一种地质找矿勘探用钻探装置及其钻探方法

1.本发明涉及地质勘探技术领域，具体为一种地质找矿勘探用钻探装置及其钻探方法。


背景技术：

2.地质找矿是运用地球科学理论和相关技术、方法、手段，对客观矿产资源进行调查、勘查、测试、评价等行为或过程，其任务是发现矿产并查明其质量﹑数量和应用前景以满足国家建设需要的地质工作，又称矿产资源勘查﹑矿床勘查﹑矿产普查与勘探。如今的钻探装置种类多，其中有大型的钻塔型钻探设备，也有小型的区域检测或者浅地质钻探装置，小型的钻探装置方便携带使用，但是现有的还是存在一定不足：首先，在进行钻探的时候需要保证整个机架稳定性，也即将整体保持平衡状态，然后开始向下实现钻探，但是现有的钻探装置需要进行多次且长时间的调节才能调平，浪费了较多的时间，而且现有的钻探装置也需要较高的机架来支撑，即使是小型的钻探装置也不能实现绝对的小型化，因此还是需要很大的体积，不利于不同位置的随意移动来钻探；同时，在进行钻探的时候，一般会先通过超声波等设备预先监测地质层内部的大致情况，然后再判断是否需要进行钻探，而实际中在钻探的时候无法保证地质层中的真实情况，因此在钻探的时候遇到坚硬的物质层时容易导致钻杆受损严重，影响其使用寿命，其不能根据实际的地质情况来控制钻探，导致其还存在安全隐患等，都不利于钻探的进行。


技术实现要素：

3.针对上述背景技术的不足，本发明提供了一种地质找矿勘探用钻探装置，具备使用方便、安全稳定性高的优点，解决了背景技术提出的问题。
4.本发明提供如下技术方案：一种地质找矿勘探用钻探装置，包括机架，所述机架的底部对称安装有四个伸缩腿，所述机架顶部位于伸缩腿正上方位置处固定安装有液压缸，所述机架的中部活动套接有转动套，所述转动套的中部转动套接有转球，所述转球的底部固定连接有钻杆，所述转动套的顶部固定安装有固定架，所述固定架顶面的中部固定安装有电机，所述电机的输出端固定连接有驱动轴，且驱动轴伸入到转球内部，所述机架顶部位于相邻两个液压缸之间固定安装有限位装置，所述限位装置靠近固定架的一侧活动套接有限位块，所述固定架的外侧均匀开设有限位孔，且限位孔与限位块相适配。
5.优选的，所述机架中部开设球状环槽套接转动套，且该环槽中部均匀开设有限位滑槽，所述限位滑槽内部固定安装有第一电阻条，所述转动套的外圈中部位置均匀开设有伸缩槽，所述伸缩槽的内部活动套接有滑头，所述滑头与伸缩槽内壁之间固定连接有弹簧。
6.优选的，所述滑头伸出伸缩槽且抵到限位滑槽中的第一电阻条表面上，所述转动套内部相对的两个滑头呈串接，且相对的两个第一电阻条之间电阻值自上而下的变化恰好相反，所述滑头全部处于水平位置时限位装置顶出限位块卡进限位孔中。
7.优选的，所述转球的中部开设有调节槽，所述驱动轴位于调节槽中的外侧呈对称
固定连接有两个转块，所述转球位于调节槽内壁处对称开设有两个气槽，所述转块侧面固定连接有调节块，且调节块一端活动套接在气槽内部。
8.优选的，所述气槽内壁固定安装有滑片，所述调节块套接在气槽内部的一端固定安装有第二电阻条，所述滑片与第二电阻条滑动接触，所述气槽内部填充有惰性气体。
9.优选的，所述第二电阻条沿着滑片向气槽内部滑动的时候增大电阻，降低电机的功率，同时降低伸缩腿的收缩速度。
10.还包括一种地质找矿勘探用钻探装置的钻探方法，使用步骤如下：s1、将设备放置到钻探处，在重力作用下转球上的滑头与第一电阻条指在一定的位置，并且该位置导致电路中电阻不平衡，从而反馈到液压缸中；s2、液压缸控制伸缩腿伸缩调节高度使得每个滑头都滑动到第一电阻条的中部位置，平衡后限位装置控制限位块伸出卡到限位孔中，然后启动电机开始钻探；s3、电机驱动驱动轴转动，并通过转块和调节块带动转球转动，从而带动钻杆转动，在钻杆转动的同时各个伸缩腿同步均匀向下收缩进行钻探；s4、当钻探坚硬物质层时调节块在气槽内部收缩量变多，此时滑片和第二电阻条电阻调节并反馈到液压缸中控制减慢伸缩腿的收缩速度，实现安全稳定钻探。
11.本发明具备以下有益效果：通过在机架中部活动套接转动套，并且转动套内部活动套接有转球，同时在机架的底部还设置有伸缩腿，相较于现有技术来说，利用转动套在机架中部的可转动性来实现滑头沿着限位滑槽内部的第一电阻条滑动，从而根据电路反馈出机架整体的倾斜情况，然后再反馈到液压缸上调节伸缩腿伸缩从而来调节平衡，只有当各个方向的滑头全部滑动到第一电阻条中部位置时才达到水平状态，调节完毕之后再通过限位装置控制限位块卡紧到中，保证可以稳定的进行钻探，而且利用液压缸控制伸缩腿的伸缩性就不需要高达的支撑架，更加的方便；同时，在转球内部通过转块和调节块起到连接介质的作用，从而实现驱动轴带动钻杆转动，并且这种传动之间还能进行作用力的检测，并且根据钻杆钻探时的反作用力来反馈到气槽内部的压缩气体体积，从而再根据滑片以及第二电阻条的电阻调节来控制伸缩腿的收缩速度，避免其快速向下钻探而造成钻杆损伤严重。
附图说明
12.图1为本发明结构整体示意图；图2为本发明结构整体俯视图；图3为本发明结构整体正视图；图4为本发明转球整体结构示意图；图5为本发明转球整体结构半剖图；图6为图2中a-a剖面图；图7为图3中b-b剖面图；图8为图7中c处放大图。
13.图中：1、机架；101、限位滑槽；2、伸缩腿；3、液压缸；4、转动套；401、伸缩槽；5、转球；501、调节槽；502、气槽；6、钻杆；7、固定架；701、限位孔；8、电机；9、驱动轴；10、限位装
置；11、限位块；12、第一电阻条；13、滑头；14、弹簧；15、转块；16、调节块；17、滑片；18、第二电阻条。
具体实施方式
14.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
15.请参阅图1-图8，一种地质找矿勘探用钻探装置，包括机架1，机架1的底部对称安装有四个伸缩腿2，机架1顶部位于伸缩腿2正上方位置处固定安装有液压缸3，机架1的中部活动套接有转动套4，转动套4的中部转动套接有转球5，转球5的底部固定连接有钻杆6，转动套4的顶部固定安装有固定架7，固定架7顶面的中部固定安装有电机8，电机8的输出端固定连接有驱动轴9，且驱动轴9伸入到转球5内部，机架1顶部位于相邻两个液压缸3之间固定安装有限位装置10，限位装置10靠近固定架7的一侧活动套接有限位块11，固定架7的外侧均匀开设有限位孔701，且限位孔701与限位块11相适配，机架1中部开设球状环槽套接转动套4，且该环槽中部均匀开设有限位滑槽101，限位滑槽101内部固定安装有第一电阻条12，转动套4的外圈中部位置均匀开设有伸缩槽401，伸缩槽401的内部活动套接有滑头13，滑头13与伸缩槽401内壁之间固定连接有弹簧14，设置的第一电阻条12和滑头13均为四组，且恰好呈前后左右均匀分布，这样将整体的设备放置在地面上后，由于地面的不平整性以及重力作用，实现了滑头13在第一电阻条12上滑动的位置发生变化，然后根据位置的变化来进行四个方向的调节，且在四个方向调节完毕之后整体保持平衡，此时就可以保证竖直向下钻探，滑头13伸出伸缩槽401且抵到限位滑槽101中的第一电阻条12表面上，转动套4内部相对的两个滑头13呈串接，且相对的两个第一电阻条12之间电阻值自上而下的变化恰好相反，滑头13全部处于水平位置时限位装置10顶出限位块11卡进限位孔701中，在以转球5的圆心为转动中心，而又设置有两组相对的滑头13，这样可以利用转动性来实现平衡调控，而且在实现了平衡位置调控后控制限位块11卡入到限位孔701中，此时使得固定架7和机架1都保持一体且不具有可转动性，这样在后续就可以保证在钻杆6转动时机架1也向下移动，来实现钻探。
实施例二
16.请参阅图1-图8，转球5的中部开设有调节槽501，驱动轴9位于调节槽501中的外侧呈对称固定连接有两个转块15，转球5位于调节槽501内壁处对称开设有两个气槽502，转块15侧面固定连接有调节块16，且调节块16一端活动套接在气槽502内部，调节块16与气槽502之间保持滑动密封，方便压缩内部气体和复位，且转块15和调节块16设置有两个，只有当两个都实现了同样的滑动调节时才能控制液压缸3调节伸缩腿2的伸缩，气槽502内壁固定安装有滑片17，调节块16套接在气槽502内部的一端固定安装有第二电阻条18，滑片17与第二电阻条18滑动接触，气槽502内部填充有惰性气体，在气槽502中填充惰性气体具有可
压缩性且可以复位，使得在通过调节块16向气槽502内部收缩时先压缩气体体积，当压缩到一定的体积之后压缩不动就可以带动钻杆6转动实现钻探，但是当钻探的地质发生了变化之后，此时调节块16再继续带动转球5转动就需要压缩更多体积的气体，因此调节块16就会带动第二电阻条18沿滑片17滑动，然后将该电阻反馈到液压缸3上实现调控，第二电阻条18沿着滑片17向气槽502内部滑动的时候增大电阻，降低电机8的功率，同时降低伸缩腿2的收缩速度，这样就恰好实现调控过程，通过滑片17和第二电阻条18的电阻调节来反馈钻探的情况，然后来控制整体向下的钻探速度，保证钻杆6可以安全稳定的向下钻动，避免因为地质的变化而保持不变的钻探速度从而造成损伤。
17.其中，一种地质找矿勘探用钻探装置的钻探方法，包括以下步骤：s1、将设备放置到钻探处，在重力作用下转球5上的滑头13与第一电阻条12指在一定的位置，并且该位置导致电路中电阻不平衡，从而反馈到液压缸3中；s2、液压缸3控制伸缩腿2伸缩调节高度使得每个滑头13都滑动到第一电阻条12的中部位置，平衡后限位装置10控制限位块11伸出卡到限位孔701中，然后启动电机8开始钻探；s3、电机8驱动驱动轴9转动，并通过转块15和调节块16带动转球5转动，从而带动钻杆6转动，在钻杆6转动的同时各个伸缩腿2同步均匀向下收缩进行钻探；s4、当钻探坚硬物质层时调节块16在气槽502内部收缩量变多，此时滑片17和第二电阻条18电阻调节并反馈到液压缸3中控制减慢伸缩腿2的收缩速度，实现安全稳定钻探。
18.工作原理，在选定好需要进行钻探的位置后，将设备置于该处，接通电源启动设备，由于地面的不平整性，此时转动套4和转球5由于重力的原因保持铅锤性，而位于同一水平方向上的两个滑头13分别贴合在对应的第一电阻条12上不同的位置，但是带来的电阻变化相同，此时通过电路中的电阻变化反馈到液压缸3中，使得液压缸3控制伸缩腿2伸缩调节使得同一水平方向上的两个滑头13滑动到第一电阻条12的中部位置，同时由于设置有四个方向的滑头13，当全部的滑头13都恰好滑动到第一电阻条12中部位置时说明此时机架1整体调整水平，然后限位装置10控制限位块11向外伸出并套接到限位孔701中，这样就通过限位孔701和限位块11的套接对固定架7限位，此时设备安装完毕可以开始钻探；启动电机8，电机8带动驱动轴9一起转动，驱动轴9转动的同时带动转块15和调节块16一起转动，调节块16先向气槽502内部收缩挤压一定的气体，然后推动转球5一起转动，转球5转动的时候就会带动钻杆6也转动，此时液压缸3开始控制各个伸缩腿2均匀同步向下收缩，从而通过机架1带动钻杆6向下开始钻探，当钻探到坚硬的地质层时，此时钻杆6受到的反作用力大，而驱动轴9持续驱动转球5转动，此时需要驱动的力更大，因此就会使得调节块16向气槽502内部收缩的更多，此时带动滑片17沿着第二电阻条18滑动并调节电路电阻，然后反馈到液压缸3中，降低伸缩腿2的收缩速度，这样就使得钻杆6向下钻探的速度降低，更利于起到安全保护的作用。
19.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备
所固有的要素。
20.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种地质找矿勘探用钻探装置，包括机架(1)，其特征在于：所述机架(1)的底部对称安装有四个伸缩腿(2)，所述机架(1)顶部位于伸缩腿(2)正上方位置处固定安装有液压缸(3)，所述机架(1)的中部活动套接有转动套(4)，所述转动套(4)的中部转动套接有转球(5)，所述转球(5)的底部固定连接有钻杆(6)，所述转动套(4)的顶部固定安装有固定架(7)，所述固定架(7)顶面的中部固定安装有电机(8)，所述电机(8)的输出端固定连接有驱动轴(9)，且驱动轴(9)伸入到转球(5)内部，所述机架(1)顶部位于相邻两个液压缸(3)之间固定安装有限位装置(10)，所述限位装置(10)靠近固定架(7)的一侧活动套接有限位块(11)，所述固定架(7)的外侧均匀开设有限位孔(701)，且限位孔(701)与限位块(11)相适配。2.根据权利要求1所述的一种地质找矿勘探用钻探装置，其特征在于：所述机架(1)中部开设球状环槽套接转动套(4)，且该环槽中部均匀开设有限位滑槽(101)，所述限位滑槽(101)内部固定安装有第一电阻条(12)，所述转动套(4)的外圈中部位置均匀开设有伸缩槽(401)，所述伸缩槽(401)的内部活动套接有滑头(13)，所述滑头(13)与伸缩槽(401)内壁之间固定连接有弹簧(14)。3.根据权利要求2所述的一种地质找矿勘探用钻探装置，其特征在于：所述滑头(13)伸出伸缩槽(401)且抵到限位滑槽(101)中的第一电阻条(12)表面上，所述转动套(4)内部相对的两个滑头(13)呈串接，且相对的两个第一电阻条(12)之间电阻值自上而下的变化恰好相反，所述滑头(13)全部处于水平位置时限位装置(10)顶出限位块(11)卡进限位孔(701)中。4.根据权利要求3所述的一种地质找矿勘探用钻探装置，其特征在于：所述转球(5)的中部开设有调节槽(501)，所述驱动轴(9)位于调节槽(501)中的外侧呈对称固定连接有两个转块(15)，所述转球(5)位于调节槽(501)内壁处对称开设有两个气槽(502)，所述转块(15)侧面固定连接有调节块(16)，且调节块(16)一端活动套接在气槽(502)内部。5.根据权利要求4所述的一种地质找矿勘探用钻探装置，其特征在于：所述气槽(502)内壁固定安装有滑片(17)，所述调节块(16)套接在气槽(502)内部的一端固定安装有第二电阻条(18)，所述滑片(17)与第二电阻条(18)滑动接触，所述气槽(502)内部填充有惰性气体。6.根据权利要求5所述的一种地质找矿勘探用钻探装置，其特征在于：所述第二电阻条(18)沿着滑片(17)向气槽(502)内部滑动的时候增大电阻，降低电机(8)的功率，同时降低伸缩腿(2)的收缩速度。7.一种如权利要求6所述的一种地质找矿勘探用钻探装置的钻探方法，其特征在于：使用步骤如下：s1、将设备放置到钻探处，在重力作用下转球(5)上的滑头(13)与第一电阻条(12)指在一定的位置，并且该位置导致电路中电阻不平衡，从而反馈到液压缸(3)中；s2、液压缸(3)控制伸缩腿(2)伸缩调节高度使得每个滑头(13)都滑动到第一电阻条(12)的中部位置，平衡后限位装置(10)控制限位块(11)伸出卡到限位孔(701)中，然后启动电机(8)开始钻探；s3、电机(8)驱动驱动轴(9)转动，并通过转块(15)和调节块(16)带动转球(5)转动，从而带动钻杆(6)转动，在钻杆(6)转动的同时各个伸缩腿(2)同步均匀向下收缩进行钻探；
s4、当钻探坚硬物质层时调节块(16)在气槽(502)内部收缩量变多，此时滑片(17)和第二电阻条(18)电阻调节并反馈到液压缸(3)中控制减慢伸缩腿(2)的收缩速度，实现安全稳定钻探。

技术总结
本发明涉及地质勘探技术领域，且公开了一种地质找矿勘探用钻探装置，通过在机架中部活动套接转动套，并且转动套内部活动套接有转球，同时在机架的底部还设置有伸缩腿，利用转动套在机架中部的可转动性来实现滑头沿着限位滑槽内部的第一电阻条滑动，从而根据电路反馈出机架整体的倾斜情况，然后再反馈到液压缸上调节伸缩腿伸缩从而来调节平衡，调节完毕之后再通过限位装置控制限位块卡紧到中，保证可以稳定的进行钻探，在转球内部通过转块和调节块起到连接介质的作用，并且这种传动之间还能进行作用力的检测，从而再根据滑片以及第二电阻条的电阻调节来控制伸缩腿的收缩速度，避免其快速向下钻探而造成钻杆损伤严重。其快速向下钻探而造成钻杆损伤严重。其快速向下钻探而造成钻杆损伤严重。


技术研发人员：许军强 王哲 郭勤强 蔡焕花 陈伟华 王文波 李智 郎磊 武彦辉 林志刚 李海富 高迟明 王卫军 张晓林 杨言辰
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：2023.01.05
技术公布日：2023/8/24