一种隐伏金属矿地球气采集钻具制造技术

一种隐伏金属矿地球气采集钻具，属于地球气找矿技术领域。该钻具包括砧头、把手、销钉、温湿度测量仪、温湿度测量导线、采气胶管、密闭横板、集气孔、集气室、钻杆刻度、温湿探头、钻杆、滑动槽、集气导孔、销钉、调节销钉孔、密闭环、锥形钻头。砧头位于钻具上端，砧头通过销钉固定在钻杆一端；把手焊接在砧头上端，温湿度测量仪由温湿度测量导线连接钻头部分温湿探头，采气胶管铺设在钻杆内，密闭横板通过螺纹固定在钻杆末端管内。滑动槽由销钉横穿，并将钻头与钻杆连接，钻头位于钻具下端。优点在于，可获得不同深度土壤地球气样品，避开地表大气干扰，并能够在采集指定土壤层位足量的地球气同时，实时测量集气室流动的地球气温度和湿度，提高了地球气观测精度。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于地球气找矿
，特别是涉及一种隐伏金属矿地球气采集钻具，借助测定材料的元素含量，特别是覆盖区隐伏金属矿勘查领域-地球气找矿的采样装置。
技术介绍
隐伏金属矿地球气(壤中金属气体)法是近年来发展起来的一种新的地球化学勘查方法，它的发展与全球矿产勘查形势的要求有关。因为随着地表露头矿的日趋减少，找矿的重点由找近地表矿逐步转向找隐伏、半隐伏矿，包括中浅层运积物覆盖下的掩埋矿，找矿的难度和风险与日剧增。同时，覆盖区面积巨大且许多地区具有良好的成矿远景。因此，研究覆盖区寻找隐伏矿的新型化探技术方法具有非常重要的现实意义。 从目前覆盖区化探技术方法的研究趋势和现状上来讲，地球气法是最具应用前景的方法之一。 上世纪八十年代初，瑞典波利德公司研究并提出了一种新的金属气体测量技术(被动地气法)，通过在30多个矿床实验研究，证明方法有效。随后捷克、俄罗斯、德国、澳大利亚、加拿大等国先后进行过这方面的研究。可是，由于对方法的理论基础认识分歧较大，加上采样和分析手段所限，在上世纪九十年代相当长的时间内，国外基本放弃了这方面的研究，而中国一直坚持这方面研究，并已经应用于覆盖区实际找矿工作，取得的非常有意义的实际成果。 隐伏金属矿地球气按野外富集气体方法的不同可分为主动法地球气测量和被动法地球气测量两种。1被动法 将捕集剂埋制于地下靠自然作用进行富集的采样方法称为被动法。将捕集器埋置于土壤中15 60天，使金属地球气在常压下逐步累积，然后取回捕集器，分析所捕获痕量物质的元素含量。优点是受气候影响较小，对盖层厚度和性质要求较低。缺点主要是采样时间长，回收率低，无法采用液体捕集剂。目前，被动法已很少采用。 2、主动法 采用负高压预富集法进行野外现场采样的方法称为主动法。因其快速、方便、可多点采集组合样，实际应用最为广泛。 其采样装置主要由螺纹采样器、硅胶管、过滤器、捕集器和减压器组成。主动法地球气测量技术为我国独创的深穿透地球化学勘查技术，通过多年研究，矿体上方近地表土壤空气中存在气态金属元素异常的现象逐步得到确认，显示地气测量方法覆盖区隐伏矿勘查中具有良好的前景。但是，由于地球气不同于常规气体，过去采用的常规气体采样装置采集地球气遇到了很大问题，如大气溶胶干扰、缺乏深度控制和实时条件观测等，因此，研究地球气专用采样装置成为突破技术瓶颈的一项关键技术。本项专利重点解决以上难题 空气干扰 过去，我国地勘部门进行的壤中无机气体测量(Hg、 Rn、 S02等)均采用钢钎打孔，拔出钢钎，旋入螺旋采样器(密闭和气体通道双重作用)的操作流程(图1)。该采样工艺最大问题是钢钎拔出后，空气很快进入采样孔中，并导致孔周围压力平衡的破坏。申请者对比实验研究发现，这种采样工艺对上述常规气体采集问题不大，因为空气中上述气体含量极低，空气影响可忽略不计；但对于地气采样，空气的影响巨大，特别是背景地区，这种影响直接导致无法获得准确的地气背景数据，因为空气中存在大量含金属气溶胶或金属微粒。将钻孔装置和气体通道合二为一设计，使打孔和气路连接一次完成，避免了空气物质干扰。 采样深度控制 经研究发现，地球气作为一种特殊物质状态，只在一定深度能够形成异常，因此，必须严格控制采样深度。而过去采用的无机气体采样工艺和装置只能代表一段深度范围(图3)，无法实现采样深度控制，造成地球气测量结果重现性差，地球气形成机理研究无法实施。 实时条件观测 土壤温度、湿度等条件对地球气异常的形成具有一定的控制作用，因此，这些参数的实时测定不仅有助于理解地球气异常形成机理，而且可提高其异常的解释水平。过去所有采样装置均缺乏这种能力。 技术专利号CN1292148C和CN200710063516. O虽然解决了空气干扰和采样深度问题，但该装置主要应用于主要石油领域的有机气体观测，但由于存在以下问题也不适用于地球气测量 首先，气体流量和采样量无法达到要求。由于该采样器探头与土壤接触点面积过小，加上钻具旋进过程的挤压造成土壤孔隙的减少，因此，无法满足地球气采样所要求的大流量(> 5L/min)和单孔抽气体积达5L的采样条件。 其次，缺实时条件观测模块。测定土壤温度、湿度等条件参数对地球气研究具有重要意义，这些参数不仅有助于理解地球气异常形成机理，而且还可确定最佳采样条件，提高地球气测量精度。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种隐伏金属矿地球气采集钻具，解决了在采集隐伏金属矿地球气过程中，避免地面的大气干扰和土壤层遭钻头破坏后性质改变后的不利影响，确定采样深度，并能满足隐伏金属矿地球气取样量大的问题。 另外，本技术加装了在地球气采样的同时，对地球气所处周围环境的温度及湿度实时观测的功能模块，可用于研究地球气组分形成机理，将大大提高地球气观测精度和异常解释水平。 本技术包括砧头、把手、销钉、温湿度测量仪、温湿度测量导线、采气胶管、密闭横板、集气孔、集气室、钻杆刻度、温湿探头、钻杆、滑动槽、集气导孔、销钉、调节销钉孔、密闭环、锥形钻头。砧头位于钻具上端，砧头通过销钉固定在钻杆一端；把手焊接在砧头上端，温湿度测量仪由温湿度测量导线连接钻头部分温湿探头，采气胶管铺设在钻杆内，密闭横板通过螺纹固定在钻杆末端管内。滑动槽由销钉横穿，并将钻头与钻杆连接，钻头位于钻具下端。 砧头分三部分尺寸上端直径3cm，长度2cm ;中端直径4cm，长度3cm ;末端直径3cm，长度3cm，并有一直径0. 5cm横穿小孔。 密闭横板上有两个直径0. 4cm的小孔。 集气室指密闭横板至钻头之间的钻杆内的空间。 滑动槽是指钻头上端横向中空部分 集气导孔为钻头上端通气的凹槽。 本技术将钻具垂直立于采样位置上，并用大锤打击把手中间砧头。当钻杆刻度到达指定深度时，略微左右拧动把手，后向上提拉钻杆，锥形钻头依靠重力和孔壁的压力保持不动，销钉随钻杆沿滑动槽上移，这样钻杆和锥形钻头之间出现一定的空隙。钻杆下部密封环上提过程中起密闭作用。这样可以封闭住下部土壤的气体，钻杆则可密闭上部的气体。两者之间的部分即为采样层位。抽气时只有此层位的气体可以进入采样器。当抽气设备连接，并抽气时，钻杆和锥形钻头之间的空隙土壤层位的地球气在负压作用下通过钻杆和锥形钻头之间的空隙进入集气室。并经集气孔和采气胶管进入捕集装置。同时利用温湿度探头实时测量集气室流动的地球气温度和湿度，并由温湿度测量仪器自动记录数据。 本技术的有益效果是，可以获得不同深度土壤地球气样品，避开地表大气干扰，并能够在采集指定土壤层位足量的地球气同时，实时测量集气室流动的地球气温度和湿度。本装置的应用不仅提高了地球气观测精度，而且还为地球气形成机理研究提供了有效手段。附图说明图1是本专利技术的隐伏金属矿地球气采集钻具结构示意图。其中，砧头1、把手2、销钉3、温湿度测量仪4、温湿度测量导线5、采气胶管6、密闭横板7、集气孔8、集气室9、钻杆刻度10、温湿探头11、钻杆12、滑动槽13、集气导孔14、销钉15、调节销钉孔16、密闭环17、锥形钻头18。 图2是本专利技术的隐伏金属矿地球气采集钻具的钻头及温湿度测量部分结构示意图。其中，密闭横板7、集气孔8、集气室9、温湿探头11、滑动槽13、集气导孔14、销钉15、调节销钉孔16、密闭环17本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隐伏金属矿地球气采集钻具，其特征在于，包括砧头、把手、销钉、温湿度测量仪、温湿度测量导线、采气胶管、密闭横板、集气孔、集气室、钻杆刻度、温湿探头、钻杆、滑动槽、集气导孔、销钉、调节销钉孔、密闭环、锥形钻头；砧头（１）位于钻具上端，砧头（１）通过销钉（３）固定在钻杆（１２）一端；把手（２）焊接在砧头（１）上端，温湿度测量仪（４）由温湿度测量导线（５）连接钻头部分温湿探头（１１），采气胶管（６）铺设在钻杆（１２）内，密闭横板（７）通过螺纹固定在钻杆（１２）末端管内；滑动槽（１３）由销钉（１５）横穿，并将钻头（１８）与钻杆（１２）连接，钻头（１８）位于钻具下端。

【技术特征摘要】
一种隐伏金属矿地球气采集钻具，其特征在于，包括砧头、把手、销钉、温湿度测量仪、温湿度测量导线、采气胶管、密闭横板、集气孔、集气室、钻杆刻度、温湿探头、钻杆、滑动槽、集气导孔、销钉、调节销钉孔、密闭环、锥形钻头；砧头(1)位于钻具上端，砧头(1)通过销钉(3)固定在钻杆(12)一端；把手(2)焊接在砧头(1)上端，温湿度测量仪(4)由温湿度测量导线(5)连接钻头部分温湿探头(11)，采气胶管(6)铺设在钻杆(12)内，密闭横板(7)通过螺纹固定在钻杆(12)末端管内；滑动槽(13)由销钉(15)横穿，并将钻头(18)与钻杆(12)连接，钻头(18)位于钻具下端。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪明启，高玉岩，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]