一种用于矿山勘探的钻机装置的制作方法

本发明涉及矿山勘探钻探设备，尤其涉及一种能够在凸凹不平的待钻岩面建立稳定贴岩基准，并在钻孔起始阶段对钻杆进行近孔口约束的用于矿山勘探的钻机装置。

背景技术：

1、矿山地质勘探、矿体取样以及巷道超前地质探查通常需要利用钻机带动钻杆和钻头进入岩体形成勘探孔，在钻头刚接触岩面至孔口形成一定深度的阶段，钻杆尚未受到完整孔壁的径向约束，而矿山岩面常具有斜面、局部凸起、凹陷和碎裂台阶，当钻头首先接触岩面高点并同时承受旋转载荷和轴向推进载荷时容易沿岩面产生短距离滑移，钻杆位于前端导向位置与岩面之间的自由长度越大，该微小横向位移越容易转化为钻杆摆动和孔轴初始偏斜，因此开孔阶段既需要使导向位置尽量靠近岩面，又需要使贴岩结构能够顺应岩面局部高低差并在钻进振动中保持稳定。

2、中国专利申请公布号cn117514044a公开了名称为《一种水平大直径跟管救援钻机变径夹持扶正系统》的技术方案，其分类号包括e21b19/24，该方案利用扶正装置、变径机构、夹持装置和远端扶正装置对不同规格钻具实施夹持和扶正，能够改善钻具的支承状态，但其技术重点在于不同口径钻具的变径扶正和夹持；对于不平整岩面附近的多个接触位置，若仅采用刚性顶盘容易因局部凸起形成单点偏载，若采用多个独立弹性接触件又容易在钻进冲击和机架振动作用下反复窜动，使已形成的三点接触形状持续变化，因此仍需要一种能够先独立顺应岩面、随后保持各接触位置，同时保留整体轴向缓冲能力的近孔口导向方案。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提出一种用于矿山勘探的钻机装置，以解决不平整岩面开孔时多个弹性贴岩位置虽然能够顺应局部高低差，但在钻进振动作用下容易继续发生相对位移，导致贴岩基准和近孔口导向位置难以稳定保持的问题。

2、基于上述目的，本发明提供了一种用于矿山勘探的钻机装置，包括机座，所述机座的顶部固定连接有钻架，所述钻架的侧壁固定连接有导轨，所述导轨的顶部滑动连接有进给座，所述进给座的顶部固定连接有驱动件，所述驱动件的输出端固定连接有钻杆，所述钻杆的钻进端连接有钻头，所述钻架的钻进端固定连接有前安装梁，所述前安装梁的钻进侧连接有贴岩定基导向组件；

3、所述贴岩定基导向组件围绕钻杆形成多个能够彼此独立沿钻进轴线退让的贴岩定基位置，各贴岩定基位置形成不同退让量后能够分别保持对应位置，所述贴岩定基导向组件在各退让位置被保持后仍能够相对于前安装梁沿钻进轴线整体弹性退让，且其对钻杆的导向位置位于各贴岩定基位置的后侧。

4、优选的，所述贴岩定基导向组件的后部具有固定支撑筒，所述固定支撑筒的后端与前安装梁的钻进侧固定连接，所述固定支撑筒的内部轴向滑动连接有浮动导向筒，所述浮动导向筒的外周套设有主压簧，所述主压簧的后端抵接固定支撑筒内壁的后环形台阶，所述主压簧的前端抵接浮动导向筒外壁的前环形挡肩。

5、优选的，所述浮动导向筒的前端固定连接有三点基准环，所述三点基准环的前端沿周向开设有三个与钻进轴线平行的触杆导孔，三个所述触杆导孔内分别轴向滑动连接有轴向触杆，每个所述轴向触杆的后端与对应触杆导孔的孔底之间均抵接有触杆弹簧。

6、优选的，三个所述触杆导孔围绕钻杆的轴线呈120°等角度分布，三个所述轴向触杆的前端分别螺纹连接有硬质接触头，所述硬质接触头的前端形成向待钻岩面凸出的圆钝弧面，每个所述轴向触杆相对于三点基准环的独立轴向退让行程为8mm～15mm。

7、优选的，所述三点基准环的外周螺纹连接有锁定环，所述三点基准环对应三个触杆导孔的壁体内分别径向滑动连接有楔锁块，三个所述楔锁块的一端分别形成楔形压紧面，每个所述楔形压紧面沿锁紧方向逐渐靠近锁定环的中心轴线，所述锁定环相对于三点基准环旋转并沿轴向移动时，所述锁定环推动三个楔锁块和三个楔形压紧面向轴向触杆移动并压紧轴向触杆，所述三个楔形压紧面压紧轴向触杆的外壁进行限位，所述三个楔锁块的顶部形状为斜面。

8、优选的，所述锁定环移动至锁定位置时，三个楔锁块分别保持三个轴向触杆相对于三点基准环已经形成的轴向退让位置，所述浮动导向筒在三个轴向触杆被保持后仍能够压缩主压簧并相对于固定支撑筒整体轴向回缩。

9、优选的，所述浮动导向筒的前部内壁同轴连接有耐磨导向衬套，所述钻杆轴向穿过耐磨导向衬套，任一所述轴向触杆位于最大轴向退让位置时，对应硬质接触头的最前端仍位于耐磨导向衬套前端面的前方3mm～6mm。

10、优选的，所述浮动导向筒的侧壁开设有沿钻进轴线延伸的行程限位槽，所述固定支撑筒的侧壁固定连接有限位销，所述限位销的内端伸入行程限位槽内，所述限位销与行程限位槽配合限定浮动导向筒的轴向退让行程为30mm～60mm并限制浮动导向筒相对于固定支撑筒转动。

11、优选的，所述耐磨导向衬套的前部筒壁开设有三条沿轴向延伸并沿周向等距分布的扩张缝，三条所述扩张缝从耐磨导向衬套的前端向后延伸并与其后端保留连续连接段，使耐磨导向衬套的前部形成三个导向瓣，三个所述导向瓣围绕钻杆周向等距分布并朝向钻杆形成弧形导向面，三个导向瓣共同限定的自然导向内径比钻杆的外径大0.8mm～1.5mm。

12、优选的，三个所述楔锁块朝向对应轴向触杆的一侧分别形成与轴向触杆外周相适配的弧形锁紧面，所述锁定环的外周形成至少两个相互平行的扳手操作平面，所述锁定环沿解除锁定方向旋转时，三个楔锁块解除对轴向触杆的径向压紧，以使三个轴向触杆能够在对应触杆弹簧的作用下恢复前伸状态。

13、本发明的有益效果：

14、1.该用于矿山勘探的钻机装置，通过三个相互独立的轴向触杆分别顺应不平整岩面的局部高度差，使三个硬质接触头在不要求三点处于同一平面的情况下建立稳定贴岩关系，并在三点顺形完成后通过锁定环、弧形的楔形压紧面和楔锁块将三个不同退让位置分别保持，使开孔前用于适应岩面的局部自由度在钻进阶段被限制，可减少触杆弹簧受周期冲击后引起的反复窜动，使近孔口导向基准与实际岩面轮廓保持对应。

15、2.该用于矿山勘探的钻机装置，在轴向触杆被保持以后仍允许三点基准环随浮动导向筒整体压缩主压簧并相对固定支撑筒退让，从而在不改变三个硬质接触头相对高低关系的情况下吸收钻架的轴向微振动；耐磨导向衬套前部由三条扩张缝形成的三个导向瓣使钻杆在靠近孔口的位置获得径向约束，三个导向瓣能够在较大外径钻头进入或退出时沿扩张缝径向张开，因此能够兼顾贴岩基准稳定、整机缓冲。

1.一种用于矿山勘探的钻机装置，包括机座（1），所述机座（1）的顶部固定连接有钻架（2），所述钻架（2）的侧壁固定连接有导轨（3），所述导轨（3）的顶部滑动连接有进给座（4），所述进给座（4）的顶部固定连接有驱动件（5），所述驱动件（5）的输出端固定连接有钻杆（6），所述钻杆（6）的钻进端连接有钻头（7），所述钻架（2）的钻进端固定连接有前安装梁（8），其特征在于，所述前安装梁（8）的钻进侧连接有贴岩定基导向组件（9）；

2.根据权利要求1所述的一种用于矿山勘探的钻机装置，其特征在于：所述贴岩定基导向组件（9）的后部具有固定支撑筒（10），所述固定支撑筒（10）的后端与前安装梁（8）的钻进侧固定连接，所述固定支撑筒（10）的内部轴向滑动连接有浮动导向筒（11），所述浮动导向筒（11）的外周套设有主压簧（12），所述主压簧（12）的后端抵接固定支撑筒（10）内壁的后环形台阶，所述主压簧（12）的前端抵接浮动导向筒（11）外壁的前环形挡肩。

3.根据权利要求2所述的一种用于矿山勘探的钻机装置，其特征在于：所述浮动导向筒（11）的前端固定连接有三点基准环（13），所述三点基准环（13）的前端沿周向开设有三个与钻进轴线平行的触杆导孔（15），三个所述触杆导孔（15）内分别轴向滑动连接有轴向触杆（14），每个所述轴向触杆（14）的后端与对应触杆导孔（15）的孔底之间均抵接有触杆弹簧（16）。

4.根据权利要求3所述的一种用于矿山勘探的钻机装置，其特征在于：三个所述触杆导孔（15）围绕钻杆（6）的轴线呈120°等角度分布，三个所述轴向触杆（14）的前端分别螺纹连接有硬质接触头（17），所述硬质接触头（17）的前端形成向待钻岩面凸出的圆钝弧面，每个所述轴向触杆（14）相对于三点基准环（13）的独立轴向退让行程为8mm～15mm。

5.根据权利要求3所述的一种用于矿山勘探的钻机装置，其特征在于：所述三点基准环（13）的外周螺纹连接有锁定环（18），所述三点基准环（13）对应三个触杆导孔（15）的壁体内分别径向滑动连接有楔锁块（19），三个所述楔锁块（19）的一端分别形成楔形压紧面（20），每个所述楔形压紧面（20）沿锁紧方向逐渐靠近锁定环（18）的中心轴线，所述锁定环（18）相对于三点基准环（13）旋转并沿轴向移动时，所述锁定环（18）推动三个楔锁块（19）和三个楔形压紧面（20）向轴向触杆（14）移动并压紧轴向触杆（14），所述三个楔形压紧面（20）压紧轴向触杆（14）的外壁进行限位，所述三个楔锁块（19）的顶部形状为斜面。

6.根据权利要求5所述的一种用于矿山勘探的钻机装置，其特征在于：所述锁定环（18）移动至锁定位置时，三个楔锁块（19）分别保持三个轴向触杆（14）相对于三点基准环（13）已经形成的轴向退让位置，所述浮动导向筒（11）在三个轴向触杆（14）被保持后仍能够压缩主压簧（12）并相对于固定支撑筒（10）整体轴向回缩。

7.根据权利要求4所述的一种用于矿山勘探的钻机装置，其特征在于：所述浮动导向筒（11）的前部内壁同轴连接有耐磨导向衬套（21），所述钻杆（6）轴向穿过耐磨导向衬套（21），任一所述轴向触杆（14）位于最大轴向退让位置时，对应硬质接触头（17）的最前端仍位于耐磨导向衬套（21）前端面的前方3mm～6mm。

8.根据权利要求2所述的一种用于矿山勘探的钻机装置，其特征在于：所述浮动导向筒（11）的侧壁开设有沿钻进轴线延伸的行程限位槽（23），所述固定支撑筒（10）的侧壁固定连接有限位销（24），所述限位销（24）的内端伸入行程限位槽（23）内，所述限位销（24）与行程限位槽（23）配合限定浮动导向筒（11）的轴向退让行程为30mm～60mm并限制浮动导向筒（11）相对于固定支撑筒（10）转动。

9.根据权利要求7所述的一种用于矿山勘探的钻机装置，其特征在于：所述耐磨导向衬套（21）的前部筒壁开设有三条沿轴向延伸并沿周向等距分布的扩张缝（22），三条所述扩张缝（22）从耐磨导向衬套（21）的前端向后延伸并与其后端保留连续连接段，使耐磨导向衬套（21）的前部形成三个导向瓣（25），三个所述导向瓣（25）围绕钻杆（6）周向等距分布并朝向钻杆（6）形成弧形导向面，三个导向瓣（25）共同限定的自然导向内径比钻杆（6）的外径大0.8mm～1.5mm。

10.根据权利要求5所述的一种用于矿山勘探的钻机装置，其特征在于：三个所述楔锁块（19）朝向对应轴向触杆（14）的一侧分别形成与轴向触杆（14）外周相适配的弧形锁紧面，所述锁定环（18）的外周形成至少两个相互平行的扳手操作平面，所述锁定环（18）沿解除锁定方向旋转时，三个楔锁块（19）解除对轴向触杆（14）的径向压紧，以使三个轴向触杆（14）能够在对应触杆弹簧（16）的作用下恢复前伸状态。