本发明涉及一种双管绳索取芯钻具及其制成的钻机。
背景技术：
现在的煤矿采煤前，要对坑道的煤层进行取样分析，取样需要钻机及其取芯钻杆。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题为：现在的取芯钻杆为取芯装置固定在钻杆的钻头上，需要取样时，要将整个钻杆拉出，或是垂直孔绳索取芯。而现在的煤矿需要全程取样，钻孔倾角-90°~+20°，这种钻杆不能满足需要。
本发明的技术方案具体为：
一种双管绳索取芯钻具，包括内管与外管，外管的头端固定钻头，尾端固定打孔钻杆；内管位于其内部，为取芯装置；外管的头部依次固定扶正环、扩孔器、金刚石材料的钻头，尾部依次固定固定座环、簧卡室、扶正器，扶正器固定打孔钻杆；内管为尾端为捞矛头，捞矛头连接在弹卡总成上，弹卡总成固定内管上，其尾部为打捞部；其头部固定卡簧座，卡簧座内固定卡簧挡圈与卡簧；弹卡总成包括回收管，回收管内穿设与内管固定的弹卡架，弹卡架轴向设有条形通孔，条形通孔内设有弹卡钳，回收管在条形通孔的对应位置开设侧孔，使弹卡钳的两翼能从侧孔延伸到回收管外面，弹卡钳后方的条形通孔内设有弹卡座，弹卡座通过一个销轴固定在回收管上；弹卡钳两翼的尾端铰接在销轴上且通过销轴固定在回收管上，弹卡钳两翼的前端分别固定扭簧的扭臂上，弹卡钳的两翼之间设有方销，方销的两端延伸到回收管的方孔内；捞矛头上固定锁紧螺母，锁紧螺母与捞矛头支撑螺纹固定，捞矛头与捞矛头支撑依次垫有垫片、捞矛头阀片、垫有垫片，捞矛头支撑的尾端与回收管的头端通过一个销轴固定。
一种使用上述双管绳索取芯钻具组装的双管绳索取芯钻机，包括机架，机架的前端固定旋转盘，旋转盘上固定打钻平台，打钻平台上固定滑道与支架，滑道上固定动力头，动力头的通孔夹持钻杆，钻杆被支架支撑，钻杆的前端为上述双管绳索取芯钻具，打钻平台的后端设有定滑轮，其能对通过动力头的通孔的钢丝绳进行导向，确保钢丝绳的前端在钻杆内的方向不受影响，钢丝绳的后端绕在液压绞车上，液压绞车固定在机架上，机架上还固定泵站、控制箱。
一种使用上述双管绳索取芯钻机的取芯方法，钻机的取芯工作主要为四部分：打钻、投放钻具、取芯、打捞钻具；
一、打钻：将双管绳索取芯钻具的外管尾部的扶正器固定在钻杆前端，安装推送接头，再利用钻机本身提供的动力将钻杆打入煤矿内；
二、投放钻具：当需要取样时，开始投放钻具：首先把水接头拧到钻杆的作业端，把内管的头端放入到钻杆内，然后把回收管与弹卡架背向拉伸，方销固定在回收管上不能移动，弹卡钳随着弹卡架向后移动，方销与弹卡钳之间有相对位移，当把方销离开弹卡钳中间位置时，弹卡钳的两翼也被回收管束缚到最小，这时用手捏住弹卡钳，使弹卡钳整体位于回收管内部，然后将导正套放到弹卡钳位置束缚弹卡钳以代替手捏的作用，此时，弹卡钳的两翼保持着束缚到最小的状态，这时全力把内管的尾端迅速推入到钻杆，由于水接头的阻碍，导正套从内管脱落，内管全部进入钻杆内，此时，弹卡钳两翼处于伸开状态，再把推送接头安装到水接头上，水接头的三通一头与泥浆泵连接，另一头的球阀关闭，打开泥浆泵，对钻杆进行送水，在水压的推动下，内管总成被不断推送，直到钻头有水返出，说明钻具已经到位，此时，弹卡架坐到座环上，弹卡钳两翼卡在簧卡室内，弹卡顶到扶正器端面；
三、取芯：取下水接头，安装推送接头，然后继续打钻，从钻头进入的岩石颗粒被内管收获；
四、打捞钻具：取芯完成后，从钻杆上卸下推送接头，同时安装水接头，将钢丝绳的头部与打捞器固定，具体为：由钢丝绳从定滑轮开始穿，再通过动力头的通孔，将穿出的钢丝绳与打捞器绳卡相连，在钢丝绳距离打捞器距离一个内管长度的地方做记号；把打捞器放入水接头内，关闭球阀打开泥浆泵，依靠水压把打捞器推送到内管总成处，当金刚石钻头返水时，表明打捞器与捞矛头完成固定，这时打开水接头球阀，开动液压绞车后拉，当带有记号的钢丝被拽出时，停止绞车工作，靠手的力量拉动钢丝绳，直到打捞器被拽出，这时双手捏打捞钩尾部，使打捞器与捞矛头脱开，用手拉出内管部分，取出岩芯；
重复以上二至四步骤，实现全程取芯。
相对于现有技术，本发明的技术效果为，本发明设计将取芯装置与钻头设计为分体的，利用水力将取芯装置压入，利用牵引绳、打捞装置将取芯装置拉出，可以实现钻孔倾角-90°~+20°的随时取样，而且钻杆不用拉出，非常方便。
附图说明
图1是内管与外管的示意图。
图2为图1中左端的放大示意图。
图3为图1中右端的放大示意图。
图4为取芯装置的分解示意图。
图5为双管绳索取芯钻机的俯视示意图。
图6为打钻平台的侧面示意图。
具体实施方式
如图1-4，一种双管绳索取芯钻具，包括内管100与外管200，外管200的头端固定钻头206，尾端固定打孔钻杆；内管100位于其内部，为取芯装置。
外管200的头部依次固定扶正环204、扩孔器205、金刚石材料的钻头206，尾部依次固定固定座环203、簧卡室202、扶正器201，扶正器201固定打孔钻杆。
内管100为尾端为捞矛头1，捞矛头1连接在弹卡总成101上，弹卡总成101固定内管100上，其尾部为打捞部；其头部固定卡簧座104，卡簧座104内固定卡簧挡圈102与卡簧103。
弹卡总成101包括回收管4，回收管4内穿设与内管100固定的弹卡架19，弹卡架19轴向设有条形通孔50，条形通孔50内设有弹卡钳12，回收管4在条形通孔50的对应位置开设侧孔51，使弹卡钳12的两翼能从侧孔51延伸到回收管4外面，为了固定弹卡钳12，弹卡钳12后方的条形通孔50内设有弹卡座14，弹卡座14通过一个销轴5固定在回收管4上。
弹卡钳12两翼（参见附图标记13）的尾端铰接在销轴5上且通过销轴5固定在回收管4上，弹卡钳12两翼的前端分别固定扭簧53的扭臂上，弹卡钳12的两翼之间设有方销11，方销11的两端延伸到回收管4的方孔52内。
捞矛头1上固定锁紧螺母20，锁紧螺母20与捞矛头支撑2螺纹固定，捞矛头1与捞矛头支撑2依次垫有垫片30、捞矛头阀片3、垫有垫片30，捞矛头支撑2的尾端与回收管4的头端通过一个销轴5固定。
如图5-6，一种使用上述钻具组装的钻机，包括机架400，机架400的前端固定旋转盘405，旋转盘405上固定打钻平台406，打钻平台406上固定滑道407与支架410，滑道407上固定动力头408，动力头408的通孔夹持钻杆409，钻杆409被支架410支撑，其中钻杆409的前端为上述双管绳索取芯钻具。打钻平台406的后端设有定滑轮420，其能对通过动力头408的通孔的钢丝绳421进行导向，确保钢丝绳421的前端在钻杆内的方向不受影响，钢丝绳421的后端绕在液压绞车402上，液压绞车402固定在机架400上，机架400上还固定泵站404、控制箱403与座椅401。
其工作原理为：
钻机的取芯工作主要为四部分：打钻、投放钻具（即将内管部分投入外管部分中的过程）、取芯、打捞钻具（即内管部分脱离外管的过程）。
一、打钻：将双管绳索取芯钻具的外管200尾部的扶正器201固定在钻杆前端，安装推送接头，再利用钻机本身提供的动力将钻杆打入煤矿内，这点与现有技术一样。
二、投放钻具：当需要取样时，开始投放钻具：首先把水接头拧到钻杆的作业端（就是钻机所在一端），把内管100的头端（卡簧座104所在的一端）放入到钻杆内，然后把回收管4与弹卡架19背向拉伸，方销11固定在回收管4上不能移动，弹卡钳12随着弹卡架19向后移动，方销11与弹卡钳12之间有相对位移，当把方销11离开弹卡钳12中间位置时，弹卡钳的两翼也被回收管束缚到最小，这时用手捏住弹卡钳（使弹卡钳整体位于回收管4内部），然后将导正套放到弹卡钳位置束缚弹卡钳以代替手捏的作用（此时，弹卡钳的两翼保持着束缚到最小的状态），这时全力把内管100的尾端迅速推入到钻杆，由于水接头的阻碍，导正套从内管100脱落，内管100全部进入钻杆内（此时，弹卡钳两翼处于伸开状态）。再把推送接头安装到水接头上，水接头的三通一头与泥浆泵连接，另一头的球阀关闭，打开泥浆泵，对钻杆进行送水，在水压的推动下，内管总成被不断推送，直到钻头有水返出，说明钻具已经到位（弹卡架19坐到座环203上，弹卡钳两翼卡在簧卡室202内，弹卡顶到扶正器端面并有1mm活动量）。
三、取芯：取下水接头，安装推送接头，然后继续打钻，从钻头进入的岩石颗粒被内管100收获，这点和现有技术一样。
四、打捞钻具：取芯完成后，从钻杆上卸下推送接头，同时安装水接头，将钢丝绳201的头部与打捞器固定，具体为：由钢丝绳201从定滑轮420开始穿，再通过动力头408的通孔，将穿出的钢丝绳与打捞器绳卡相连，在钢丝绳距离打捞器距离一个内管100长度（大概2~3米）的地方做记号。把打捞器放入水接头内，关闭球阀打开泥浆泵（钢丝绳一端），依靠水压把打捞器推送到内管总成处，当金刚石钻头返水时，表明打捞器与捞矛头1完成固定，这时打开水接头球阀，开动绞车缓慢后拉，当带有记号的钢丝被拽出时，停止绞车工作，靠手的力量拉动钢丝绳，直到打捞器被拽出，这时双手捏打捞钩尾部，使打捞器与捞矛头脱开，用手拉出内管部分，取出岩芯。
重复以上四部，实现全程取芯。
其他内容参加现有技术。以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。
技术特征：
技术总结
一种双管绳索取芯钻具，包括内管与外管，外管的头端固定钻头，尾端固定打孔钻杆；内管位于其内部，为取芯装置；外管的头部依次固定扶正环、扩孔器、金刚石材料的钻头，尾部依次固定固定座环、簧卡室、扶正器，扶正器固定打孔钻杆；内管为尾端为捞矛头，捞矛头连接在弹卡总成上，弹卡总成固定内管上，其尾部为打捞部。本发明还公开了一种使用上述双管绳索取芯钻具组装的双管绳索取芯钻机及使用上述双管绳索取芯钻机的取芯方法。相对于现有技术，本发明的技术效果为，本发明设计将取芯装置与钻头设计为分体的，利用水力将取芯装置压入，利用牵引绳、打捞装置将取芯装置拉出，可以实现钻孔倾角?90°~+20°的随时取样，而且钻杆不用拉出，非常方便。
技术研发人员：肖军民
受保护的技术使用者：林州市振晨重工装备制造有限公司
技术研发日：2017.11.07
技术公布日：2018.04.13
声明：
“双管绳索取芯钻具及其组装的钻机、及其取芯方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：林州市振晨重工装备制造有限公司
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2024年08月07日 ~ 09日 
