基于岩屑录井技术的巷道顶板岩性成分随钻测量装置的制作方法

本实用新型具体是一种基于岩屑录井技术的巷道顶板岩性成分随钻测量装置，属于矿山巷道支护技术领域。

背景技术：

巷道顶板岩性成分的确定是如今采矿学科的一个重难点，近年来发生的矿难许多是由于矿井巷道冒顶，而巷道冒顶的一个重要原因就是对巷道顶板岩性成分的探测分析不够准确。

目前，确定巷道顶板岩性的方法有物探法、观察法等多种确定岩性成分的方法，但大都成本较高，设备较大，精度不高，无法准确即时地探明巷道顶板岩性成分，因此对巷道顶板岩性成分探测的方法需要进一步研究，亟需提出一种能够适用于煤矿巷道工作环境，快速、准确探测顶板岩性成分的方法。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种基于岩屑录井技术的巷道顶板岩性成分随钻测量装置，能够即时准确地探测出巷道顶板在一定范围内的岩性，在巷道掘掘进的过程中能够实现对顶板岩性的分析，为巷道的支护提供科学依据。

本实用新型一种基于岩屑录井技术的巷道顶板岩性成分随钻测量装置，包括岩屑采集处理装置和单体锚杆钻机，单体锚杆钻机包括安装在其旋转机构上的钻杆，该钻杆为刻度式钻杆，长度为n米，从上至下每隔m厘米开设有一圈高为x厘米，深为y毫米的凹槽，并使用反光涂料，沿钻进方向从上至下的凹槽内分别喷涂不同的颜色；

还包括用于对岩屑探测分析的便携型xrf元素分析仪；单体锚杆钻机还包括传动履带、计时装置、圆盘和固定平台，岩屑处理采集装置包括壳体、岩屑采集漏斗、过滤滚筒、岩屑收集杯和排水孔；

其中，圆盘与钻杆同轴安装在单体锚杆钻机的旋转机构上，固定平台安装在单体锚杆钻机上；计时装置用于记录钻杆每钻进m厘米所用的时间。

岩屑采集漏斗底部通过采集管与过滤滚筒连通，岩屑采集漏斗底部还开设有与钻杆相匹配的漏斗孔，过滤滚筒通过轴承安装在壳体内部，壳体底部开设有排水孔，侧壁开设有通孔，传动履带一端穿过通孔套在过滤滚筒外壁，另一端套在圆盘上，岩屑收集杯放置在固定平台上，位于过滤滚筒出口下方；

n、m、x、y均为正整数。

优选地，单体锚杆钻机采用液压式。

优选地，过滤滚筒底部和侧壁均开设有过滤孔。

优选地，沿钻进方向从上至下的凹槽内分别喷涂红、黄、绿、青、蓝5种颜色。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1)本实用新型结构简单，体积小巧，便于移动，通过岩屑采集漏斗采集钻孔所产生的岩屑，再经过滤滚筒甩干后，落入到岩屑收集杯中，在采集岩屑过程中，钻杆每钻进一定距离时间，就停止钻孔，岩屑收集杯收集这个距离段的岩屑，并用便携型xrf元素分析仪对岩屑收集杯中的岩屑进行探测分析，并对该岩屑收集杯进行记录、编号，同时更换岩屑收集杯，进行下一次的岩屑收集，如此反复，按顺序对每次取出的岩屑收集杯进行记录、编号，岩屑全部采集完后，按照岩屑收集杯的编号顺序，可以由浅到深地确定钻孔中顶板岩层的岩性特征，实现了在巷道掘进过程中即时准确连续探测顶板岩性成分，为支护方式和支护参数设计和调整提供了科学的依据，最大限度的减少了冒顶事故的发生。

2)本实用新型实现了随巷道顶板岩性成分的变化而及时调整支护方案的目的，克服了同一巷道中岩性成分未知支护方式单一的工程难题，适用于巷道顶板岩性复杂的地质条件。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图；

图2是本实用新型钻杆结构示意图。

图中：1、巷道顶板；2、岩屑采集漏斗；21、采集管；3、钻杆；4、轴承；5、传动履带；6、过滤滚筒；7、岩屑收集杯；8、排水孔；81、壳体；9、单体锚杆钻机；91、圆盘；92、固定平台；10、计时装置；11、巷道底板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1和图2所示，本实用新型一种基于岩屑录井技术的巷道顶板岩性成分随钻测量装置，包括岩屑采集处理装置，单体锚杆钻机9，以及用于对岩屑探测分析的便携型xrf元素分析仪；

其中，单体锚杆钻机9包括钻杆3、传动履带5、计时装置10、大直径圆盘91和固定平台92；岩屑处理采集装置包括壳体81、岩屑采集漏斗2、过滤滚筒6、岩屑收集杯7和排水孔8；

钻杆3安装在单体锚杆钻机9的旋转机构上，大直径圆盘91与钻杆3同轴安装在单体锚杆钻机9的旋转机构上，固定平台92和计时装置10均安装在单体锚杆钻机9上，计时装置10位于固定平台92下方，采集计时装置10是为了更加方便的对钻杆3钻进一定距离后进行计时，本实用新型计时装置10采用精准电子表，当然也可以采用其他计时用的装置。当钻杆3钻进一定距离，停止钻进时，工作人员可以通过精准电子表的上所显示的停止凿岩时的时间，获取钻进一定距离所用的时间。

岩屑采集漏斗2底部通过采集管21与过滤滚筒6连通，岩屑采集漏斗2底部还开设有与钻杆3相匹配的漏斗孔，过滤滚筒6通过轴承4安装在壳体81内部，壳体81底部开设有排水孔8，侧壁开设有通孔，传动履带5一端穿过通孔套在滚筒外壁，另一端套在大直径圆盘91上，岩屑收集杯7放置在固定平台92上，位于过滤滚筒6出口下方；

钻杆3为刻度式钻杆3，即在钻杆3上标有刻度，长度为1米，从上至下每隔20厘米开设有一圈高为1厘米，深为1毫米的凹槽，并使用反光涂料，沿钻进方向从上至下的凹槽内分别喷涂红、黄、绿、青、蓝5种颜色条带。

单体锚杆钻机9采用液压式，凿空过程更加稳定。

过滤滚筒6底部和侧壁均开设有过滤孔，单体锚杆钻机9上的大直径圆盘91高速旋转，通过传动履带5带动过滤滚筒6高速旋转，从而将岩屑上的水分甩干。

使用方法如下：

1)凿孔前：将单体锚杆钻机9放置在巷道底板11上，将岩屑采集处理装置置于单体锚杆钻机9的固定平台92上，将岩屑采集漏斗2升至钻孔位置，用螺栓将岩屑采集漏斗2固定在需要钻孔的巷道顶板1岩壁上；

2)开始凿孔工序：单体锚杆钻机9的刻度式钻杆3、钻头穿过岩屑采集漏斗2的漏斗孔，垂直放置在需要钻孔的巷道顶板1岩壁下方开始凿孔，钻进过程不断加长刻度式钻杆3，直到要求的钻孔深度；

钻孔时所产生的岩屑掉落到岩屑采集漏斗2中，并通过采集管21进入到过滤滚筒6中，由于单体锚杆钻机9带动大直径圆盘91高速旋转，因此，传动履带5带动过滤滚筒6高速旋转，而岩屑落入到过滤滚筒6后因过滤滚筒6高速旋转，而将岩屑中的水分甩干，甩出的水分顺着壳体81底部的排水口8排出。

在钻孔过程中，钻杆3每钻进20厘米，停止凿岩，计时装置10记录钻杆3每钻进20厘米所用的时间，进而计算出钻进速度，岩石强度越高，钻进速度越慢，强度越低，钻进速度越快，通过钻进速度可以粗略得到巷道顶板1岩石强度，更加精确地确定巷道顶板1的岩性成分。同时，过滤滚筒6停止旋转，被过滤滚筒6甩干的岩屑落入到岩屑收集杯7中，取出岩屑收集杯7，用便携型xrf元素分析仪对已取出的岩屑收集杯7内的岩屑进行探测分析，并对该岩屑收集杯7进行记录、编号，同时更换岩屑收集杯7，采集下一个钻进20厘米的岩屑，如此反复，按顺序对每次取出的岩屑收集杯7进行记录、编号，岩屑全部采集完后，按照岩屑收集杯7的编号顺序，可以由浅到深地确定钻孔中顶板岩层的岩性特征。