本发明专利技术涉及一种适用于中软地层浅孔取心的钻孔装置及方法，装置至少包括第一静压钻杆、至少三个气压缸和至少两个支撑组件，至少三个气压缸设置在挡板的一个侧面，第一静压钻杆以同时贯穿承压组件和挡板的方式设置，承压组件的设置有气压缸的一面设置有至少两个支撑组件，其中，静压钻杆与挡板以限位方式设置，在气压缸设置在承压组件和挡板之间的情况下，气压缸以向静压钻杆施加压力的方式做功以抬升钻具；在气压缸设置在地层和挡板之间的情况下，气压缸以向地层施加压力的方式做功以抬升钻具。本发明专利技术采用气压缸将气体压力转换为下压和抬升钻具的机械能，只需要将组件携带到钻探点进行简单组装就可以实现钻取和抬升，减少搬运难度。运难度。运难度。
【技术实现步骤摘要】
一种适用于中软地层浅孔取心的钻孔装置及方法
[0001]本专利技术涉及钻地机械
，尤其涉及一种适用于中软地层浅孔取心的钻孔装置及方法。
技术介绍
[0002]我国山地面积约占总陆地面积的70％，以西南地区为例，虽然该地区以盆地、丘陵地形为主，但西有青藏高原，北有黄土高原，南有云贵高原，东有巫山、大巴山，四周都是琼山峻岭，且西南地区位于印度板块与欧亚板块相互碰撞接触带以及附近，地处印尼—滇缅弧形构造与川滇构造复合部位，新构造运动强烈，高山深谷异常发育，急需一种劳动强度低、便于搬运且对勘探地层扰动较小的轻便钻机。在此区域也会进行必要的地质勘探工作，按照勘探类型主要分为下面两大类。
[0003]第一类，输电线架线塔地基建设，在山地区进行电力及基础设施建设之前，必须对该区域进行一定的工程地质勘探，目的在于查明该区域的工程地质条件，分析可能存在的地质问题，对建筑地区做出工程地质评价，为工程的规划、设计、施工以及运营提供可靠的地质依据，以保证工程建筑物的安全稳定、经济合理以及正常使用。然而，针对山地区地形，普通的钻探设备难以运输到预定位置进行钻探取心，虽然现存在有“背包钻机”，但是其取心质量难以保证。
[0004]第二类，滑坡体等中软地层浅孔(30m以内)小直径静压取心，为确保人民生命财产、交通、商业等设施安全，对构造运动所引发的地质灾害如滑坡、泥石流等进行防治，以获得灾害体发育的自然环境、地质环境、形成条件、边界条件、规模、岩土体结构、水文地质条件等特征，会对灾害体进行工程地质勘探，为了避免对灾害体造成二次扰动进行工程地质勘探，然而普通的简易地质钻机一般是旋转冲击钻进，会对灾害体造成二次扰动，从而增加二次灾害发生的隐患。
[0005]因此，本专利技术希望提供一种劳动强度低、便于搬运且对勘探地层扰动较小的轻便钻机，尤其是针对山区及地质灾害区的特种钻机，并且满足勘探地层扰动小、轻便可拆、使用便捷的钻探设备要求。
[0006]例如，公开号为CN110761711A的中国专利公开了一种模块化可切换进给力及钻角的便携式全液压坑道钻机，包括底架、前支撑座、后支撑杆、动力装置、导轨、进给油缸和钻架装置，动力装置滑动设置在导轨上，导轨前后通过前支撑座、后支撑杆连接在底架上构成整体受力座体，进给油缸连接在动力装置与前支撑座或后支撑杆之间。该专利技术提供的模块化可切换进给力及钻角的便携式全液压坑道钻机，整机轻便化、模块化，便于拆卸安装，缩短搬运安装等非钻进时间，提高工作效率。但是，该钻机不好拆卸且相关装置较多，组装繁琐，无法适用于高山地势的搬运和组装。
[0007]再例如，公开号为CN207231819U的中国专利公开了一种背包钻机。该背包钻机包括发动机、与发动机的底部连接的钻杆以及两个分别设置在发动机的两侧的第一把手，两个第一把手之间设有加载箱，加载箱和第一把手可拆卸连接。本技术结构简单、安装便
捷，当在较深的岩层钻进时，可在两个第一把手之间安装加载箱，并将附近的岩石等重物放置在加载箱中，以利用加载箱以及加载箱中放置的重物对钻杆施加一个较大的向下的压力，进而在钻进过程中，工作人员只需施加较小的压力，从而不仅能大大减小施工强度，而且还能显著提高钻进效率。另外，由于加载箱中的重物是就地取材，因此钻孔施工完成后，工作人员可直接将加载箱中的重物倒掉，以便轻装移动至下一取样点。但是，背包钻机的缺点在于：(1)该技术对操作人员的工作量要求仍然较大，如下钻和向上提取岩心过程；(2)由于在整个钻探取心过程中，没有可靠的支点，容易导致取出的岩心破碎，失去代表意义；(3)采用的人工控制钻进速度以及下压，易导致钻进取心事故发生；(4)对易受地层会造成较大的扰动。
[0008]再例如，公开号为111877973A的中国专利公开了一种适用于高山、高海拔地区的地质勘探轻便钻机。所述钻机采用汽油机作为动力源，并采用螺旋钻进方式进行钻探工作，其主要包括底座、钻杆、钻头、升降装置和驱动装置，所述升降装置设置在所述底座的上端，并与所述底座可拆卸连接，所述驱动装置与所述升降装置传动连接，所述升降装置带动所述驱动装置上下移动，所述驱动装置的驱动端朝下设置，所述钻杆竖直设置在所述驱动装置的下方，其上端与所述驱动装置的驱动端可拆卸连接，所述钻头可拆卸的安装在所述钻杆的下端，所述驱动装置用于驱动所述钻杆带动所述钻头转动。本专利技术所述钻机的可拆卸度高，便携性强，便于分装搬移，以满足高山、高海拔等钻探难度大的地区钻进需求，降低钻探成本。但是，该钻机的缺陷在于：该套钻探设备仍然不够轻便，相较于传统的轻便台式钻机仅仅少了液压起下钻系统，其它的部件几乎没有改变。分为以下几点进行阐述。(1)起下钻需要操作工人人力操作，下钻过程因为钻具具有相当重量，为比较省力，但是提钻过程困难；(2)钻机部件不易拆卸，且拆卸之后仍然较难搬运；(3)人工在控制下钻时，还需要同时考虑平衡钻具的重量以及转速，操作较难，且不易控制，易造成岩心损坏，且对易受扰动地层的扰动较大。
[0009]再例如，公开号为205638219U的中国专利公开了一种适用于陡峻山地的可取样深孔轻便钻机，由主机系统、动力装置、杆件系统、可调水量大小供水系统、钻杆提升装置构成。主机系统包括带电机底座的三相大功率电机、钻机支架、钻机底座；杆件系统包括为地质钻杆和岩芯管组成。三相大功率电机安装在电机底座上，电机底座上设置支架套筒，钻机支架通过电机底座的支架套筒将电机和钻机支架安装在一起，钻机支架上设有升降齿条，电机底座的支架套筒中和升降齿条连接的内壁均带有齿条，通过旋转电机底座上的升降手柄实现钻杆系统的钻进和抬升，钻机底座上安装有支架卡槽，钻机支架和钻机底座安装连接。该钻机的缺陷在于：(1)轻便钻机使用的钻杆口径较小，且钻进深度较浅，使用钻井液护壁的效果不是很大，但是需要搬运抽水泵以及过滤网等；(2)本就是用于陡峻地形的轻便钻机，还需要进行沉渣池、储水池等对地势以及防漏要求较高的负地形，不满足实际工程要求；(3)轻便浅孔钻进，应该更注重于考虑降低实际钻具的重量，而不是再加一个起重天车以及电动卷扬机给工人增加搬运难度；(4)虽然天车和电动卷扬机能够提供钻具起升时所需的上升力，但是钻具下钻所需的下压力几乎全部由钻具本身自重提供，这难以满足现场的实际工况需求。
[0010]如上所述，现有的轻便钻机普遍存重量大、搬运难度高以及对地层扰动大的缺陷。
[0011]此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出
本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本专利技术不具备这些现有技术的特征，相反本专利技术已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技术之权利。
技术实现思路
[0012]虽然目前市场上存在几款“轻便钻机”，但是这几款轻便钻机都存在有较明显的短板；对工程地质勘探实际工况的适应性较差，要么整备质量较小，但是严重牺牲了钻探过程中回转的稳定性降低了岩心的质量；要么所钻取的岩心质量满足要求，但是钻机的整备质量较大，导致搬运难度本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种适用于中软地层浅孔取心的钻孔装置，其特征在于，至少包括第一静压钻杆(1)、至少三个气压缸(3)和至少两个支撑组件(4)，至少三个所述气压缸(3)设置在挡板(5)的一个侧面，所述第一静压钻杆(1)以同时贯穿承压组件(2)和挡板(5)的方式设置，所述承压组件(2)的设置有所述气压缸(3)的一面设置有至少两个支撑组件(4)，其中，所述静压钻杆(1)与所述挡板(5)以限位方式设置，在所述气压缸(3)设置在所述承压组件(2)和挡板(5)之间的情况下，所述气压缸(3)以向所述静压钻杆(1)施加压力的方式做功以抬升所述第一静压钻杆(1)；在所述气压缸(3)设置在地层(10)和挡板(5)之间的情况下，所述气压缸(3)以向地层(10)施加压力的方式做功以抬升所述第一静压钻杆(1)。2.根据权利要求1所述的适用于中软地层浅孔取心的钻孔装置，其特征在于，所述第一静压钻杆(1)的趋近于中间部位的位置设置有至少一个承压部(13)，所述挡板(5)设置有可伸缩卡扣(51)，所述可伸缩卡扣(51)以与所述第一静压钻杆(1)的承压部(13)适配的方式限制所述挡板(5)与所述静压钻杆(1)之间的相对移动，在所述气压缸(3)做功的情况下，所述气压缸(3)基于所述挡板(5)和所述第一静压钻杆(1)的限位关系来使得功传递至所述第一静压钻杆(1)以实现所述第一静压钻杆(1)的现钻进取或提钻取心的过程。3.根据权利要求1或2所述的适用于中软地层浅孔取心的钻孔装置，其特征在于，所述支撑组件(4)内设置有可伸缩的支撑分支，在所述第一静压钻杆(1)下钻过程中，所述支撑分支收缩对应长度以使得所述承压组件(2)保持水平设置，从而所述第一静压钻杆(1)在水平面进行钻探。4.根据权利要求1～3任一项所述的适用于中软地层浅孔取心的钻孔装置，其特征在于，所述支撑组件(4)呈空心结构，在所述支撑组件(4)的所述空心结构插入固定锚的情况下，所述承压组件(2)稳定地设置在钻探位置。5.根据权利要求1～4任一项所述的适用于中软地层浅孔取心的钻孔装置，其特征在于，所述承压组件(2)包括至少一个具有承压部(13)的第...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴祖锐，郑明明，颜诗纯，朱俊林，曾国澳，朱成涛，刘喜龙，张亚伟，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：
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