、第一从动齿轮、第二从动齿轮、内连接轴和外连接轴，所述第一旋转驱动器固定安装在所述机架上，所述第一旋转驱动器和所述第一主动齿轮同轴固定连接，所述内连接轴和所述机架转动连接，所述内连接轴和所述第一从动齿轮转动连接，所述第一主动齿轮和所述第一从动齿轮互相啮合，所述第二旋转驱动器固定安装在所述机架上，所述第二旋转驱动器和所述第二主动齿轮同轴固定连接，所述外连接轴和所述机架转动连接，所述外连接轴和所述第二从动齿轮转动连接，所述第二主动齿轮和所述第二从动齿轮互相啮合，所述外连接轴套在所述内连接轴外面，所述第一旋转驱动器的旋转方向和所述第二旋转驱动器的旋转方向相反。4.根据权利要求2或3所述的高尾矿坝深部钻进取样设备，其特征在于： 所述设备还包括工作台、升降架和伸缩元件，所述工作台上设置有升降导轨，所述升降架和所述升降导轨...

【专利技术属性】
技术研发人员：眭素刚，刘文连，李鹏，许汉华，王帮团，韩鹏伟，徐鹏飞，保瑞，
申请(专利权)人：中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：