本發(fā)明涉及一種雙管繩索取芯鉆具及其制成的鉆機。

背景技術(shù)：

現(xiàn)在的煤礦采煤前，要對坑道的煤層進行取樣分析，取樣需要鉆機及其取芯鉆桿。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為：現(xiàn)在的取芯鉆桿為取芯裝置固定在鉆桿的鉆頭上，需要取樣時，要將整個鉆桿拉出，或是垂直孔繩索取芯。而現(xiàn)在的煤礦需要全程取樣，鉆孔傾角-90°~+20°，這種鉆桿不能滿足需要。

本發(fā)明的技術(shù)方案具體為：

一種雙管繩索取芯鉆具，包括內(nèi)管與外管，外管的頭端固定鉆頭，尾端固定打孔鉆桿；內(nèi)管位于其內(nèi)部，為取芯裝置；外管的頭部依次固定扶正環(huán)、擴孔器、金剛石材料的鉆頭，尾部依次固定固定座環(huán)、簧卡室、扶正器，扶正器固定打孔鉆桿；內(nèi)管為尾端為撈矛頭，撈矛頭連接在彈卡總成上，彈卡總成固定內(nèi)管上，其尾部為打撈部；其頭部固定卡簧座，卡簧座內(nèi)固定卡簧擋圈與卡簧；彈卡總成包括回收管，回收管內(nèi)穿設與內(nèi)管固定的彈卡架，彈卡架軸向設有條形通孔，條形通孔內(nèi)設有彈卡鉗，回收管在條形通孔的對應位置開設側(cè)孔，使彈卡鉗的兩翼能從側(cè)孔延伸到回收管外面，彈卡鉗后方的條形通孔內(nèi)設有彈卡座，彈卡座通過一個銷軸固定在回收管上；彈卡鉗兩翼的尾端鉸接在銷軸上且通過銷軸固定在回收管上，彈卡鉗兩翼的前端分別固定扭簧的扭臂上，彈卡鉗的兩翼之間設有方銷，方銷的兩端延伸到回收管的方孔內(nèi)；撈矛頭上固定鎖緊螺母，鎖緊螺母與撈矛頭支撐螺紋固定，撈矛頭與撈矛頭支撐依次墊有墊片、撈矛頭閥片、墊有墊片，撈矛頭支撐的尾端與回收管的頭端通過一個銷軸固定。

一種使用上述雙管繩索取芯鉆具組裝的雙管繩索取芯鉆機，包括機架，機架的前端固定旋轉(zhuǎn)盤，旋轉(zhuǎn)盤上固定打鉆平臺，打鉆平臺上固定滑道與支架，滑道上固定動力頭，動力頭的通孔夾持鉆桿，鉆桿被支架支撐，鉆桿的前端為上述雙管繩索取芯鉆具，打鉆平臺的后端設有定滑輪，其能對通過動力頭的通孔的鋼絲繩進行導向，確保鋼絲繩的前端在鉆桿內(nèi)的方向不受影響，鋼絲繩的后端繞在液壓絞車上，液壓絞車固定在機架上，機架上還固定泵站、控制箱。

一種使用上述雙管繩索取芯鉆機的取芯方法，鉆機的取芯工作主要為四部分：打鉆、投放鉆具、取芯、打撈鉆具；

一、打鉆：將雙管繩索取芯鉆具的外管尾部的扶正器固定在鉆桿前端，安裝推送接頭，再利用鉆機本身提供的動力將鉆桿打入煤礦內(nèi)；

二、投放鉆具：當需要取樣時，開始投放鉆具：首先把水接頭擰到鉆桿的作業(yè)端，把內(nèi)管的頭端放入到鉆桿內(nèi)，然后把回收管與彈卡架背向拉伸，方銷固定在回收管上不能移動，彈卡鉗隨著彈卡架向后移動，方銷與彈卡鉗之間有相對位移，當把方銷離開彈卡鉗中間位置時，彈卡鉗的兩翼也被回收管束縛到最小，這時用手捏住彈卡鉗，使彈卡鉗整體位于回收管內(nèi)部，然后將導正套放到彈卡鉗位置束縛彈卡鉗以代替手捏的作用，此時，彈卡鉗的兩翼保持著束縛到最小的狀態(tài)，這時全力把內(nèi)管的尾端迅速推入到鉆桿，由于水接頭的阻礙，導正套從內(nèi)管脫落，內(nèi)管全部進入鉆桿內(nèi)，此時，彈卡鉗兩翼處于伸開狀態(tài)，再把推送接頭安裝到水接頭上，水接頭的三通一頭與泥漿泵連接，另一頭的球閥關(guān)閉，打開泥漿泵，對鉆桿進行送水，在水壓的推動下，內(nèi)管總成被不斷推送，直到鉆頭有水返出，說明鉆具已經(jīng)到位，此時，彈卡架坐到座環(huán)上，彈卡鉗兩翼卡在簧卡室內(nèi)，彈卡頂?shù)椒稣鞫嗣妫?br />
三、取芯：取下水接頭，安裝推送接頭，然后繼續(xù)打鉆，從鉆頭進入的巖石顆粒被內(nèi)管收獲；

四、打撈鉆具：取芯完成后，從鉆桿上卸下推送接頭，同時安裝水接頭，將鋼絲繩的頭部與打撈器固定，具體為：由鋼絲繩從定滑輪開始穿，再通過動力頭的通孔，將穿出的鋼絲繩與打撈器繩卡相連，在鋼絲繩距離打撈器距離一個內(nèi)管長度的地方做記號；把打撈器放入水接頭內(nèi)，關(guān)閉球閥打開泥漿泵，依靠水壓把打撈器推送到內(nèi)管總成處，當金剛石鉆頭返水時，表明打撈器與撈矛頭完成固定，這時打開水接頭球閥，開動液壓絞車后拉，當帶有記號的鋼絲被拽出時，停止絞車工作，靠手的力量拉動鋼絲繩，直到打撈器被拽出，這時雙手捏打撈鉤尾部，使打撈器與撈矛頭脫開，用手拉出內(nèi)管部分，取出巖芯；

重復以上二至四步驟，實現(xiàn)全程取芯。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)效果為，本發(fā)明設計將取芯裝置與鉆頭設計為分體的，利用水力將取芯裝置壓入，利用牽引繩、打撈裝置將取芯裝置拉出，可以實現(xiàn)鉆孔傾角-90°~+20°的隨時取樣，而且鉆桿不用拉出，非常方便。

附圖說明

圖1是內(nèi)管與外管的示意圖。

圖2為圖1中左端的放大示意圖。

圖3為圖1中右端的放大示意圖。

圖4為取芯裝置的分解示意圖。

圖5為雙管繩索取芯鉆機的俯視示意圖。

圖6為打鉆平臺的側(cè)面示意圖。

具體實施方式

如圖1-4，一種雙管繩索取芯鉆具，包括內(nèi)管100與外管200，外管200的頭端固定鉆頭206，尾端固定打孔鉆桿；內(nèi)管100位于其內(nèi)部，為取芯裝置。

外管200的頭部依次固定扶正環(huán)204、擴孔器205、金剛石材料的鉆頭206，尾部依次固定固定座環(huán)203、簧卡室202、扶正器201，扶正器201固定打孔鉆桿。

內(nèi)管100為尾端為撈矛頭1，撈矛頭1連接在彈卡總成101上，彈卡總成101固定內(nèi)管100上，其尾部為打撈部；其頭部固定卡簧座104，卡簧座104內(nèi)固定卡簧擋圈102與卡簧103。

彈卡總成101包括回收管4，回收管4內(nèi)穿設與內(nèi)管100固定的彈卡架19，彈卡架19軸向設有條形通孔50，條形通孔50內(nèi)設有彈卡鉗12，回收管4在條形通孔50的對應位置開設側(cè)孔51，使彈卡鉗12的兩翼能從側(cè)孔51延伸到回收管4外面，為了固定彈卡鉗12，彈卡鉗12后方的條形通孔50內(nèi)設有彈卡座14，彈卡座14通過一個銷軸5固定在回收管4上。

彈卡鉗12兩翼（參見附圖標記13）的尾端鉸接在銷軸5上且通過銷軸5固定在回收管4上，彈卡鉗12兩翼的前端分別固定扭簧53的扭臂上，彈卡鉗12的兩翼之間設有方銷11，方銷11的兩端延伸到回收管4的方孔52內(nèi)。

撈矛頭1上固定鎖緊螺母20，鎖緊螺母20與撈矛頭支撐2螺紋固定，撈矛頭1與撈矛頭支撐2依次墊有墊片30、撈矛頭閥片3、墊有墊片30，撈矛頭支撐2的尾端與回收管4的頭端通過一個銷軸5固定。

如圖5-6，一種使用上述鉆具組裝的鉆機，包括機架400，機架400的前端固定旋轉(zhuǎn)盤405，旋轉(zhuǎn)盤405上固定打鉆平臺406，打鉆平臺406上固定滑道407與支架410，滑道407上固定動力頭408，動力頭408的通孔夾持鉆桿409，鉆桿409被支架410支撐，其中鉆桿409的前端為上述雙管繩索取芯鉆具。打鉆平臺406的后端設有定滑輪420，其能對通過動力頭408的通孔的鋼絲繩421進行導向，確保鋼絲繩421的前端在鉆桿內(nèi)的方向不受影響，鋼絲繩421的后端繞在液壓絞車402上，液壓絞車402固定在機架400上，機架400上還固定泵站404、控制箱403與座椅401。

其工作原理為：

鉆機的取芯工作主要為四部分：打鉆、投放鉆具（即將內(nèi)管部分投入外管部分中的過程）、取芯、打撈鉆具（即內(nèi)管部分脫離外管的過程）。

一、打鉆：將雙管繩索取芯鉆具的外管200尾部的扶正器201固定在鉆桿前端，安裝推送接頭，再利用鉆機本身提供的動力將鉆桿打入煤礦內(nèi)，這點與現(xiàn)有技術(shù)一樣。

二、投放鉆具：當需要取樣時，開始投放鉆具：首先把水接頭擰到鉆桿的作業(yè)端（就是鉆機所在一端），把內(nèi)管100的頭端（卡簧座104所在的一端）放入到鉆桿內(nèi)，然后把回收管4與彈卡架19背向拉伸，方銷11固定在回收管4上不能移動，彈卡鉗12隨著彈卡架19向后移動，方銷11與彈卡鉗12之間有相對位移，當把方銷11離開彈卡鉗12中間位置時，彈卡鉗的兩翼也被回收管束縛到最小，這時用手捏住彈卡鉗（使彈卡鉗整體位于回收管4內(nèi)部），然后將導正套放到彈卡鉗位置束縛彈卡鉗以代替手捏的作用（此時，彈卡鉗的兩翼保持著束縛到最小的狀態(tài)），這時全力把內(nèi)管100的尾端迅速推入到鉆桿，由于水接頭的阻礙，導正套從內(nèi)管100脫落，內(nèi)管100全部進入鉆桿內(nèi)（此時，彈卡鉗兩翼處于伸開狀態(tài)）。再把推送接頭安裝到水接頭上，水接頭的三通一頭與泥漿泵連接，另一頭的球閥關(guān)閉，打開泥漿泵，對鉆桿進行送水，在水壓的推動下，內(nèi)管總成被不斷推送，直到鉆頭有水返出，說明鉆具已經(jīng)到位（彈卡架19坐到座環(huán)203上，彈卡鉗兩翼卡在簧卡室202內(nèi)，彈卡頂?shù)椒稣鞫嗣娌⒂?mm活動量）。

三、取芯：取下水接頭，安裝推送接頭，然后繼續(xù)打鉆，從鉆頭進入的巖石顆粒被內(nèi)管100收獲，這點和現(xiàn)有技術(shù)一樣。

四、打撈鉆具：取芯完成后，從鉆桿上卸下推送接頭，同時安裝水接頭，將鋼絲繩201的頭部與打撈器固定，具體為：由鋼絲繩201從定滑輪420開始穿，再通過動力頭408的通孔，將穿出的鋼絲繩與打撈器繩卡相連，在鋼絲繩距離打撈器距離一個內(nèi)管100長度（大概2~3米）的地方做記號。把打撈器放入水接頭內(nèi)，關(guān)閉球閥打開泥漿泵（鋼絲繩一端），依靠水壓把打撈器推送到內(nèi)管總成處，當金剛石鉆頭返水時，表明打撈器與撈矛頭1完成固定，這時打開水接頭球閥，開動絞車緩慢后拉，當帶有記號的鋼絲被拽出時，停止絞車工作，靠手的力量拉動鋼絲繩，直到打撈器被拽出，這時雙手捏打撈鉤尾部，使打撈器與撈矛頭脫開，用手拉出內(nèi)管部分，取出巖芯。

重復以上四部，實現(xiàn)全程取芯。

其他內(nèi)容參加現(xiàn)有技術(shù)。以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本領域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明整體構(gòu)思前提下，還可以作出若干改變和改進，這些也應該視為本發(fā)明的保護范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)

一種雙管繩索取芯鉆具，包括內(nèi)管與外管，外管的頭端固定鉆頭，尾端固定打孔鉆桿；內(nèi)管位于其內(nèi)部，為取芯裝置；外管的頭部依次固定扶正環(huán)、擴孔器、金剛石材料的鉆頭，尾部依次固定固定座環(huán)、簧卡室、扶正器，扶正器固定打孔鉆桿；內(nèi)管為尾端為撈矛頭，撈矛頭連接在彈卡總成上，彈卡總成固定內(nèi)管上，其尾部為打撈部。本發(fā)明還公開了一種使用上述雙管繩索取芯鉆具組裝的雙管繩索取芯鉆機及使用上述雙管繩索取芯鉆機的取芯方法。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)效果為，本發(fā)明設計將取芯裝置與鉆頭設計為分體的，利用水力將取芯裝置壓入，利用牽引繩、打撈裝置將取芯裝置拉出，可以實現(xiàn)鉆孔傾角?90°~+20°的隨時取樣，而且鉆桿不用拉出，非常方便。

技術(shù)研發(fā)人員：肖軍民

受保護的技術(shù)使用者：林州市振晨重工裝備制造有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2017.11.07

技術(shù)公布日：2018.04.13