CN115234186B - 一种组合式取芯钻机及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种组合式取芯钻机,采用潜孔锤和二级钻杆、二级钻头相结合,通过潜孔锤实现快速钻进,通过二级钻杆和二级钻头实现取芯,实现快速钻进和取芯交替进行,满足长距离分段取芯的需求。潜孔锤进行快速钻进时,高压介质通过潜孔锤上的潜孔锤介质通道和二级钻杆上的中心通道二进入掌子面,然后高压介质携带渣土通过反循环通道进入排渣通道,从而可以实现反循环出渣。本发明还提供了一种上述组合式取芯钻机的工作方法,解决了破岩效率低、定位定向精度差、长距离钻孔易塌孔卡钻等工程问题,使长距离水平钻探、取芯更加安全高效。
Description
技术领域
本发明涉及钻进设备技术领域,具体涉及一种组合式取芯钻机及其工作方法。
背景技术
在隧道工程的修建过程时,通常在隧道开挖之前,需要先对隧道所处地段的地质岩层情况进行勘探,以全面、准确的掌握沿线地质信息。
现有技术中,通常在地面上沿隧道的延伸方向取点,采用取单一取芯钻机来获取地层的芯样,通过对芯样的分析来获得隧道的地质条件。但是,对于长距离地质工况,需要了解不同水平距离的岩石情况,单一取芯钻机不能满足施工要求,并且对于大埋深和极端复合地质工况,施工效率低、难度大及成本高。
综上所述,急需一种组合式取芯钻机及其工作方法以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种组合式取芯钻机,旨在解决面对长距离地质工况取芯时,单一取芯钻机存在的弊端,具体技术方案如下:
一种组合式取芯钻机,包括潜孔锤、二级钻杆、双壁钻杆、第一旋转推进组件和第二旋转推进组件,所述双壁钻杆的两端分别连接潜孔锤和第一旋转推进组件,所述双壁钻杆和潜孔锤的中部分别设有贯穿自身长度方向的中空通道和中心通道一,所述双壁钻杆上设有用于给潜孔锤提供高压介质的介质输送通道;
所述二级钻杆依次活动穿过第一旋转推进组件、中空通道和中心通道一设置,所述二级钻杆依次与中心通道一的内壁、中空通道的内壁以及第一旋转推进组件形成排渣通道;所述二级钻杆的前端设有二级钻头,所述二级钻头活动设置于中心通道一中,所述二级钻杆的后端连接第二旋转推进组件;所述二级钻杆中部设有贯穿自身长度方向的中心通道二,所述二级钻头连通中心通道二和二级钻头前端的中心通道一;所述中心通道二用于放置取芯装置,或者是通入高压介质;
所述潜孔锤的锤头在中心通道一的周侧设有反循环通道,所述反循环通道连通二级钻头后端的排渣通道。
以上技术方案中优选的,所述二级钻头处于初始位置时,所述二级钻头与中心通道一内壁之间的间隙小于二级钻杆与中心通道一内壁之间的间隙。
以上技术方案中优选的,所述中心通道一包括小内径段和位于小内径段后端的大内径段,所述二级钻头在小内径段内活动设置,所述大内径段的内壁与二级钻杆之间形成排渣通道,所述反循环通道连通大内径段。
以上技术方案中优选的,所述双壁钻杆包括同轴设置的钻杆外管和钻杆内管,所述钻杆内管设置于钻杆外管的内部且两者之间形成介质输送通道;所述介质输送通道与潜孔锤上的潜孔锤介质通道连通。
以上技术方案中优选的,所述第一旋转推进组件包括第一推进装置和第一驱动装置;
所述第一驱动装置包括箱体基座、大齿轮、传动轴和第一回转驱动组件,所述箱体基座与第一推进装置的活动端连接,所述转动轴转动设置箱体基座上,所述大齿轮固定套设于传动轴上,所述第一回转驱动组件设置于箱体基座上且其转动端与大齿轮之间啮合;
所述传动轴的前端与双壁钻杆之间通过回转接头连接,所述回转接头上设有连通介质输送通道的介质输入通道;
所述二级钻杆依次与中空通道的内壁、回转接头的内孔壁、传动轴的内孔壁之间形成排渣通道。
以上技术方案中优选的,所述第一旋转推进组件还包括设置于箱体基座上的出渣仓体,所述出渣仓体设置于传动轴的后端,所述出渣仓体连通排渣通道且出渣仓体上设有出渣口;所述二级钻杆活动穿过出渣仓体设置。
以上技术方案中优选的,所述第一推进装置包括推进驱动件和机架,所述机架上设有导轨,所述推进驱动件用于驱动箱体基座在导轨上运动;所述机架在前端设有用于对双壁钻杆进行夹持的换管装置。
以上技术方案中优选的,所述第二旋转推进组件包括第二驱动装置和第二推进装置,所述二级钻杆与第二驱动装置的转动端连接且第二驱动装置设置于第二推进装置上,所述第二推进装置的前端设有用于夹持二级钻杆的夹持器。
以上技术方案中优选的,所述取芯装置的后端设有测斜仪;所述第二旋转推进组件的后方设有卷扬机,所述卷扬机用于牵引取芯装置和测斜仪从中心通道二中退出。
本发明还提供了一种上述组合式取芯钻机的工作方法:
潜孔锤快速钻进模式:
第一旋转推进组件驱动潜孔锤进行旋转以及推进,潜孔锤在高压介质的驱动下对掌子面进行冲击,实现钻进;此时,二级钻杆通入高压介质,第二旋转推进组件驱动二级钻杆和二级钻头与潜孔锤保持相对静止,二级钻头处于初始位置;此时,高压介质由潜孔锤上的潜孔锤介质通道和中心通道二进入掌子面,然后高压介质携带渣土通过反循环通道和排渣通道排出;
二级钻进取芯模式:
潜孔锤停止工作,取芯装置和测斜仪送入至二级钻杆前端的指定位置,第二旋转推进装置将二级钻头推进至与掌子面接触,该过程中测斜仪进行一次轨迹测量;
第二旋转推进装置驱动二级钻头旋转和推进,完成取芯作业;
卷扬机牵引取芯装置和测斜仪从中心通道二中退出,完成芯样取回,该过程中测斜仪进行一次轨迹测量。
应用本发明的技术方案,具有以下有益效果:
本发明的组合式取芯钻机,采用潜孔锤和二级钻杆、二级钻头相结合,通过潜孔锤实现快速钻进,通过二级钻杆和二级钻头实现取芯,实现快速钻进和取芯交替进行,满足长距离分段取芯的需求。潜孔锤进行快速钻进时,高压介质通过潜孔锤上的潜孔锤介质通道和二级钻杆上的中心通道二进入掌子面,然后高压介质携带渣土通过反循环通道进入排渣通道,从而可以实现反循环出渣。
通过测斜仪进行轨迹测量,可以获得钻机的钻进轨迹,起到对钻进进行导向的作用;本发明的组合式取芯钻机,解决了破岩效率低、定位定向精度差、长距离钻孔易塌孔卡钻等工程问题,使长距离水平钻探、取芯更加安全高效。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外,本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图,对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是组合式取芯钻机的整体结构示意图;
图2是二级钻杆和取芯装置之间的结构示意图;
图3是潜孔锤和双壁钻杆之间的结构示意图;
图4是第一驱动装置的结构示意图;
图5是第二驱动装置、第二推进装置及卷扬机之间的结构关系图;
图6是潜孔锤和二级钻杆之间的结构示意图;
其中,1、潜孔锤,2、二级钻杆,3、换管装置,4、取芯装置,5、测斜仪,6、双壁钻杆,7、机架,8、钻机底盘,9、第一推进装置,10、回转接头,11、第一驱动装置,12、出渣仓体,13、第二驱动装置,14、第二推进装置,15、钢丝绳,16、卷扬机,17、二级钻头,18、夹持器;
1-1、潜孔锤介质通道,1-2、中心通道一,1-3、反循环通道,1-4、锤头,2-1、中心通道二,6-1、钻杆外管,6-2、钻杆内管,6-3、介质输送通道,10-1、介质输入通道,11-1、箱体基座,11-2、减速机,11-3、液压马达,11-4、大齿轮,11-5、传动轴,13-1、卡盘,13-2、第二回转驱动组件。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将对本发明进行更全面的描述,并给出了本发明的较佳实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。
实施例1:
参见图1-图6,一种组合式取芯钻机,包括潜孔锤1、二级钻杆2、双壁钻杆6、第一旋转推进组件和第二旋转推进组件,所述双壁钻杆6的两端分别连接潜孔锤1和第一旋转推进组件,所述双壁钻杆6和潜孔锤1的中部分别设有贯穿自身长度方向的中空通道和中心通道一1-2,所述双壁钻杆6上设有用于给潜孔锤1提供高压介质的介质输送通道6-3;
所述二级钻杆2依次活动穿过第一旋转推进组件、中空通道和中心通道一1-2设置,所述二级钻杆2依次与中心通道一1-2的内壁、中空通道的内壁以及第一旋转推进组件形成排渣通道;所述二级钻杆2的前端设有二级钻头17,所述二级钻头17活动设置于中心通道一1-2中,所述二级钻杆2的后端连接第二旋转推进组件;所述二级钻杆2中部设有贯穿自身长度方向的中心通道二2-1,所述二级钻头17连通中心通道二2-1和二级钻头17前端的中心通道一1-2(即二级钻头为中空结构);所述中心通道二2-1用于放置取芯装置4,或者是通入高压介质;具体的,当潜孔锤进行钻进时,中心通道二中通入高压介质;当进行取芯作业时,中心通道二中放入取芯装置4,如图2所示;
参见图6,所述潜孔锤1的锤头1-4在中心通道一1-2的周侧设有反循环通道1-3,所述反循环通道1-3连通二级钻头17后端的排渣通道。
所述二级钻头17处于初始位置时,所述二级钻头17与中心通道一1-2内壁之间的间隙小于二级钻杆2与中心通道一1-2内壁之间的间隙。该设置的目的是为了防止由二级钻杆送入中心通道一1-2中的高压介质流入至排渣通道中,防止高压介质影响排渣效果。此处初始位置如图6所示,指的是二级钻头未进行推进之前的位置。
本实施例中优选的,所述中心通道一1-2包括小内径段和位于小内径段后端的大内径段,所述二级钻头17在小内径段内活动设置,所述大内径段的内壁与二级钻杆2之间形成排渣通道,所述反循环通道1-3连通大内径段。在该设置方式下,二级钻头和二级钻杆之间的外径可以设置成一致,或者是仅存在略微的差异,但是需要注意的是,小内径段的内径应该要大于二级钻杆的外径,以保证二级钻杆和二级钻头能顺利的推进。
在一些实施例中,有可能将二级钻头的外径设计的大于二级钻杆的外径,而中心通道一1-2也可以采用等内径设置,在这种设置方式之下,能保证二级钻头与中心通道一之间间隙小于二级钻杆与中心通道一之间的间隙,需要注意的是,该设置方式同样要求反循环通道1-3与排渣通道的连通点应该位于二级钻头初始位置的后方。
参见图3,所述双壁钻杆6包括同轴设置的钻杆外管6-1和钻杆内管6-2,钻杆外管和钻杆内管均为中空管,所述钻杆内管6-2设置于钻杆外管6-1的内部且两者之间形成介质输送通道6-3,所述钻杆内管6-2的内部即为中空通道;所述介质输送通道6-3与潜孔锤1上的潜孔锤介质通道1-1连通,所述潜孔锤1与双壁钻杆之间通过螺纹连接。
潜孔锤1进行钻进时,高压介质通过潜孔锤介质通道1-1和中心通道二2-1进入掌子面,且高压介质携带渣土通过反循环通道1-3和排渣通道排出。具体的,所述潜孔锤的具体结构请参见现有技术,通过潜孔锤1上的潜孔锤介质通道实现高压介质进入到潜孔锤中,从而驱动潜孔锤进行冲击,同时也实现高压介质进入到掌子面处。
本实施例中高压介质为高压空气或者是高压水,本实施例中优选为高压空气。本领域人员可以理解,高压空气即为压缩空气,可以通过空压机或高压气泵提供,具体的压力值可以根据需求进行选择;高压水则可以通过高压水泵提供,具体的压力值同样可以根据需求进行选择。
参见图1和图4,所述第一旋转推进组件包括第一推进装置9和第一驱动装置11,所述第一驱动装置与双壁钻杆之间通过回转接头进行连接;具体的,所述第一驱动装置11包括箱体基座11-1、大齿轮11-4、传动轴11-5和第一回转驱动组件,所述箱体基座11-1与第一推进装置的活动端连接,所述转动轴11-5转动设置箱体基座11-1上,所述大齿轮11-4固定套设于传动轴11-5上,所述传动轴和大齿轮均位于箱体基座的内部,所述第一回转驱动组件设置于箱体基座11-1上且其转动端与大齿轮11-4之间啮合;优选的,所述第一回转驱动组件包括减速机11-2和液压马达11-3,所述减速机连接液压马达的输出端,所述减速机的输出端设置小齿轮与大齿轮啮合。
进一步的,所述传动轴11-5的前端与双壁钻杆6之间通过回转接头10连接,所述双壁钻杆6与回转接头10之间通过螺纹连接,所述回转接头10上设有连通介质输送通道6-3的介质输入通道10-1,所述介质输入通道10-1连接高压介质输出源,从而为潜孔锤提供高压介质。
具体的,所述二级钻杆贯穿回转接头和传动轴设置,所述二级钻杆2依次与中空通道的内壁、回转接头10的内孔壁、传动轴11-5的内孔壁之间形成排渣通道。
进一步的,所述第一旋转推进组件还包括设置于箱体基座11-1上的出渣仓体12,所述出渣仓体12设置于传动轴11-5的后端,所述出渣仓体12连通排渣通道且出渣仓体12上设有出渣口,即渣土经过排渣通道之后进入出渣仓体,然后进行排出;所述二级钻杆2活动穿过出渣仓体12设置,即二级钻杆与出渣仓体之间能相对旋转且二级钻杆能相对于出渣仓体进行沿自身轴线方向的运动,即实现二级钻杆的转动以及推进。
参见图1,所述第一推进装置9包括推进驱动件和机架7,所述机架7上设有导轨,所述推进驱动件的活动端连接箱体基座,其固定端连接在机架上,所述推进驱动件用于驱动箱体基座11-1在导轨上运动;所述推进驱动件优选为油缸或气缸;所述机架7在前端设有用于对双壁钻杆进行夹持的换管装置3,所述换管装置具体结构请参见现有技术,如夹持器等;通过换管装置夹持住双壁钻杆,第一回转驱动组件驱动回转接头旋转,能实现双壁钻杆与回转接头之间的螺纹连接进行拧紧或拧松,或者是相邻双壁钻杆之间的螺纹连接拧紧或拧松,从而可以实现增、减双壁钻杆,实现长距离钻进。
参见图5,所述第二旋转推进组件包括第二驱动装置13和第二推进装置14,所述二级钻杆与第二驱动装置的转动端连接且第二驱动装置13设置于第二推进装置14上;具体的,所述第二驱动装置包括卡盘13-1和第二回转驱动组件13-2,所述第二回转驱动组件的结构组成与第一回转驱动组件的结构组成相同,所述卡盘连接减速机的输出端,所述二级钻杆通过卡盘进行夹持固定,且二级钻杆贯穿卡盘和减速机设置,即二级钻杆会伸出至减速机的外端;在二级钻杆的端部接入高压介质,或者是将取芯装置放入至中心通道二2-1中。
所述第二推进装置采用链轮、链条和电机的组合形式,具体结构设置方式请参见现有技术;除了采用此之外,也可以采用与第一推进装置一致的结构;所述第二推进装置14的前端设有用于夹持二级钻杆2的夹持器18,相邻二级钻杆之间采用螺纹连接,通过夹持器与第二回转驱动组件的配合,可以实现增、减二级钻杆,实现长距离钻进。
优选的,所述取芯装置4的后端设有测斜仪5,取芯装置请参见现有技术。
所述第二旋转推进组件的后方设有卷扬机16,所述卷扬机16用于牵引取芯装置4和测斜仪5从中心通道二2-1中退出。实际设置中,在测斜仪的后端设有打捞装置,打捞装置连接钢丝绳15,通过卷扬机收卷钢丝绳实现将取芯装置、测斜仪以及打捞装置一起从中心通道二中拉出。具体的,所述取芯装置和测斜仪(以及打捞装置)通过高压水或者是高压气体送入至中心通道二的前端,取芯装置在指定位置进行获取芯样。
优选的,所述组合式取芯钻机还包括钻机底盘8,所述钻机底盘8为整机的支撑件;所述机架7、第二推进装置14以及卷扬机均设置于钻机底盘8上。
本实施例还提供了上述组合式取芯钻机的工作方法,具体如下:
潜孔锤快速钻进模式:
第一旋转推进组件驱动潜孔锤进行旋转以及推进,潜孔锤在高压介质的驱动下对掌子面进行冲击,实现钻进;此时,二级钻杆通入高压介质,第二旋转推进组件驱动二级钻杆和二级钻头与潜孔锤保持相对静止,二级钻头处于初始位置;此时,高压介质由潜孔锤上的潜孔锤介质通道和中心通道二进入掌子面,然后高压介质携带渣土通过反循环通道和排渣通道排出;
二级钻进取芯模式:
潜孔锤停止工作,取芯装置和测斜仪送入至二级钻杆前端的指定位置(取芯装置和测斜仪放入中心通道二之后,对中心通道二通入高压水或高压气,驱动取芯装置、测斜仪运动至指定位置),第二旋转推进装置将二级钻头推进至与掌子面接触(即二级钻头从中心通道一中开始推出),该过程中测斜仪进行一次轨迹测量;
第二旋转推进装置驱动二级钻头旋转和推进,完成取芯作业;
卷扬机牵引取芯装置和测斜仪从中心通道二中退出,完成芯样取回,该过程中测斜仪进行一次轨迹测量。
通过潜孔锤快速钻进模式和二级钻进取芯模式交替循环,实现复杂地质长距离分段高效取芯;测斜仪用于测井斜角和方位角,然后计算出钻进轨迹,通过测斜仪进行轨迹测量可以确认实际钻进的方向与预设的方向是否一致。
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 (9)
1.一种组合式取芯钻机,其特征在于,包括潜孔锤(1)、二级钻杆(2)、双壁钻杆(6)、第一旋转推进组件和第二旋转推进组件,所述双壁钻杆(6)的两端分别连接潜孔锤(1)和第一旋转推进组件,所述双壁钻杆(6)的中部和潜孔锤(1)的中部分别设有贯穿自身长度方向的中空通道和中心通道一(1-2),所述双壁钻杆(6)上设有用于给潜孔锤(1)提供高压介质的介质输送通道(6-3);
所述二级钻杆(2)依次活动穿过第一旋转推进组件、中空通道和中心通道一(1-2)设置,所述二级钻杆(2)依次与中心通道一(1-2)的内壁、中空通道的内壁以及第一旋转推进组件形成排渣通道;所述二级钻杆(2)的前端设有二级钻头(17),所述二级钻头(17)活动设置于中心通道一(1-2)中,所述二级钻杆(2)的后端连接第二旋转推进组件;所述二级钻杆(2)中部设有贯穿自身长度方向的中心通道二(2-1),所述二级钻头(17)连通中心通道二(2-1)和二级钻头(17)前端的中心通道一(1-2);所述中心通道二(2-1)用于放置取芯装置(4),或者是通入高压介质;
所述潜孔锤(1)的锤头(1-4)在中心通道一(1-2)的周侧设有反循环通道(1-3),所述反循环通道(1-3)连通二级钻头(17)后端的排渣通道;
所述第一旋转推进组件包括第一推进装置(9)和第一驱动装置(11);
所述第一驱动装置(11)包括箱体基座(11-1)、大齿轮(11-4)、传动轴(11-5)和第一回转驱动组件,所述箱体基座(11-1)与第一推进装置的活动端连接,所述传动轴(11-5)转动设置箱体基座(11-1)上,所述大齿轮(11-4)固定套设于传动轴(11-5)上,所述第一回转驱动组件设置于箱体基座(11-1)上且其转动端与大齿轮(11-4)之间啮合;
所述传动轴(11-5)的前端与双壁钻杆(6)之间通过回转接头(10)连接,所述回转接头(10)上设有连通介质输送通道(6-3)的介质输入通道(10-1);
所述二级钻杆(2)依次与中空通道的内壁、回转接头(10)的内孔壁、传动轴(11-5)的内孔壁之间形成排渣通道。
2.根据权利要求1所述的组合式取芯钻机,其特征在于,所述二级钻头(17)处于初始位置时,所述二级钻头(17)与中心通道一(1-2)内壁之间的间隙小于二级钻杆(2)与中心通道一(1-2)内壁之间的间隙。
3.根据权利要求2所述的组合式取芯钻机,其特征在于,所述中心通道一(1-2)包括小内径段和位于小内径段后端的大内径段,所述二级钻头(17)在小内径段内活动设置,所述大内径段的内壁与二级钻杆(2)之间形成排渣通道,所述反循环通道(1-3)连通大内径段。
4.根据权利要求1所述的组合式取芯钻机,其特征在于,所述双壁钻杆(6)包括同轴设置的钻杆外管(6-1)和钻杆内管(6-2),所述钻杆内管(6-2)设置于钻杆外管(6-1)的内部且两者之间形成介质输送通道(6-3);所述介质输送通道(6-3)与潜孔锤(1)上的潜孔锤介质通道(1-1)连通。
5.根据权利要求1所述的组合式取芯钻机,其特征在于,所述第一旋转推进组件还包括设置于箱体基座(11-1)上的出渣仓体(12),所述出渣仓体(12)设置于传动轴(11-5)的后端,所述出渣仓体(12)连通排渣通道且出渣仓体(12)上设有出渣口;所述二级钻杆(2)活动穿过出渣仓体(12)设置。
6.根据权利要求1所述的组合式取芯钻机,其特征在于,所述第一推进装置(9)包括推进驱动件和机架(7),所述机架(7)上设有导轨,所述推进驱动件用于驱动箱体基座(11-1)在导轨上运动;所述机架(7)在前端设有用于对双壁钻杆(6)进行夹持的换管装置(3)。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的组合式取芯钻机,其特征在于,所述第二旋转推进组件包括第二驱动装置(13)和第二推进装置(14),所述二级钻杆与第二驱动装置的转动端连接且第二驱动装置(13)设置于第二推进装置(14)上,所述第二推进装置(14)的前端设有用于夹持二级钻杆(2)的夹持器(18)。
8.根据权利要求1-6任意一项所述的组合式取芯钻机,其特征在于,所述取芯装置(4)的后端设有测斜仪(5);所述第二旋转推进组件的后方设有卷扬机(16),所述卷扬机(16)用于牵引取芯装置(4)和测斜仪(5)从中心通道二(2-1)中退出。
9.一种如权利要求1-8任意一项所述组合式取芯钻机的工作方法,其特征在于:
潜孔锤快速钻进模式:
第一旋转推进组件驱动潜孔锤进行旋转以及推进,潜孔锤在高压介质的驱动下对掌子面进行冲击,实现钻进;此时,二级钻杆通入高压介质,第二旋转推进组件驱动二级钻杆和二级钻头与潜孔锤保持相对静止,二级钻头处于初始位置;此时,高压介质由潜孔锤上的潜孔锤介质通道和中心通道二进入掌子面,然后高压介质携带渣土通过反循环通道和排渣通道排出;
二级钻进取芯模式:
潜孔锤停止工作,取芯装置和测斜仪送入至二级钻杆前端的指定位置,第二旋转推进装置将二级钻头推进至与掌子面接触,该过程中测斜仪进行一次轨迹测量;
第二旋转推进装置驱动二级钻头旋转和推进,完成取芯作业;
卷扬机牵引取芯装置和测斜仪从中心通道二中退出,完成芯样取回,该过程中测斜仪进行一次轨迹测量。
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Citations (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2046920U (zh) * | 1989-04-14 | 1989-11-01 | 李任年 | 简易气举反循环钻具 |
CN2048509U (zh) * | 1988-11-16 | 1989-11-29 | 长春地质学院 | 贯通式风动绳索取芯潜孔锤 |
CN101158266A (zh) * | 2007-11-15 | 2008-04-09 | 吉林大学 | 贯通式潜孔锤孔底强力抽吸装置 |
CN101319598A (zh) * | 2008-07-22 | 2008-12-10 | 吉林大学 | 贯通式潜孔锤孔底环状空间强力抽吸装置 |
CN101519959A (zh) * | 2009-04-07 | 2009-09-02 | 铁道第三勘察设计院集团有限公司 | 钻触震综合勘探仪及其使用方法 |
CN102606070A (zh) * | 2012-04-05 | 2012-07-25 | 黄河勘测规划设计有限公司 | 一种植物胶金刚石取芯与潜孔锤跟管组合钻进工艺 |
CN103244051A (zh) * | 2013-05-11 | 2013-08-14 | 重庆卓典建设工程有限公司 | 一种组合式潜孔锤钻具及其成桩工法 |
CN103397847A (zh) * | 2013-07-08 | 2013-11-20 | 吉林大学 | 冰层快速空气钻进反循环连续取心钻头 |
CN104632073A (zh) * | 2013-11-07 | 2015-05-20 | 大连市勘察测绘研究院有限公司 | 一种贯通式潜孔锤反循环钻进方法 |
CN204691658U (zh) * | 2015-02-26 | 2015-10-07 | 徐州徐工基础工程机械有限公司 | 旋挖钻机潜孔锤施工专用工作装置 |
CN105041200A (zh) * | 2015-08-05 | 2015-11-11 | 重庆市地质矿产勘查开发局208水文地质工程地质队 | 潜孔冲击锥 |
CN105401879A (zh) * | 2015-12-03 | 2016-03-16 | 山河智能装备股份有限公司 | 反循环气动潜孔锤旋挖钻机及其施工方法 |
CN205805469U (zh) * | 2016-06-24 | 2016-12-14 | 湖北工程学院 | 一种绳索取心螺旋转轴式局部反循环取心钻具 |
CN206785305U (zh) * | 2017-04-06 | 2017-12-22 | 深圳市嘉景丰建筑工程有限公司 | 一种贯通式潜孔锤反循环连续取芯钻机 |
CN107816326A (zh) * | 2017-10-23 | 2018-03-20 | 西华大学 | 一种双壁反循环钻井工具 |
CN211648174U (zh) * | 2020-03-05 | 2020-10-09 | 中国铁建重工集团股份有限公司 | 一种用于取芯的双向循环管道式复合出渣*** |
CN112943136A (zh) * | 2021-02-20 | 2021-06-11 | 中国铁建重工集团股份有限公司 | 一种取芯机构及取芯方法 |
CN112943133A (zh) * | 2021-02-20 | 2021-06-11 | 中国铁建重工集团股份有限公司 | 一种以压缩空气为输送介质、冲刷介质的取芯钻具 |
AU2021106774A4 (en) * | 2021-08-19 | 2021-11-18 | Boart Longyear Company | Dual tube drill string components |
CN114016896A (zh) * | 2021-12-16 | 2022-02-08 | 长沙黑金刚实业有限公司 | 一种反循环冲击器及*** |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20220412176A1 (en) * | 2019-11-27 | 2022-12-29 | Flexidrill Limited | Improvement relating to drill rods |
-
2022
- 2022-08-12 CN CN202210968478.8A patent/CN115234186B/zh active Active
Patent Citations (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2048509U (zh) * | 1988-11-16 | 1989-11-29 | 长春地质学院 | 贯通式风动绳索取芯潜孔锤 |
CN2046920U (zh) * | 1989-04-14 | 1989-11-01 | 李任年 | 简易气举反循环钻具 |
CN101158266A (zh) * | 2007-11-15 | 2008-04-09 | 吉林大学 | 贯通式潜孔锤孔底强力抽吸装置 |
CN101319598A (zh) * | 2008-07-22 | 2008-12-10 | 吉林大学 | 贯通式潜孔锤孔底环状空间强力抽吸装置 |
CN101519959A (zh) * | 2009-04-07 | 2009-09-02 | 铁道第三勘察设计院集团有限公司 | 钻触震综合勘探仪及其使用方法 |
CN102606070A (zh) * | 2012-04-05 | 2012-07-25 | 黄河勘测规划设计有限公司 | 一种植物胶金刚石取芯与潜孔锤跟管组合钻进工艺 |
CN103244051A (zh) * | 2013-05-11 | 2013-08-14 | 重庆卓典建设工程有限公司 | 一种组合式潜孔锤钻具及其成桩工法 |
CN103397847A (zh) * | 2013-07-08 | 2013-11-20 | 吉林大学 | 冰层快速空气钻进反循环连续取心钻头 |
CN104632073A (zh) * | 2013-11-07 | 2015-05-20 | 大连市勘察测绘研究院有限公司 | 一种贯通式潜孔锤反循环钻进方法 |
CN204691658U (zh) * | 2015-02-26 | 2015-10-07 | 徐州徐工基础工程机械有限公司 | 旋挖钻机潜孔锤施工专用工作装置 |
CN105041200A (zh) * | 2015-08-05 | 2015-11-11 | 重庆市地质矿产勘查开发局208水文地质工程地质队 | 潜孔冲击锥 |
CN105401879A (zh) * | 2015-12-03 | 2016-03-16 | 山河智能装备股份有限公司 | 反循环气动潜孔锤旋挖钻机及其施工方法 |
CN205805469U (zh) * | 2016-06-24 | 2016-12-14 | 湖北工程学院 | 一种绳索取心螺旋转轴式局部反循环取心钻具 |
CN206785305U (zh) * | 2017-04-06 | 2017-12-22 | 深圳市嘉景丰建筑工程有限公司 | 一种贯通式潜孔锤反循环连续取芯钻机 |
CN107816326A (zh) * | 2017-10-23 | 2018-03-20 | 西华大学 | 一种双壁反循环钻井工具 |
CN211648174U (zh) * | 2020-03-05 | 2020-10-09 | 中国铁建重工集团股份有限公司 | 一种用于取芯的双向循环管道式复合出渣*** |
CN112943136A (zh) * | 2021-02-20 | 2021-06-11 | 中国铁建重工集团股份有限公司 | 一种取芯机构及取芯方法 |
CN112943133A (zh) * | 2021-02-20 | 2021-06-11 | 中国铁建重工集团股份有限公司 | 一种以压缩空气为输送介质、冲刷介质的取芯钻具 |
AU2021106774A4 (en) * | 2021-08-19 | 2021-11-18 | Boart Longyear Company | Dual tube drill string components |
CN114016896A (zh) * | 2021-12-16 | 2022-02-08 | 长沙黑金刚实业有限公司 | 一种反循环冲击器及*** |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN115234186A (zh) | 2022-10-25 |
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