CN110219663A - 钻机结构和工程车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钻机结构和一种包括该钻机结构的工程车，钻机结构包括：车架、推进机构、钻探组件、动力组件、臂架总成、加杆机构和随钻测量***；钻探组件的一端与推进机构相连接，另一端用于执行钻探操作，推进机构能够带动钻探组件移动；加杆机构的一端与推进机构相连接，加杆机构的另一端可以绕连接处旋转，加杆机构用于增加钻探组件的长度；随钻测量***用于在钻探过程中检测得到测量数据，随钻测量***还用于根据测量数据调整钻探组件的钻探方向。通过本发明的技术方案，加杆机构可以增加钻探组件的长度，同时随钻测量***可以在钻探过程中调整钻探组件的钻进方向，因此可实现500至800米以上水平定向钻进。

Description

钻机结构和工程车

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，具体而言，涉及一种钻机结构和一种工程车。

背景技术

目前，海底隧道及各类长大隧道因施工前期难以查明沿线不良地质情况，施工中断层破碎带、风化槽、溶洞、暗河等不良地质体给施工带来极大的安全威胁，并影响建设费用与工期。现有的钻探法，通过水平取芯地质钻机只能实现150米内的短距离钻探。

因此，目前亟需一种可以解决上述问题的技术方案。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的第一方面提出一种钻机结构。

本发明的第二方面提出一种工程车。

有鉴于此，本发明的第一方面提供了一种钻机结构，包括：车架、推进机构、钻探组件、动力组件、臂架总成、加杆机构和随钻测量***；推进机构设置于车架上；钻探组件的一端与推进机构相连接，另一端用于执行钻探操作，推进机构能够带动钻探组件移动；动力组件分别与推进机构和钻探组件相连接，动力组件用于为推进机构和钻探组件提供动力；臂架总成的一端与推进机构相连接，其另一端与车架相连接，用于实现推进结构的升降和/或仰俯；加杆机构的一端与推进机构可转动相连，加杆机构的另一端可以绕连接处旋转，加杆机构用于增加钻探组件的长度；随钻测量***用于在钻探过程中检测得到测量数据，随钻测量***还用于根据测量数据调整钻探组件的钻探方向。

在该技术方案中，钻机结构中包括车架、推进机构、钻探组件、臂架总成、加杆机构和随钻测量***；车架用于为钻机结构整体提供支撑，提升整体的结构强度，钻探组件用于在动力***的驱动下执行钻探操作，推进机构是钻孔的执行装置，用于推进钻探组件移动，推进机构通过臂架总成与车架相连接，优选地，臂架总成中有用于支撑的第一臂架和第二臂架，第一臂架与车架可转动地连接，第二臂架分别与第一臂架和推进机构可转动地连接，臂架总成中包括一组升降油缸，油缸的数量为两个，分别用于控制第一臂架和第二臂架的转动，实现推进机构的俯仰操作。钻机结构中还包括加杆机构，加杆机构安装在推进机构上，用于为钻探装置提供加长钻杆，以增长钻探距离，在结构上实现了长距离自动接杆钻进。随钻测量***利用随钻测斜技术、钻孔轨迹跟踪技术，边钻探边测量，不断修正钻探方向，按照设定好的轨迹进行定向钻进，同时随钻测量***进行围岩分级及地质分析。上述钻机结构具备超长距离定向钻孔(加杆机构和随钻测量***对钻孔方向进行修正的)，地质勘探及数据分析(随钻测量***采集数据)，岩石取芯、岩石层连续定向取样，煤矿集束型定向钻孔抽瓦斯与定向钻孔探水四大功能。本发明克服了现有的物探法和钻探法存在的不足，可实现500～800米以上水平定向钻进，通过先进的随钻测量***在隧道施工之初便能够对隧道的地质情况进行长距离地质勘探的水平定向钻机，为隧道建设可行性研究、设计和施工等重大工程决策提供有效的数据支撑。

优选地，利用上述钻机结构，可以在钻孔过程中改变钻孔方向，能够在钻孔过程中可以钻出分支孔，分支孔是指在主孔的某些位置上开出一个或多个分支孔，分支孔的起点，必须在主孔上，也就是说，分支孔的开始位置必须和主孔上的对应点有相同的倾角、方位角的值，这些值可以通过随钻测量***获得。

另外，本发明提供的上述技术方案中的钻机结构还可以具有如下附加技术特征：

在上述技术方案中，进一步地，钻探组件包括：钻头组件和钻杆；钻杆的一端与动力组件相连接，钻杆的另一端与钻头组件相连接，用于传递动力组件的输出扭矩至钻头组件。

在该技术方案中，钻探组件中包括钻头组件和钻杆，钻杆将动力***的动力传递至钻头组件，钻头组件中包括钻头、孔底马达和冲击机构，在不同的钻探模式下，钻头分别被钻杆或孔底马达驱动旋转，冲击结构为钻头提供冲击动力，或利用钻头组件自身的重量进行冲击，适用于对岩石、岩层和石料等进行冲击打孔。优选地，钻杆除了可以起到传递扭矩的作用之外，还可以起到传递测量信息和控制信息的作用，从而在钻探过程中采集过程信息和钻探过程参数，钻进过程中传感器采集钻机参数，分析围岩强度，实现地质勘探及收据分析，同时在钻进过程中不断修正钻进方向，实现长距离的钻探。

在上述任一技术方案中，进一步地，钻杆包括：无磁钻杆、通讯钻杆和动力钻杆；无磁钻杆与钻头组件相连接；通讯钻杆与无磁钻杆相连接；动力钻杆的一端与通讯钻杆相连接，其另一端与动力组件相连接。

在该技术方案中，由于随钻测量***中的测量仪器需要感应地球的磁场，因此随钻测量***的测量部和测量仪器需要在无磁环境中，因此与钻头组件相连接的钻杆为无磁钻杆，为随钻测量***提供一个无磁环境，防止钻杆的磁性影响测量仪器的检测精度。随钻测量***的测量部测量到数据之后，需要将测量到的数据传递给处理部，测量部通过通讯钻杆传递数据至处理部，通讯钻杆与无磁钻杆相连接，用于传递数据，通讯钻杆内设有用于传递数据的线缆，通过数字钻进精细化识别技术、钻机轨迹自动修正技术、装备故障自诊断、寿命预测、性能评估等关键技术，建立复杂环境自适应控制***和智能化作业平台，以钻机为载体实现隧道长距离地质勘探的数字化钻进和地质数据精细化识别，也能用于煤矿定向钻孔探水和防水，定向钻孔抽取瓦斯。在通讯钻杆后连接有动力钻杆，动力钻杆与动力***相连接，动力钻杆用于传递扭矩至通讯钻杆、无磁钻杆和钻头组件。在钻杆的最前端还可以安装取芯器组件，在钻孔取芯之后，连接打捞器使用钢绳回收取芯器，然后换上新的取芯器。

在上述任一技术方案中，进一步地，钻头组件包括：定向钻头和马达；定向钻头用于完成钻探操作；马达的输出端与定向钻头相连接，随钻测量***根据测量数据调整马达的马达弯角，从而调整定向钻头的钻探方向。

在该技术方案中，钻头组件中包括定向钻头，定向钻头用于执行钻探操作，钻头组件中还包括马达(孔底马达)，用于为定向钻头提供动力，马达采用泥浆泵驱动，在直线钻进时，钻杆带动马达以及钻头一同旋转钻进，当需要变向时，调整马达弯壳体(调整马达弯角)朝向需要的方向，然后钻杆不转，只提供进给压力，马达转子在泥浆泵的驱动下旋转，带动钻头超弯壳体方向钻进，设置在无磁钻杆中的随钻测量***的测量部实时探测钻头的位置及方向，从而不断调整钻头的钻进方向，实现长距离钻探。

在上述任一技术方案中，进一步地，推进机构包括：支持底座、主梁、移动托盘、动力头、减速机和夹钳器；主梁设置于支持底座上；移动托盘可移动地设置于主梁上；动力头设置于移动托盘上，移动托盘带动动力头移动，钻杆与动力头相连接，动力头用于驱动钻杆；减速机设置于移动托盘上，动力头通过减速机与动力***相连接；夹钳器设置于主梁上，夹钳器用于固定钻杆。

在该技术方案中，推进机构是钻孔的执行装置，推进机构包括：支持底座、主梁、移动托盘、减速机、动力头和夹钳器；移动托盘可移动地设置于主梁上，减速机设置于移动托盘上，优选地，移动托盘可以通过链轮和链条驱动在主梁上移动，移动托盘还可以通过齿轮和齿条相啮合在主梁上移动，动力头随移动托盘移动，钻杆与动力头相连接，动力头用于驱动钻杆，动力头将扭矩传递至钻杆上，夹钳器固定在主梁上，钻杆穿过并伸出夹钳器，夹钳器用于稳定钻杆钻进。动力头可以通过滑动轴和滑动管安装在移动托盘的侧安装板上，动力头采用马达驱动，马达通过减速机将转矩传递至动力头，减速机起到了匹配转速和传递扭矩的作用，动力头输出动力至钎尾、钻杆，配合液压冲击机构实现钻探。夹钳器上设置有夹钳油缸，夹钳油缸用于实现夹杆操作，同时，夹钳器上设置有弹簧缓冲滑动装置过渡，吸收和消除钻杆的振动，起到了在长距离钻探过程中稳定钻杆的作用，实现了长距离钻探。

在上述任一技术方案中，进一步地，动力组件包括：泥浆泵组件和电机泵组件；泥浆泵组件与马达相连接，泥浆泵组件用于驱动马达；电机泵组件与动力头相连接，电机泵组件用于驱动动力头。

在该技术方案中，泥浆泵组件带动马达(孔底马达)旋转，电机泵组件(或发动机***)可以采用发动机双联泵与电机四联泵，其中泥浆泵可以采用独立的电机或内燃机驱动，也可以使用电机泵组件驱动，优选地，在钻机结构钻底孔或者直线钻进时，可以采用电机泵组件驱动动力头、钻杆、钻头转动进行钻探，在钻机结构改变钻进方向时，可以采用泥浆泵组件驱动马达、钻头转动进行钻探。

在上述任一技术方案中，进一步地，随钻测量***包括：测量部和处理部；测量部设置于无磁钻杆上，测量部用于在钻探过程中获取测量数据；处理部通过通讯钻杆与测量部相连接，处理部用于接收测量部发送的测量数据，并根据测量数据调整钻探组件的钻探方向。

在该技术方案中，随钻测量***包括：测量部和处理部，其中，测量部设置于无磁钻杆上，测量部用于在钻探过程中获取测量数据，优选地，测量数据包括钻孔过程的过程数据(钻孔位置、开孔时间、终孔时间、孔深、压力、速度、流量变化)，对地质进行数字化精细识别，实现不良地质体识别和围岩分级。处理部通过通讯钻杆与测量部相连接，处理部用于接收并存储、分析测量数据，处理部还用于根据钻孔的过程数据调整钻孔的模式和钻孔方向，具体的，在根据测量部的数据检测到钻头偏离目标路线或者需要改变钻探方向时，处理部控制调整钻头组件的驱动模式(钻杆驱动或孔底马达驱动)和钻进方向，从而实现长距离的钻探。

具体的，随钻测量***中包括导向***，导向***分为而地面(包含于测量部中)和地下(包含于处理部中)两大部分，地面部分包括服务器、工控机与电源，工控机包括司钻显示器、行程传感器、1-wire载波传输；地下部分包括随钻测量探头、备份电池、伽马探头、扶正器，保证了钻进方向的准确性和钻孔固孔质量，导向***基于地磁测量原理或陀螺测量地球自转原理，结合石英加速度计，实现自寻北，无需地面对准，从而在钻进过程中不断修正钻进方向，实现长距离的钻探。

在上述任一技术方案中，进一步地，测量部包括：随钻测量探头、伽马探头和测量探管；随钻测量探头内设有三轴磁力仪和三级加速度机，三轴磁力仪用于获得钻头组件所处位置的磁航向角，三级加速度机用于对磁力仪的俯仰角和翻滚角进行补偿修正；伽马探头用于检测伽马射线的强度；测量探管内设有加速度传感器、磁偏角传感器和数据采集处理器，加速度传感器用于测量钻头组件的加速度值，磁偏角传感器用于测量钻头组件所处位置的磁方位角，数据采集处理器用于发送测量部的测量数据至处理部。

在该技术方案中，随钻测量探头中包括随钻测量探头，利用随钻测量磁性探头内部的三轴磁力仪测量地球的磁场模型即可获得当地的磁航向角，利用三级加速度机获得随钻测量探头俯仰角和翻滚角(或横滚角)，并对磁力仪的姿态进行补偿修正，从而获得任意姿态下的准确磁航向角，从而根据磁航向角修正钻探组件的钻探方向。测量探管内设有加速度传感器、磁偏角传感器和数据采集处理器，加速度传感器用于测量钻头组件的加速度值和重力分量，磁偏角传感器用于测量钻头组件所处位置的磁方位角，通过加速度传感器判断钻头组件的运动状态，磁偏角传感器用于对钻头组件进行定位，数据采集处理器用于发送所述测量部的测量数据至所述处理部。优选地，加速度传感器采用高精度加速度传感器，使得钻进过程中线性度高、重复性好，钻进过程中传感器采集钻机参数，分析围岩强度，实现地质勘探及收据分析。

在上述任一技术方案中，进一步地，处理部包括：微控制器和孔口监视器；微控制器用于对所述测量部的测量数据进行处理以及根据所述测量部的测量数据调整所述钻探组件的钻探方向；孔口监视器用于显示所述测量部的测量数据。

在该技术方案中，测量探管内有加速度传感器、磁偏角传感器、数据采集处理器、微控制器、通讯电路、电源电路，加速度传感器测量重力分量，磁偏角传感器测量磁方位角，数据采集处理器将信号传给微控制器、孔口监视器。在随钻测量***中，测量探管连接在马达(孔底马达)后面，测量探管中的传感器采集钻孔倾角、方位角、工具面向角等数据通过通讯钻杆和通缆式送水器送到孔口监视器，在孔口监视器上显示钻孔参数和钻孔轨迹等信息，有助于工作人员实时检测地质环境和钻探过程，以及修正钻头的钻进方向，以实现长距离的钻探。

本发明的第二方面提供了一种工程车，包括：行走机构、支撑机构和如上述任一技术方案中的钻机结构；行走机构设置于钻机结构的下方，行走机构用于带动钻机结构移动；支撑机构与钻机结构相连接，支撑机构用于支撑钻机结构。

在该技术方案中，工程车包括上述任一技术方案中的钻机结构，因此包括这些钻机结构的全部特点，在此不再赘述。工程车还包括行走机构和支撑结构，优选地，行走机构采用步履式行走结构，在车架的左侧布置动力***、电气***，驾驶室，在车架的右侧布置液压***、臂架总成、推进机构，动力***包括电机泵组，电气***包括电控柜、电缆卷筒、液压***包括油箱、散热器、泥浆泵，车架后方下部安装有支撑结构，优选地，支撑结构为一对支腿，在钻孔时将支腿放下，在工程车移动时将支腿收起，有助于提升工程车在使用时的稳定性，以及在移动时的灵活性。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了根据本发明的一个实施例的工程车的结构示意图；

图2示出了根据本发明的一个实施例的钻机结构的结构示意图；

图3示出了根据本发明的另一个实施例的钻机结构的结构示意图；

图4示出了根据本发明的再一个实施例的钻机结构的结构示意图；

图5示出了根据本发明的又一个实施例的钻机结构的结构示意图；

图6示出了根据本发明的又一个实施例的钻机结构的结构示意图；

图7示出了根据本发明的又一个实施例的钻机结构的结构示意图；

图8示出了根据本发明的又一个实施例的钻机结构的结构示意图；

图9示出了根据本发明的又一个实施例的钻机结构的结构示意图；

图10示出了根据本发明的另一个实施例的工程车的结构示意图。

其中，图1至图10中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

工程车1，车架10，推进机构12，支持底座122，主梁124，移动托盘126，动力头128，减速机130，夹钳器132，钻探组件14，钻头组件142，定向钻头1422，马达1424，钻杆144，无磁钻杆1442，通讯钻杆1444，动力钻杆1446，动力组件16，泥浆泵组件162，电机泵组件164，臂架总成18，加杆机构20，随钻测量***22，测量部222，处理部224，行走机构30，支撑机构40。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图10描述根据本发明一些实施例所述的钻机结构和工程车1。

如图1至图3所示，在本发明第一方面的实施例中，提供了一种钻机结构，包括：车架10、推进机构12、钻探组件14、动力组件16、臂架总成18、加杆机构20和随钻测量***22；推进机构12设置于车架10上；钻探组件14的一端与推进机构12相连接，另一端用于执行钻探操作，推进机构12能够带动钻探组件14移动；动力组件16分别与推进机构12和钻探组件14相连接，动力组件16用于为推进机构12和钻探组件14提供动力；臂架总成18的一端与推进机构12相连接，其另一端与车架10相连接，用于实现推进结构的升降和/或仰俯；加杆机构20的一端与推进机构12相连接，加杆机构20的另一端可以绕连接处旋转，加杆机构20用于增加钻探组件14的长度；随钻测量***22用于在钻探过程中检测得到测量数据，随钻测量***22还用于根据测量数据调整钻探组件14的钻探方向。

在该实施例中，在该技术方案中，钻机结构中包括车架、推进机构12、钻探组件14、臂架总成18、加杆机构20和随钻测量***22；车架用于为钻机结构整体提供支撑，钻探组件14用于在动力***的驱动下执行钻探操作，推进机构12是钻孔的执行装置，用于推进钻探组件14移动，推进机构12通过臂架总成18与车架相连接，优选地，臂架总成18中有用于支撑的第一臂架和第二臂架，第一臂架与车架可转动地连接，第二臂架分别与第一臂架和推进机构12可转动地连接，臂架总成18中包括一组升降油缸，油缸的数量为两个，分别用于控制第一臂架和第二臂架的转动，实现推进机构12的俯仰操作。钻机结构中还包括加杆机构20，加杆机构20安装在推进机构12上，用于为钻探装置提供加长钻杆144，以增长钻探距离，在结构上实现了长距离自动接杆钻进。随钻测量***22利用随钻测斜技术、钻孔轨迹跟踪技术，边钻探边测量，不断修正钻探方向，按照设定好的轨迹进行定向钻进，同时随钻测量***22进行围岩分级及地质分析。上述钻机结构具备超长距离定向钻孔(加杆机构20和随钻测量***22对钻孔方向进行修正)，地质勘探及数据分析(随钻测量***22采集数据)，岩石取芯、岩石层连续定向取样，煤矿集束型定向钻孔抽瓦斯与定向钻孔探水四大功能。本发明克服了现有的物探法和钻探法存在的不足，可实现500～800米以上水平定向钻进，通过先进的随钻测量***22在隧道施工之初便能够对隧道的地质情况进行长距离地质勘探的水平定向钻机，为隧道建设可行性研究、设计和施工等重大工程决策提供有效的数据支撑。

优选地，利用上述钻机结构，可以在钻孔过程中改变钻孔方向，能够在钻孔过程中可以钻出分支孔，分支孔是指在主孔的某些位置上开出一个或多个分支孔，分支孔的起点，必须在主孔上，也就是说，分支孔的开始位置必须和主孔上的对应点有相同的倾角、方位角的值，这些值可以通过随钻测量***22获得。

在本发明的一个实施例中，进一步地，如图2和图3所示，钻探组件14包括：钻头组件142和钻杆144；钻杆144的一端与动力组件16相连接，钻杆144的另一端与钻头组件142相连接，用于传递动力组件16的输出扭矩至钻头组件142。

在该实施例中，钻探组件14中包括钻头组件142和钻杆144，钻杆144将动力***的动力传递至钻头组件142，钻头组件142中包括定向钻头1422、马达1424和冲击机构(附图未示出)，在不同的钻探模式下，定向钻头1422分别被钻杆144或马达1424驱动旋转，冲击结构为钻头提供冲击动力，或利用钻头组件142自身的重量进行冲击，适用于对岩石、岩层和石料等进行冲击打孔。优选地，钻杆144除了可以起到传递扭矩的作用之外，还可以起到传递测量信息和控制信息的作用，从而在钻探过程中采集过程信息和钻探过程参数，钻进过程中传感器采集钻机参数，分析围岩强度，实现地质勘探及收据分析，同时在钻进过程中不断修正钻进方向，实现长距离的钻探。

在本发明的一个实施例中，进一步地，如图2所示，钻杆144包括：无磁钻杆1442、通讯钻杆1444和动力钻杆1446；无磁钻杆1442与钻头组件142相连接；通讯钻杆1444与无磁钻杆1442相连接；动力钻杆1446的一端与通讯钻杆144相连接，其另一端与动力组件16相连接。

在该实施例中，由于随钻测量***22中的测量仪器需要感应地球的磁场，因此随钻测量***22的测量部222和测量仪器需要在无磁环境中，因此与钻头组件142相连接的钻杆144为无磁钻杆1442，为随钻测量***22提供一个无磁环境，防止钻杆144的磁性影响测量仪器的检测精度。随钻测量***22的测量部222测量到数据之后，需要将测量到的数据传递给处理部224，测量部222通过通讯钻杆1444传递数据至处理部224，通讯钻杆1444与无磁钻杆1442相连接，用于传递数据，通讯钻杆1444内设有用于传递数据的线缆，通过数字钻进精细化识别技术、钻机轨迹自动修正技术、装备故障自诊断、寿命预测、性能评估等关键技术，建立复杂环境自适应控制***和智能化作业平台，以钻机为载体实现隧道长距离地质勘探的数字化钻进和地质数据精细化识别，也能用于煤矿定向钻孔探水和防水，定向钻孔抽取瓦斯。在通讯钻杆1444后连接有动力钻杆1446，动力钻杆1446与动力***相连接，动力钻杆1446用于传递扭矩至通讯钻杆1444、无磁钻杆1442和钻头组件142。在钻杆144的最前端还可以安装取芯器组件，在钻孔取芯之后，连接打捞器使用钢绳回收取芯器，然后换上新的取芯器。

在本发明的一个实施例中，进一步地，如图2和图3所示，钻头组件142包括：定向钻头1422和马达1424；定向钻头1422用于完成钻探操作；马达1424的输出端与定向钻头1422相连接，随钻测量***22根据测量数据调整马达1424的马达弯角，从而调整定向钻头1422的钻探方向。

在该实施例中，钻头组件142中包括定向钻头1422，定向钻头1422用于执行钻探操作，钻头组件142中还包括马达1424(孔底马达)，用于为定向钻头1422提供动力，马达1424采用泥浆泵驱动，在直线钻进时，钻杆144带动马达1424以及钻头一同旋转钻进，当需要变向时，调整马达1424弯壳体(调整马达弯角)朝向需要的方向，然后钻杆144不转，只提供进给压力，马达1424转子在泥浆泵的驱动下旋转，带动钻头超弯壳体方向钻进，设置在无磁钻杆1442中的随钻测量***22的测量部222实时探测钻头的位置及方向，从而不断调整钻头的钻进方向，实现长距离钻探。

在本发明的一个实施例中，进一步地，如图1至图9所示，推进机构12包括：支持底座122、主梁124、移动托盘126、动力头128、减速机130和夹钳器132；主梁124设置于支持底座122上；移动托盘126可移动地设置于主梁124上；动力头128设置于移动托盘126上，移动托盘126带动动力头128移动，钻杆144与动力头128相连接，动力头128用于驱动钻杆144；减速机130设置于移动托盘126上，动力头128通过减速机130与动力***相连接；夹钳器132设置于主梁124上，夹钳器132用于固定钻杆144。

在该实施例中，推进机构12是钻孔的执行装置，推进机构12包括：支持底座122、主梁124、移动托盘126、减速机130、动力头128和夹钳器132；移动托盘126可移动地设置于主梁124上，减速机130设置于移动托盘126上，优选地，移动托盘126可以通过链轮和链条驱动在主梁124上移动，动力头128随移动托盘126移动，钻杆144与动力头128相连接，动力头128用于驱动钻杆144，动力头128将扭矩传递至钻杆144上，夹钳器132固定在主梁124上，钻杆144穿过并伸出夹钳器132，夹钳器132用于稳定钻杆144钻进。动力头128可以通过滑动轴和滑动管安装在移动托盘126的侧安装板上，动力头128采用马达1424驱动，马达1424通过减速机130将转矩传递至动力头128，减速机130起到了匹配转速和传递扭矩的作用，动力头128输出动力至钎尾、钻杆144，配合液压冲击机构实现钻探。夹钳器132上设置有夹钳油缸，夹钳油缸用于实现夹杆操作，同时，夹钳器132上设置有弹簧缓冲滑动装置过渡，吸收和消除钻杆144的振动，起到了在长距离钻探过程中稳定钻杆144的作用，实现了长距离钻探。

在本发明的一个实施例中，进一步地，如图2和图3所示，动力组件16包括：泥浆泵组件162和电机泵组件164；泥浆泵组件162与马达1424相连接，泥浆泵组件162用于驱动马达1424；电机泵组件164与动力头128相连接，电机泵组件164用于驱动动力头128。

在该实施例中，泥浆泵组件162带动马达1424(孔底马达)旋转，电机泵组件164(或发动机***)可以采用发动机双联泵与电机四联泵，其中泥浆泵可以采用独立的电机或内燃机驱动，也可以使用电机泵组件164驱动，优选地，在钻机结构钻底孔或者直线钻进时，可以采用电机泵组件164驱动动力头128、钻杆144、钻头转动进行钻探，在钻机结构改变钻进方向时，可以采用泥浆泵组件162驱动马达1424、钻头转动进行钻探。

在本发明的一个实施例中，进一步地，如图2所示，随钻测量***22包括：测量部222和处理部224；测量部222设置于无磁钻杆1442上，测量部222用于在钻探过程中获取测量数据；处理部224通过通讯钻杆1444与测量部222相连接，处理部224用于接收测量部222发送的测量数据，并根据测量数据调整钻探组件14的钻探方向。

在该实施例中，随钻测量***22包括：测量部222和处理部224，其中，测量部222设置于无磁钻杆1442上，测量部222用于在钻探过程中获取测量数据，优选地，测量数据包括钻孔过程的过程数据(钻孔位置、开孔时间、终孔时间、孔深、压力、速度、流量变化)，对地质进行数字化精细识别，实现不良地质体识别和围岩分级。处理部224通过通讯钻杆1444与测量部222相连接，处理部224用于接收并存储、分析测量数据，处理部224还用于根据钻孔的过程数据调整钻孔的模式和钻孔方向，具体的，在根据测量部222的数据检测到钻头偏离目标路线或者需要改变钻探方向时，处理部224控制调整钻头组件142的驱动模式(钻杆144驱动或孔底马达驱动)和钻进方向，从而实现长距离的钻探。

具体的，随钻测量***22中包括导向***，导向***分为而地面(包含于测量部222中)和地下(包含于处理部224中)两大部分，地面部分包括服务器、工控机与电源，工控机包括司钻显示器、行程传感器、1-wire载波传输；地下部分包括随钻测量探头、备份电池、伽马探头、扶正器，保证了钻进方向的准确性和钻孔固孔质量，导向***基于地磁测量原理或陀螺测量地球自转原理，结合石英加速度计，实现自寻北，无需地面对准，从而在钻进过程中不断修正钻进方向，实现长距离的钻探。

在本发明的一个实施例中，进一步地，如图2所示，测量部222包括：随钻测量探头(附图未示出)、伽马探头(附图未示出)和测量探管(附图未示出)；随钻测量探头内设有三轴磁力仪和三级加速度机，三轴磁力仪用于获得钻头组件142所处位置的磁航向角，三级加速度机用于对磁力仪的俯仰角和翻滚角进行补偿修正；伽马探头用于检测伽马射线的强度；测量探管内设有加速度传感器、磁偏角传感器和数据采集处理器，加速度传感器用于测量钻头组件142的加速度值，磁偏角传感器用于测量钻头组件142所处位置的磁方位角，数据采集处理器用于发送测量部222的测量数据至处理部224。

在该实施例中，随钻测量探头中包括随钻测量探头，利用随钻测量磁性探头内部的三轴磁力仪测量地球的磁场模型即可获得当地的磁航向角，利用三级加速度机获得随钻测量探头俯仰角和翻滚角(或横滚角)，并对磁力仪的姿态进行补偿修正，从而获得任意姿态下的准确磁航向角，从而根据磁航向角修正钻探组件14的钻探方向。测量探管内设有加速度传感器、磁偏角传感器和数据采集处理器，加速度传感器用于测量钻头组件142的加速度值和重力分量，磁偏角传感器用于测量钻头组件142所处位置的磁方位角，通过加速度传感器判断钻头组件142的运动状态，磁偏角传感器用于对钻头组件142进行定位，数据采集处理器用于发送所述测量部222的测量数据至所述处理部224。优选地，加速度传感器采用高精度加速度传感器，使得钻进过程中线性度高、重复性好，钻进过程中传感器采集钻机参数，分析围岩强度，实现地质勘探及收据分析。

在本发明的一个实施例中，进一步地，如图2所示，处理部224包括：微控制器和孔口监视器；微控制器用于对所述测量部222的测量数据进行处理以及根据所述测量部222的测量数据调整所述钻探组件14的钻探方向；孔口监视器用于显示所述测量部222的测量数据。

在该实施例中，测量探管内有加速度传感器、磁偏角传感器、数据采集处理器、微控制器、通讯电路、电源电路，加速度传感器测量重力分量，磁偏角传感器测量磁方位角，数据采集处理器将信号传给微控制器、孔口监视器。在随钻测量***22中，测量探管连接在马达1424(孔底马达)后面，测量探管中的传感器采集钻孔倾角、方位角、工具面向角等数据通过通讯钻杆1444和通缆式送水器送到孔口监视器，在孔口监视器上显示钻孔参数和钻孔轨迹等信息，有助于工作人员实时检测地质环境和钻探过程，以及修正钻头的钻进方向，以实现长距离的钻探。

在本发明的一个实施例中，进一步地，如图1和图10所示，提供了一种工程车1，包括：行走机构30、支撑机构40和如上述任一实施例中的钻机结构；行走机构30设置于钻机结构的下方，行走机构30用于带动钻机结构移动；支撑机构40与钻机结构相连接，支撑机构40用于支撑钻机结构。

在该实施例中，工程车1包括上述任一技术方案中的钻机结构，因此包括这些钻机结构的全部特点，在此不再赘述。工程车1还包括行走机构30和支撑结构，优选地，行走机构30采用步履式行走结构，在车架的左侧布置动力***、电气***，驾驶室，在车架的右侧布置液压***、臂架总成18、推进机构12，动力***包括电机泵组，电气***包括电控柜、电缆卷筒、液压***包括油箱、散热器、泥浆泵，车架后方下部安装有支撑结构，优选地，支撑结构为一对支腿，在钻孔时将支腿放下，在工程车1移动时将支腿收起，有助于提升工程车1在使用时的稳定性，以及在移动时的灵活性。

在本发明的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本发明中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钻机结构，其特征在于，包括：

车架；

推进机构，设置于所述车架上；

钻探组件，所述钻探组件的一端与所述推进机构相连接，另一端用于执行钻探操作，所述推进机构能够带动所述钻探组件移动；

动力组件，分别与所述推进机构和所述钻探组件相连接，所述动力组件用于为所述推进机构和所述钻探组件提供动力；

臂架总成，所述臂架总成的一端与所述推进机构相连接，其另一端与所述车架相连接，用于实现推进结构的升降和/或仰俯；

加杆机构，所述加杆机构的一端与所述推进机构可转动相连，所述加杆机构的另一端可以绕连接处旋转，所述加杆机构用于增加所述钻探组件的长度；

随钻测量***，用于在钻探过程中检测得到测量数据，所述随钻测量***还用于根据所述测量数据调整所述钻探组件的钻探方向。

2.根据权利要求1所述的钻机结构，其特征在于，所述钻探组件包括：

钻头组件；

钻杆，所述钻杆的一端与所述动力组件相连接，所述钻杆的另一端与钻头组件相连接，用于传递所述动力组件的输出扭矩至所述钻头组件。

3.根据权利要求2所述的钻机结构，其特征在于，所述钻杆包括：

无磁钻杆，与所述钻头组件相连接；

通讯钻杆，与所述无磁钻杆相连接；

动力钻杆，所述动力钻杆的一端与所述通讯钻杆相连接，其另一端与动力组件相连接。

4.根据权利要求2所述的钻机结构，其特征在于，所述钻头组件包括：

定向钻头，用于完成钻探操作；

马达，所述马达的输出端与所述定向钻头相连接，所述随钻测量***根据所述测量数据调整所述马达的马达弯角，从而调整所述定向钻头的钻探方向。

5.根据权利要求4所述的钻机结构，其特征在于，所述推进机构包括：

支持底座；

主梁，所述主梁设置于所述支持底座上；

移动托盘，可移动地设置于所述主梁上；

动力头，设置于所述移动托盘上，所述移动托盘带动所述动力头移动，所述钻杆与所述动力头相连接，所述动力头用于驱动所述钻杆；

减速机，设置于所述移动托盘上，所述动力头通过所述减速机与所述动力***相连接；

夹钳器，设置于所述主梁上，所述夹钳器用于固定所述钻杆。

6.根据权利要求5所述的钻机结构，其特征在于，所述动力组件包括：

泥浆泵组件，与所述马达相连接，所述泥浆泵组件用于驱动所述马达；

电机泵组件，与所述动力头相连接，所述电机泵组件用于驱动所述动力头。

7.根据权利要求3所述的钻机结构，其特征在于，所述随钻测量***包括：

测量部，设置于所述无磁钻杆上，所述测量部用于在钻探过程中获取所述测量数据；

处理部，通过所述通讯钻杆与所述测量部相连接，所述处理部用于接收所述测量部发送的所述测量数据，并根据所述测量数据调整所述钻探组件的钻探方向。

8.根据权利要求7所述的钻机结构，其特征在于，所述测量部包括：

随钻测量探头，所述随钻测量探头内设有三轴磁力仪和三级加速度机，所述三轴磁力仪用于获得所述钻头组件所处位置的磁航向角，所述三级加速度机用于对所述磁力仪的俯仰角和翻滚角进行补偿修正；

伽马探头，用于检测伽马射线的强度；

测量探管，所述测量探管内设有加速度传感器、磁偏角传感器和数据采集处理器，所述加速度传感器用于测量所述钻头组件的加速度值，所述磁偏角传感器用于测量所述钻头组件所处位置的磁方位角，所述数据采集处理器用于发送所述测量部的测量数据至所述处理部。

9.根据权利要求8所述的钻机结构，其特征在于，所述处理部包括：

微控制器，用于对所述测量部的测量数据进行处理以及根据所述测量部的测量数据调整所述钻探组件的钻探方向；

孔口监视器，用于显示所述测量部的测量数据。

10.一种工程车，其特征在于，包括：

如权利要求1至9中任一项所述的钻机结构；

行走机构，设置于所述钻机结构的下方，所述行走机构用于带动所述钻机结构移动；

支撑机构，与所述钻机结构相连接，所述支撑机构用于支撑所述钻机结构。