[0001] 本发明涉及勘探钻孔技术领域，具体为一种岩土工程用地质勘察钻探装置及其使用方法。

[0002] 随着科学技术的发展，人们的生活水平也得到了提高，物质资源的需求量也急剧增加，人们希望能够开采地下更深的自然资源；地质勘察是开采地质资源的前置程序，对于确定矿产资源的位置、类型和储量，以及设计具体开采方式、选择开采设备均具有重要的作用，一般的地质勘察钻探装置仅能够完成深度不大的地质采样工作，而更深的地质勘察工作则需要大型的钻探设备，由于地质勘察工作存在实验性、不确定性，需要在多个位置进行验证，大型的钻探设备的移动和使用耗费的资源较大，为此本发明提供一种岩土工程用地质勘察钻探装置及使用方法。

[0034] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0035] 实施例一：

[0036] 本发明实施例提供一种岩土工程用地质勘察钻探装置，如图1‑图10所示，包括底台1、拱形支架2、导向支架3、横轴旋转台5、驱动组件6、夹持头7、Z轴驱动件、钻杆8、取样钻头9、存管架15、上管工装16以及夹持组件18。

[0037] 所述底台1采用车载底台或者在地面上搭设的稳定台架，车载底台具有便于移动的优点，所述底台1的底面开设有钻进孔1a，钻进孔1a的直径大于取样钻头9的直径，使取样钻头9可以从钻进孔1a向下伸，拱形支架2固定安装在底台1的顶部，拱形支架2为一个大于300°的大拱形结构，拱形支架2的内侧顶部与底台1的顶面之间固定安装有至少一根竖直设置的导向支架3，导向支架3对横轴旋转台5的移动起到导向作用，导向支架3与Z轴驱动件的方向平行，横轴旋转台5与导向支架3滑动连接，使横轴旋转台5能够稳定的移动，横轴旋转台5的旋转架504上固定安装有驱动组件6，驱动组件6为钻探提供旋转驱动力，驱动组件6的底部输出端固定安装有夹持头7，驱动组件6可驱动夹持头7转动，夹持头7用于夹持固定最上方一节钻杆8的顶端，Z轴驱动件安装在拱形支架2与横轴旋转台5上，Z轴驱动件用于驱动横轴旋转台5沿着导向支架3上下滑动，钻杆8的两端分别为公头、母头，钻杆8具有多个，多个钻杆8上下分布，且上下相邻的两个钻杆8的公头与母头配合连接，例如公头和母头可以均为螺纹结构，位于最上方的钻杆8的顶端与夹持头7固定安装，即夹持头7夹持固定位于最上方的钻杆8的顶端，位于最下方的钻杆8的底端固定安装有取样钻头9，取样钻头9底部具有齿牙，可完成钻探取样的工作，存管架15固定安装在底台1的顶部，存管架15为倾斜设置的L形状，钻杆8依靠在存管架15的一侧面，使钻杆8也呈倾斜状态，操作人员可以操纵钻杆8在存管架15上固定，存管架15的一侧安装有上管工装16，上管工装16用于调整钻杆8的倾斜角度，夹持组件18安装在底台1上，夹持组件18用于夹持位于钻进孔1a内侧的钻杆8。

[0038] 钻进的过程，依靠Z轴驱动件推动横轴旋转台5向下移动，同时由驱动组件6驱动夹持头7转动，进而驱动钻杆8、取样钻头9转动，完成钻探工作。

[0039] 本发明采用多节形式连接的钻杆8，通过连接多个钻杆8，可完成大深度孔的钻探工作；并且本发明设计了横轴旋转台5、存管架15、上管工装16以及夹持组件18构成的可轻松、高效完成钻杆8连接的一组结构，具体原理为：在夹持头7位置安装第一节钻杆，然后在第一节钻杆的底端安装取样钻头9，Z轴驱动件驱动横轴旋转台5向下移动，驱动组件6和夹持头7跟随横轴旋转台5向下移动，取样钻头9和第一节钻杆插入到下方的孔口内，然后控制夹持组件18进行夹持第一节钻杆的顶端，使用者操纵夹持头7松开第一节钻杆，Z轴驱动件驱动横轴旋转台5向上移动，驱动组件6和夹持头7跟随横轴旋转台5向上移动，工作人员将存管架15上放置的处于倾斜状态的第二节钻杆推到上管工装16上，然后横轴旋转台5驱动驱动组件6和夹持头7转动，调整夹持头7的倾斜角度，并利用上管工装16调整第二节钻杆的顶端高度和倾斜角度，使第二节钻杆的顶端高度与夹持头7的高度一致，并且第二节钻杆的倾斜角度与夹持头7的倾斜角度一致，最后操纵夹持头7夹紧第二节钻杆的顶端，然后利用Z轴驱动件驱动横轴旋转台5向上移动，驱动组件6和夹持头7跟随横轴旋转台5向上移动，夹持头7带动第二节钻杆脱离存管架15的限制，最后通过横轴旋转台5调整第二节钻杆为竖直状态，然后Z轴驱动件驱动横轴旋转台5向下移动，驱动组件6和夹持头7跟随横轴旋转台5向下移动，第二节钻杆的底端与第一节钻杆的顶端对齐并连接在一起，然后重复上述操作连接第三节钻杆、第三节钻杆...，直至完成所需数量的钻杆8的连接，最后依靠Z轴驱动件下推钻杆8、驱动组件6驱动钻杆转动完成深孔的钻探工作。

[0040] 在实施例一中，如图1和图2所示，所述拱形支架2的侧面固定连接有辅助支架4，辅助支架4包括位于拱形支架2内侧的结构支撑部和位于拱形支架2外侧且底端支撑在地面上的稳定支撑部，结构支撑部用于提高拱形支架2的稳定性，稳定支撑部用于提高岩土工程用地质勘察钻探装置与地面的稳定，结构支撑部和稳定支撑部可以是一体的结构。

[0041] 在实施例一中，如图8和图9所示，所述横轴旋转台5包括框体501、第一轴件507、旋转架504、小齿轮5011、大齿轮508、第二轴件509、第二锥齿轮5013、第一锥齿轮5010、调节电机5012。所述框体501的背面开口，且框体501的背面安装有盖体，盖体可打开，便于安装框体501内部的各结构，框体501的侧面固定连接有侧架502，侧架502上设置有与导向支架3配合的滑动套孔，侧架502与导向支架3滑动连接，导向支架3用于对横轴旋转台5进行导向，第一轴件507与框体501转动连接，且第一轴件507的第一端位于框体501的外侧，且第一轴件507的第一端固定连接有旋转架504，且第一轴件507的第二端位于框体501的内侧，且第一轴件507的第二端固定安装有大齿轮508，第二轴件509与框体501的内侧壁转动安装，且第二轴件509上固定安装有小齿轮5011、第一锥齿轮5010，小齿轮5011与大齿轮508啮合传动，调节电机5012固定安装在框体501的侧面，且调节电机5012的输出轴贯穿框体501的侧壁，且调节电机5012的输出轴上固定安装有第二锥齿轮5013，第二锥齿轮5013与第一锥齿轮
5010啮合传动。

[0042] 由调节电机5012提供旋转动力，其输出轴驱动第二锥齿轮5013转动，第二锥齿轮5013与第一锥齿轮5010啮合，从而驱动第一锥齿轮5010转动，第一锥齿轮5010与第二轴件
509固定连接，因此第二轴件509也会转动，带动与第二轴件509固定的小齿轮5011也转动，小齿轮5011与大齿轮508啮合，实现减速传动，驱动大齿轮508转动，进而驱动第一轴件507和旋转架504转动。

[0043] 在旋转架504的侧面固定连接有耳部505，框体501的正面开设有与耳部505的眼孔对应的第一销孔503，耳部505的眼孔内、第一销孔503内共同插设有定位钉506。在进行调整旋转架504转动的时候，需要将定位钉506拔出；进行钻探作业的时候，需要保证驱动组件6稳定，此时可以将定位钉506安装上去，此定位钉506安装状态下，驱动组件6处于竖直状态。

[0044] 在实施例一中，如图5、图7和图8所示，所述驱动组件6包括安装架601和液压驱动马达602。所述安装架601与横轴旋转台5的旋转架504固定连接，安装架601与横轴旋转台5呈T型结构，液压驱动马达602固定安装在安装架601的顶部，液压驱动马达602的输出轴的底端贯穿安装架601，且液压驱动马达602的输出轴的底端固定安装夹持头7。液压驱动马达602用于驱动夹持头7进行转动，进而驱动夹持头7夹持的钻杆8转动，进而驱动钻杆8底端的取样钻头9进行钻探。

[0045] 在实施例一中，如图5和图7所示，所述夹持头7包括第一旋转盘体701、滑动架702、第一夹持件704和第二夹持件705。所述第一旋转盘体701与液压驱动马达602的输出轴的底端固定安装，液压驱动马达602可驱动第一旋转盘体701转动，滑动架702横向固定安装在第一旋转盘体701的底部，且滑动架702的中部固定设置有中心板703，第一夹持件704与第二夹持件705均与滑动架702滑动连接，且第一夹持件704与第二夹持件705位于中心板703的两侧，第一夹持件704与第二夹持件705之间连接有对拉螺杆组件，对拉螺杆组件包括螺杆和位于螺杆两端的螺母，在螺母旋紧的时候，能够推动第一夹持件704与第二夹持件705朝向中间夹紧，即第一夹持件704与第二夹持件705夹紧固定钻杆8的顶端；反之对拉螺杆组件的螺母拧松的时候，第一夹持件704与第二夹持件705可分离，可松开固定钻杆8的顶端。

[0046] 在实施例一中，如图1、图5和图6所示，所述Z轴驱动件包括螺纹杆10、第一引导头11、第二引导头12、螺母组件13以及主驱动电机14。所述螺纹杆10的底端与横轴旋转台5的顶部固定安装，第一引导头11、第二引导头12均与拱形支架2固定连接，且螺纹杆10位于第一引导头11的内侧和第二引导头12的内侧，第一引导头11、第二引导头12均用于引导螺纹杆10，第一引导头11与第二引导头12之间设置有间隙，螺母组件13位于第一引导头11与第二引导头12之间，且螺母组件13与螺纹杆10螺纹配合，主驱动电机14与拱形支架2固定连接，且主驱动电机14的输出端固定安装有驱动齿轮14a，螺母组件13的外侧设置有与驱动齿轮14a相啮合的齿部。使用的时候，主驱动电机14接通液压源，主驱动电机14的驱动齿轮14a转动，从而驱动螺母组件13转动，螺母组件13与螺纹杆10螺纹配合，从而实现驱动螺纹杆10上下移动。

[0047] 在实施例一中，如图3和图4所示，所述存管架15包括连接底板1501，连接底板1501与底台1的顶面固定安装，连接底板1501的顶部固定连接有呈90°夹角的短支撑板1502、长支撑靠板1503，长支撑靠板1503靠近底台1的钻进孔1a，长支撑靠板1503的前侧设置有缺口部1504，短支撑板1502的顶端固定连接有限制短板1505，限制短板1505与长支撑靠板1503近平行，长支撑靠板1503的上表面且远离缺口部1504的一侧固定连接有若干个限制钉1506，限制钉1506用于限制钻杆8滚落。多个钻杆8倚靠在长支撑靠板1503处，钻杆8的底端抵在短支撑板1502处，短支撑板1502、长支撑靠板1503以及限制短板1505在底部形成一个槽型结构，用于限制钻杆8的底端。

[0048] 在实施例一中，如图4所示，所述上管工装16包括第二旋转盘1602和液压伸缩件1605。所述第二旋转盘1602的背面固定连接有安装轴，长支撑靠板1503的背面设置有筒形安装座1601，安装轴转动安装在筒形安装座1601的内侧，使第二旋转盘1602可自由转动，第二旋转盘1602的正面固定连接有支撑辊1603和连接横轴1604，所述支撑辊1603和连接横轴
1604分布在第二旋转盘1602前侧面的一直径线上的两端位置，液压伸缩件1605的第一端与连接横轴1604转动连接，液压伸缩件1605的第二端与底台1的顶面铰接。

[0049] 使用者在存管架15内部滚动调整钻杆8的位置，将其中一个钻杆8滚到缺口部1504所在的位置，此时由于钻杆8得不到长支撑靠板1503的支撑，则钻杆8发生倾斜，钻杆8一侧倚靠在支撑辊1603上，通过控制液压伸缩件1605的长度进行驱动第二旋转盘1602转动，进而调整支撑辊1603的位置，从而调整钻杆8的倾斜角度。

[0050] 在实施例一中，所述夹持组件18，如图10所示，包括U型架1801、第二伸缩件1802、第一夹持臂1804、第二夹持臂1805、第一弹簧1807、第二弹簧1808。所述U型架1801与底台1的顶面固定连接，第二伸缩件1802的主体与U型架1801的外侧固定连接，第二伸缩件1802的伸缩端贯穿U型架1801，且第二伸缩件1802的伸缩端固定安装有H型架1803，第一夹持臂1804的一端与第二夹持臂1805的一端通过连接轴件1806转动连接，连接轴件1806与底台1的顶面固定连接，第一夹持臂1804的外侧与U型架1801的内侧之间固定连接有第一弹簧
1807，第二夹持臂1805的外侧与U型架1801的内侧之间固定连接有第二弹簧1808，第一夹持臂1804远离连接轴件1806的一端的内侧设置有第一夹持部1809，第二夹持臂1805远离连接轴件1806的一端的内侧设置有第二夹持部18010。

[0051] 使用的时候，第二伸缩件1802向前推动H型架1803，H型架1803的两侧挤压第一夹持臂1804、第二夹持臂1805的外侧面，使第一夹持臂1804、第二夹持臂1805克服第一弹簧1807、第二弹簧1808的弹力夹紧动作，从而第一夹持臂1804、第二夹持臂1805将钻杆8夹紧固定；反之第二伸缩件1802向后退的时候，在第一弹簧1807、第二弹簧1808的弹性拉力作用下第一夹持臂1804、第二夹持臂1805复位。

[0052] 在实施例一中，如图1所示，在底台1的顶面固定安装有梯台架17，梯台架17供使用者操作夹持头7的时候使用。

[0053] 实施例二：提供了一种实施例一中所述的岩土工程用地质勘察钻探装置的使用方法，具体包括以下步骤：

[0054] S1、采用常规钻探设备/钻孔设备完成第一阶段孔的钻孔工作。

[0055] S2、将岩土工程用地质勘察钻探装置移动到工作位置，使钻进孔1a与第一阶段孔的孔口对应，然后在夹持头7位置安装第一节钻杆，并在第一节钻杆的底端安装取样钻头9，Z轴驱动件驱动横轴旋转台5向下移动，驱动组件6和夹持头7跟随横轴旋转台5向下移动，取样钻头9和第一节钻杆插入到第一阶段孔的孔口内，然后控制夹持组件18进行夹持第一节钻杆的顶端，操纵夹持头7松开第一节钻杆，Z轴驱动件驱动横轴旋转台5向上移动，驱动组件6和夹持头7跟随横轴旋转台5向上移动，工作人员将存管架15上放置的处于倾斜状态的第二节钻杆推到上管工装16上，然后横轴旋转台5驱动驱动组件6和夹持头7转动，调整夹持头7的倾斜角度，并利用上管工装16调整第二节钻杆的顶端高度和倾斜角度，使第二节钻杆的顶端高度与夹持头7的高度一致，并且第二节钻杆的倾斜角度与夹持头7的倾斜角度一致，最后操纵夹持头7夹紧第二节钻杆的顶端，然后Z轴驱动件驱动横轴旋转台5向上移动，驱动组件6和夹持头7跟随横轴旋转台5向上移动，夹持头7带动第二节钻杆脱离存管架15的限制，最后通过横轴旋转台5调整第二节钻杆为竖直状态，然后Z轴驱动件驱动横轴旋转台5向下移动，驱动组件6和夹持头7跟随横轴旋转台5向下移动，第二节钻杆的底端与第一节钻杆的顶端对齐并连接在一起，然后重复上述操作连接第三节钻杆，直至完成所需数量的钻杆的连接，最后依靠Z轴驱动件下推钻杆8、驱动组件6驱动钻杆转动完成第二阶段孔的钻探工作。

[0056] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。