一種新型坑道鑽具的製作方法

2023-11-12 03:03:57

本發明涉及一種鑽具，具體涉及新型坑道鑽具，屬於坑道鑽具技術領域。

背景技術：

坑道鑽具用於大斜度和水平繩索取芯鑽進；採用坑道勘探進行深部資源勘查，可以節省時間和工作量，有效提高工作效率。將繩索取芯技術應用於坑道水平勘探中勢必大大提高鑽探效率，對於老礦區進行接替資源找礦工作無疑是一種有效的技術手段；針對國內普遍將地面繩索取芯鑽具用於坑道內施工；而地面繩索取芯鑽具不適宜進行水平孔坑道內取芯鑽探施工，同時現有的坑道鑽具不好投送和打撈；施工難度大。

技術實現要素：

(一)要解決的技術問題

為解決上述問題，本發明提出了新型坑道鑽具，投送和打撈簡單，一套鑽具滿足兩種不同繩索取芯。

(二)技術方案

本發明的新型坑道鑽具，包括單動雙層巖心管和打撈器；所述單動雙層巖心管包括外管總成，及設置於外管總成內側的內管總成；

所述外管總成包括包括扶正器，及設置於扶正器前側的彈卡室，及設置於彈卡室前側的座環；及設置於座環前側的外管；及設置於外管後側的內管固定器；及設置於內管固定器前側的下擴孔器；及設置於下擴孔器前側的鑽頭；所述內管固定器實現內管的導向，使內、外管保持同軸，便於巖(礦)心進入卡簧座和內管；

所述內管總成包括絞鏈式矛頭機構、彈卡定位機構、泵送機構、懸掛機構和巖心堵塞報警機構；

所述打撈器包括打撈機構和安全脫卡機構組成；

所述絞鏈式矛頭機構，包括撈矛頭和撈矛座，及設置於撈矛頭和撈矛座之間的定位彈簧和定位卡塊；撈矛頭可在其轉動平面內轉動180°，因在地表吊掛打撈器與內管總成卸巖心可在0～土90°內轉動、變換位置，防止撈矛頭從打撈器的撈鉤中脫出。

所述彈卡定位機構包括彈卡鉗；及安裝於彈卡鉗後側的彈卡彈簧；所述彈卡彈簧後側通過彈性座與撈矛座安裝；當內管總成在鑽杆柱內下降時，彈卡彈簧使彈卡鉗向外張開一定角度，並沿鑽杆內壁向下滑動。當內管總成到達外管總成中的彈卡室部位時，彈卡鉗在彈卡彈簧的作用下繼續向外張開，使兩翼貼附在彈卡室的內壁上。由於彈卡室內徑較大，而其上端的彈卡擋頭內徑較小，所以在鑽進過程中可防止內管總成上串，達到定位作用。

所述泵送機構包括彈卡架連接體，及套接於彈卡架連接體前側的兩泵送閥片；及設置於兩泵送閥片之間的調整墊片；及套接於彈卡架連接體頭部的懸掛環壓蓋；及設置於懸掛環壓蓋頭部的泵送閥堵；及設置於泵送閥堵外側的閥套；當內管總成在鑽杆柱內由衝洗液壓送時，泵送閥堵在關閉位置，泵送閥片堵住衝洗液，在衝洗液壓力下迫使內管到達外管中的預定位置，內管總成的懸掛環座落在外管中的座環上，把衝洗液的通道完全堵塞，此時彈卡鉗進入彈卡室並張開，閥堵在回收管及衝洗液的雙重作用下向下滑出閥圈，水路通道打開。

所述懸掛機構包括設置於閥套外側的懸掛環；所述懸掛環活動安裝於座環後側；所述懸掛環的外徑大於座環的內徑；當內管總成下降到外管總成的彈卡室位置時，懸掛環座落在座環上，使內管總成下端的卡簧座與鑽頭內臺階保持2-4mm的間隙，以防止損壞卡簧座和鑽頭，並保證內管的單動性能和通水性能。

所述巖心堵塞報警機構包括內管帽，及安裝於內管帽軸線上的芯軸；及與芯軸尾部的自鎖螺母；及設置於內螺帽內側，且與芯軸安裝的壓縮彈簧；及與內螺帽頭部安裝的單動機構；及安裝於單動機構前側，且與芯軸安裝的報警閥片；所述芯軸通過鎖緊螺母與彈卡架下體安裝；所述彈卡架下體與泵送閥堵安裝；所述單動機構包括軸承座；及安裝於軸承座兩側的推力軸承；及設置於內管帽前側，卻且與內管安裝的內管帽閥體；及依次安裝於內管頭部的卡簧擋圈、卡簧和卡簧座；內管和外管組裝在一起時，如果卡簧座與鑽頭內臺階之間的間隙不合適，則可以通過調節芯軸的相互移動進行調節，滿足要求後，用鎖緊螺母鎖緊，以防鬆動；當鑽進過程中，當發生巖(礦)心堵塞或巖(礦)心裝滿內管時，巖(礦)心對內管產生的頂推力壓縮彈簧，使內管帽向上移動壓縮報警發片，將水路堵塞，從而造成泵壓升高，告誡操作者應停止鑽進、撈取巖心；採取巖心時，拔斷巖心的力使軸承座壓縮彈簧向下移動，內管及卡簧座隨之下移至鑽頭臺階上，從而拔斷巖心的力由鑽頭傳遞到外管，以保護內管不受損壞。

所述打撈機構包括撈鉤架，及與打撈架內側安裝的打撈鉤；及與撈鉤架尾部安裝的脫卡管；及與脫卡管內後側安裝的閥體；及與閥體安裝的閥蓋和繩卡套；取心時，鋼絲繩連接打撈器放入鑽杆柱內，由泵壓送至底部，撈鉤架為圓筒狀，導向性好，當它達到內管總成上端時，能準確鉤住撈矛頭，把內管總成提升上來。

進一步地，所述安全脫卡機構由與繩卡套安裝的鋼絲繩構成；所述鋼絲繩末端變細；需要脫卡時，拉斷鋼絲繩末端，提大鑽來打撈鑽具；地面施工可以用普通打撈器。

(三)有益效果

與現有技術相比，本發明的新型坑道鑽具，泵送下投放速度快，不卡鑽具，打撈成功率高；當其用於地表施工時，為了增大投放速度，可以拆下泵送機構閥片並配合普通打撈器來使用。

附圖說明

圖1是本發明的外管總成結構示意圖。

圖2是本發明的內管總成後半部分結構示意圖。

圖3是本發明的打撈機構前半部分結構示意圖。

圖4是本發明的打撈機構結構示意圖。

圖5是本發明的絞鏈式矛頭結構示意圖。

具體實施方式

如圖1至圖5所示的新型坑道鑽具，包括單動雙層巖心管和打撈器；所述單動雙層巖心管包括外管總成，及設置於外管總成內側的內管總成；

所述外管總成包括包括扶正器1，及設置於扶正器前側的彈卡室2，及設置於彈卡室前側的座環3；及設置於座環前側的外管4；及設置於外管後側的內管固定器5；及設置於內管固定器前側的下擴孔器6；及設置於下擴孔器前側的鑽頭7；所述內管固定器實現內管的導向，使內、外管保持同軸，便於巖(礦)心進入卡簧座和內管；

所述內管總成包括絞鏈式矛頭機構、彈卡定位機構、泵送機構、懸掛機構和巖心堵塞報警機構；

所述打撈器包括打撈機構和安全脫卡機構組成；

所述絞鏈式矛頭機構，包括撈矛頭8和撈矛座9，及設置於撈矛頭8和撈矛座9之間的定位彈簧10和定位卡塊11；撈矛頭8可在其轉動平面內轉動180°，因在地表吊掛打撈器與內管總成卸巖心可在0～土90°內轉動、變換位置，防止撈矛頭從打撈器的撈鉤中脫出。

所述彈卡定位機構包括彈卡鉗12；及安裝於彈卡鉗後側的彈卡彈簧13；所述彈卡彈簧13後側通過彈性座14與撈矛座9安裝；當內管總成在鑽杆柱內下降時，彈卡彈簧13使彈卡鉗12向外張開一定角度，並沿鑽杆內壁向下滑動；當內管總成到達外管總成中的彈卡室2部位時，彈卡鉗在彈卡彈簧的作用下繼續向外張開，使兩翼貼附在彈卡室的內壁上。由於彈卡室內徑較大，而其上端的彈卡擋頭內徑較小，所以在鑽進過程中可防止內管總成上串，達到定位作用。

所述泵送機構包括彈卡架連接體15，及套接於彈卡架連接體前側的兩泵送閥片16；及設置於兩泵送閥片之間的調整墊片17；及套接於彈卡架連接體頭部的懸掛環壓蓋18；及設置於懸掛環壓蓋頭部的泵送閥堵19；及設置於泵送閥堵外側的閥套20；當內管總成在鑽杆柱內由衝洗液壓送時，泵送閥堵在關閉位置，泵送閥片堵住衝洗液，在衝洗液壓力下迫使內管到達外管中的預定位置，內管總成的懸掛環座落在外管中的座環上，把衝洗液的通道完全堵塞，此時彈卡鉗進入彈卡室並張開，閥堵在回收管及衝洗液的雙重作用下向下滑出閥圈，水路通道打開。

所述懸掛機構包括設置於閥套外側的懸掛環21；所述懸掛環活動安裝於座環3後側；所述懸掛環21的外徑大於座環3的內徑；當內管總成下降到外管總成的彈卡室位置時，懸掛環座落在座環上，使內管總成下端的卡簧座與鑽頭內臺階保持2-4mm的間隙，以防止損壞卡簧座和鑽頭，並保證內管的單動性能和通水性能。

所述巖心堵塞報警機構包括內管帽22，及安裝於內管帽軸線上的芯軸23；及與芯軸尾部的自鎖螺母24；及設置於內螺帽內側，且與芯軸安裝的壓縮彈簧25；及與內螺帽頭部安裝的單動機構；及安裝於單動機構前側，且與芯軸安裝的報警閥片26；所述芯軸23通過鎖緊螺母27與彈卡架下體28安裝；所述彈卡架下體28與泵送閥堵19安裝；所述單動機構包括軸承座29；及安裝於軸承座兩側的推力軸承30；及設置於內管帽前側，卻且與內管安裝的內管帽閥體31；及依次安裝於內管頭部的卡簧擋圈32、卡簧33和卡簧座34；內管和外管組裝在一起時，如果卡簧座與鑽頭內臺階之間的間隙不合適，則可以通過調節芯軸的相互移動進行調節，滿足要求後，用鎖緊螺母鎖緊，以防鬆動；當鑽進過程中，當發生巖(礦)心堵塞或巖(礦)心裝滿內管時，巖(礦)心對內管產生的頂推力壓縮彈簧，使內管帽向上移動壓縮報警發片，將水路堵塞，從而造成泵壓升高，告誡操作者應停止鑽進、撈取巖心；採取巖心時，拔斷巖心的力使軸承座壓縮彈簧向下移動，內管及卡簧座隨之下移至鑽頭臺階上，從而拔斷巖心的力由鑽頭傳遞到外 管，以保護內管不受損壞。

所述打撈機構包括撈鉤架35，及與打撈架內側安裝的打撈鉤(未圖示)；及與撈鉤架尾部安裝的脫卡管36；及與脫卡管內後側安裝的閥體37；及與閥體安裝的閥蓋和繩卡套38；取心時，鋼絲繩連接打撈器放入鑽杆柱內，由泵壓送至底部，撈鉤架為圓筒狀，導向性好，當它達到內管總成上端時，能準確鉤住撈矛頭，把內管總成提升上來。

其中，所述安全脫卡機構由與繩卡套安裝的鋼絲繩構成；所述鋼絲繩末端變細；需要脫卡時，拉斷鋼絲繩末端，提大鑽來打撈鑽具；地面施工可以用普通打撈器。

上面所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，並非對本發明的構思和範圍進行限定。在不脫離本發明設計構思的前提下，本領域普通人員對本發明的技術方案做出的各種變型和改進，均應落入到本發明的保護範圍，本發明請求保護的技術內容，已經全部記載在權利要求書中。