[发明专利]一种水平快速钻取岩芯的装置及方法

说明书

本发明涉及岩土工程技术领域，特别涉及一种水平快速钻取岩芯的装置，包括行走机构、高度调节机构以及钻取岩芯机构，钻取岩芯机构包括滑架、前动力头、钻芯钻具、后动力头及掏芯钻具，前动力头带动钻芯钻具自转和沿滑架前后方向移动，后动力头带动掏芯钻具沿滑架前后方移动，钻芯钻具与掏芯钻具同轴心设置；钻芯钻具设置有同轴心间隔设置的内管及外管，内管及外管之间设置有独立的进水通道及出水通道，高压水通过进水通道进入内管与外管之间并通过出水通道回流流出钻芯钻具。本发明还公开了一种基于上述水平快速钻取岩芯装置的钻取岩芯方法，本发明能够避免岩芯随钻具高速转动以及高压水的冲击，有效提高岩芯完整性及芯样采取率。

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，更具体地说，特别涉及一种水平快速钻取岩芯的装置及方法。

背景技术

在传统取芯施工中，一般采用单管取芯，如CN202021952476.2公开了一种便于岩芯拿取的钻芯装置，但是上述设备往往因为所钻取的芯样会在钻具中随钻具高速转动，因摩擦带动钻取的岩芯转动，使岩芯随之破损，无法取到完整岩芯。

为解决上述问题，单动双管钻具应运而生，单动双管钻具是指在钻进过程中，外管转动而内管不转动的双管钻具。如CN201811577109.6公开了单动双管冲击钻进取芯钻具，以实现冲击钻进快速地钻取原状地层岩芯，且很好地保证所采取岩芯的原状性。主要由于在钻进过程中单动双管钻具外管转动进行钻取，岩芯进入内管从而避免了钻具转动而产生的摩擦振动对岩矿芯的机械破碎，因而有效提高取芯完整性及芯样采取率。但是目前由于钻进时都需要后方提供高压水，高压水的作用是冷却钻头及将钻进时产生的渣体冲洗到钻孔外，其一，如果岩芯产生破损，破损的芯样被钻进时的排渣压力水带出孔外，导致芯样缺失；其二，有的岩体遇水即溶解或软化，因此在钻进时后方提供的高压水的冲刷下，也会损失大量芯样。

因此，需要本领域技术人员提供一种防止高压水影响，且能够保证岩芯的完整性，提高芯样采取率的一种水平快速钻取岩芯的装置及方法。

发明内容

本发明为克服上述情况不足，旨在提供一种水平快速钻取岩芯的装置及方法。

为了能够达到上述目的，本发明一方面提供了一种水平快速钻取岩芯的装置，包括：

行走机构，用于调整钻取岩芯机构的位置；

高度调节机构，用于调整所述钻取岩芯机构的高度；

所述钻取岩芯机构包括滑架、前动力头、钻芯钻具、后动力头及掏芯钻具，所述滑架上滑动连接有所述前动力头和后动力头，所述前动力头与所述钻芯钻具后端连接，所述前动力头用于带动所述钻芯钻具自转和沿前后方向移动，所述后动力头与所述掏芯钻具后端连接，所述后动力头用于带动所述掏芯钻具沿前后方移动，所述钻芯钻具与掏芯钻具同轴心设置；

所述钻芯钻具设置有同轴心间隔设置的内管及外管，且所述内管及外管之间设置有独立的进水通道及出水通道，高压水通过所述进水通道进入所述内管与外管之间并通过所述出水通道回流流出所述钻芯钻具；所述掏芯钻具的外直径小于所述岩芯钻具的内管内直径。

进一步的，所述钻芯钻具包括可拆卸连接的钻芯钻杆及钻头，且所述钻芯钻杆及钻头的所述进水通道及出水通道对应连通，所述钻头位于所述钻芯钻杆前端，且所述钻头前端环状阵列分布有钻齿，所述进水通道及出水通道前端的端口交错分布于相邻所述钻齿之间。

进一步的，所述内管及外管之间呈环状阵列分布有若干隔断梁，相邻所述隔断梁之间形成所述进水通道或出水通道，所述隔断梁与所述内管及外管固定连接，且所述隔断梁前端位于所述钻齿中部，所述隔断梁靠近所述外管的一侧沿长度方向设置有用于防止所述进水通道和出水通道连通的防水带。

进一步的，所述掏芯钻具包括可拆卸连接的掏芯管及掏芯钻杆，所述掏芯钻杆的前端与所述掏芯管可拆卸连接，后端与所述后动力头连接，钻取岩芯时，所述掏芯管穿设于所述钻芯钻具内。