一种适用于岩溶发育地区的防偏钻钻进装置及其使用方法与流程

本发明涉及地质勘探与岩土工程施工，具体为一种适用于岩溶发育地区的防偏钻钻进装置及其使用方法。

背景技术：

1、定向钻技术是一种独特的管道施工技术，其核心在于借助大型定向钻机，通过定位钻孔、扩孔、清孔及管道回拖等一系列精细操作，实现管道的高效安装。

2、在岩溶地质复杂的区域进行钻探作业时，由于岩石中存在大量裂隙和溶洞，传统的钻进方法难以保证钻孔的直线性和稳定性，极易导致偏钻的发生，偏钻影响工程进度，增加施工成本，增加了施工人员施工时的安全隐患。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种适用于岩溶发育地区的防偏钻钻进装置及其使用方法，以解决上述背景技术提出的传统的钻进方法难以保证钻孔的直线性和稳定性，极易导致偏钻的发生，偏钻影响工程进度，增加施工成本，增加了施工人员施工时的安全隐患的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种适用于岩溶发育地区的防偏钻钻进装置，包括底座，所述底座顶部固定连接有支撑架，所述支撑架一侧固定连接有液压推杆三，所述液压推杆三底部贯穿底座，所述支撑架顶部固定连接有机箱，所述机箱一侧设置有辅助机构，所述辅助机构一侧设置有钻进机构，所述钻进机构包括连接件、钻杆一和固定环二，所述连接件顶部固定连接有电机，所述电机的输出轴一端与钻杆一固定连接，所述钻杆一与连接件之间转动连接，所述钻杆一底部固定连接有钻杆二，所述钻杆二底部安装有钻头，所述钻杆二外环面固定连接有轴承，所述轴承外环面转动连接有固定环一，所述固定环一与固定环二结构相同，且所述固定环一和固定环二外环面均固定连接有导向杆，所述导向杆内部嵌合有液压缸，所述液压缸一端固定连接有检测板，所述检测板一侧固定连接有压力传感器，所述压力传感器一侧设置有液压推杆一，所述液压推杆一的两端均与导向杆固定连接。

3、优选的，所述钻杆一外环面转动连接有连接管，所述连接管通过螺栓连接有延伸板，所述延伸板一端固定连接有检测环。

4、优选的，所述检测环外环面固定连接有防护架，所述防护架一侧固定连接有弧形条，且所述防护架内壁一侧固定连接有缓冲弹片，所述缓冲弹片一侧搭接有缓冲板。

5、优选的，所述缓冲板一侧与防护架之间滑动连接，所述缓冲板底部固定连接有弹簧伸缩杆，所述弹簧伸缩杆底部固定连接有放置板，所述放置板顶部卡合有电磁波测距传感器。

6、优选的，所述电磁波测距传感器一侧搭接有加固板，所述加固板一侧与检测环固定连接，且所述加固板底部固定连接有安装座，所述安装座顶部与放置板固定连接。

7、优选的，所述辅助机构包括支撑座、液压推杆二和钢丝绳，所述支撑座底部与支撑架固定连接，所述支撑座一侧与液压推杆二铰接，所述液压推杆二一端铰接有机架。

8、优选的，所述机架一侧滑动连接有钢丝绳，所述钢丝绳一端与连接件固定连接。

9、优选的，所述机箱一侧固定连接有控制柜，所述控制柜还包括数据采集单元、分析与处理单元和智能控制单元；

10、所述数据采集单元用于接收来自电磁波测距传感器和压力传感器的检测数据；

11、所述分析与处理单元用于对数据采集单元收集的数据进行分析和处理，去除数据中的噪声和无效信息，识别处理后的数据，对当前钻孔状态以及前方地质信息进行判断；

12、所述智能控制单元用于根据分析与处理单元的判断结果发出控制指令，对钻进方向和钻杆的位置进行调整，并接收调整后的反馈信息。

13、优选的，所述智能控制单元包括主动避让模块和防偏调整模块；

14、所述主动避让模块用于根据电磁波测距传感器的检测数据探测前方溶洞位置，通过预设的算法计算最佳避让路径，自动调整钻进方向；

15、所述防偏调整模块用于根据压力传感器的检测数据，判断当前钻杆二和钻头是否存在倾斜和位置偏移，若存在，则及时进行调整。

16、一种适用于岩溶发育地区的防偏钻钻进装置的使用方法，包括以下步骤：

17、s1、根据地质勘查资料，预设钻孔轨迹和溶洞避让策略，将相关信息输入控制柜的控制系统中，启动装置进行钻进作业，当控制系统检测到钻杆二存在位置偏移时，启动固定环二和固定环一一侧的液压缸，利用液压缸调节检测板的位置，使检测板一侧与钻孔内壁贴合，将钻杆一和钻杆二向倾斜的反方向移动，完成位置调整，使钻杆一和钻杆二保持竖直状态转动，调整后使钻头在钻孔内稳定推进；

18、s2、利用电磁波测距传感器实时监测前方地质情况，利用数据采集单元接收电磁波测距传感器的检测数据，然后利用分析与处理单元进行分析和处理，根据对数据的处理结果判断前方是否存在溶洞，若存在溶洞，立即启动主动避让模块的避让程序，调整钻头的钻进方向；

19、s3、根据钻进过程中的压力传感器和电磁波测距传感器数据反馈，控制系统持续优化钻进参数，在钻进过程中，利用机架一侧的卷扬设备驱动连接件和钻杆一下移，加深钻孔深度；

20、s4、达到预定深度后，钻头停止钻进，利用卷扬设备回收装置，然后进行后续作业。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

22、1、本发明中，液压推杆一的两端均与导向杆固定连接，导向杆内部嵌合有液压缸，在电机驱动钻杆一和钻杆二转动时，轴承随钻杆二转动，固定环一不转动，通过液压推杆一可调节固定环二和轴承之间的距离，利用液压缸的伸缩可调节检测板一侧与钻孔内壁的距离，从而使检测板一侧与钻孔内壁贴合，对钻杆二和钻杆一进行快速扶正，实现钻孔时的防偏效果，保证工程进度，减少施工成本，降低施工人员施工时的安全隐患，确保钻探作业的安全和高效。

23、2、本发明中，放置板顶部通过弹簧伸缩杆与缓冲板连接，当防护架顶部受到外力时，缓冲弹片对缓冲板施加作用力，缓冲板驱动弹簧伸缩杆压缩，对电磁波测距传感器顶部进行缓冲保护，通过电磁波测距传感器发出超声波，对钻孔前方的地质进行检测，判断前方是否存在溶洞，便于钻头的及时避让，从而降低钻头使用时的掉钻风险。

24、3、本发明中，支撑架底部与底座固定连接，液压推杆三底部贯穿底座，整个装置移动到施工场地后，液压推杆三伸长，使液压推杆三底部的橡胶垫穿过底座与地面贴合，对装置底部进行支撑，液压推杆三的使用长度可根据地层硬度进行调整，便于改变支撑架和底座底部的支撑力，从而增强装置在复杂地质条件下使用时的稳定性。

技术特征：

1.一种适用于岩溶发育地区的防偏钻钻进装置，包括底座(5)，所述底座(5)顶部固定连接有支撑架(4)，其特征在于：所述支撑架(4)一侧固定连接有液压推杆三(41)，所述液压推杆三(41)底部贯穿底座(5)，所述支撑架(4)顶部固定连接有机箱(3)，所述机箱(3)一侧设置有辅助机构(2)，所述辅助机构(2)一侧设置有钻进机构(1)，所述钻进机构(1)包括连接件(12)、钻杆一(13)和固定环二(18)，所述连接件(12)顶部固定连接有电机(11)，所述电机(11)的输出轴一端与钻杆一(13)固定连接，所述钻杆一(13)与连接件(12)之间转动连接，所述钻杆一(13)底部固定连接有钻杆二(15)，所述钻杆二(15)底部安装有钻头(17)，所述钻杆二(15)外环面固定连接有轴承(16)，所述轴承(16)外环面转动连接有固定环一(161)，所述固定环一(161)与固定环二(18)结构相同，且所述固定环一(161)和固定环二(18)外环面均固定连接有导向杆(181)，所述导向杆(181)内部嵌合有液压缸(184)，所述液压缸(184)一端固定连接有检测板(182)，所述检测板(182)一侧固定连接有压力传感器(183)，所述压力传感器(183)一侧设置有液压推杆一(162)，所述液压推杆一(162)的两端均与导向杆(181)固定连接。

2.根据权利要求1所述的适用于岩溶发育地区的防偏钻钻进装置，其特征在于：所述钻杆一(13)外环面转动连接有连接管(143)，所述连接管(143)通过螺栓连接有延伸板(144)，所述延伸板(144)一端固定连接有检测环(14)。

3.根据权利要求2所述的适用于岩溶发育地区的防偏钻钻进装置，其特征在于：所述检测环(14)外环面固定连接有防护架(142)，所述防护架(142)一侧固定连接有弧形条(141)，且所述防护架(142)内壁一侧固定连接有缓冲弹片(145)，所述缓冲弹片(145)一侧搭接有缓冲板(146)。

4.根据权利要求3所述的适用于岩溶发育地区的防偏钻钻进装置，其特征在于：所述缓冲板(146)一侧与防护架(142)之间滑动连接，所述缓冲板(146)底部固定连接有弹簧伸缩杆(149)，所述弹簧伸缩杆(149)底部固定连接有放置板(148)，所述放置板(148)顶部卡合有电磁波测距传感器(147)。

5.根据权利要求4所述的适用于岩溶发育地区的防偏钻钻进装置，其特征在于：所述电磁波测距传感器(147)一侧搭接有加固板(61)，所述加固板(61)一侧与检测环(14)固定连接，且所述加固板(61)底部固定连接有安装座(6)，所述安装座(6)顶部与放置板(148)固定连接。

6.根据权利要求1所述的适用于岩溶发育地区的防偏钻钻进装置，其特征在于：所述辅助机构(2)包括支撑座(21)、液压推杆二(22)和钢丝绳(24)，所述支撑座(21)底部与支撑架(4)固定连接，所述支撑座(21)一侧与液压推杆二(22)铰接，所述液压推杆二(22)一端铰接有机架(23)。

7.根据权利要求6所述的适用于岩溶发育地区的防偏钻钻进装置，其特征在于：所述机架(23)一侧滑动连接有钢丝绳(24)，所述钢丝绳(24)一端与连接件(12)固定连接。

8.根据权利要求1所述的适用于岩溶发育地区的防偏钻钻进装置，其特征在于：所述机箱(3)一侧固定连接有控制柜(31)，所述控制柜(31)还包括数据采集单元(311)、分析与处理单元(312)和智能控制单元(313)；

9.根据权利要求8所述的适用于岩溶发育地区的防偏钻钻进装置，其特征在于：所述智能控制单元(313)包括主动避让模块(314)和防偏调整模块(315)；

10.一种适用于岩溶发育地区的防偏钻钻进装置的使用方法，其特征在于：使用了权利要求1-9中任一项所述的一种适用于岩溶发育地区的防偏钻钻进装置，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种适用于岩溶发育地区的防偏钻钻进装置及其使用方法，涉及地质勘探与岩土工程施工技术领域，包括底座，所述底座顶部固定连接有支撑架。本发明中，液压推杆一的两端均与导向杆固定连接，导向杆内部嵌合有液压缸，在电机驱动钻杆一和钻杆二转动时，轴承随钻杆二转动，固定环一不转动，通过液压推杆一可调节固定环二和轴承之间的距离，利用液压缸的伸缩可调节检测板一侧与钻孔内壁的距离，从而使检测板一侧与钻孔内壁贴合，对钻杆二和钻杆一进行快速扶正，实现钻孔时的防偏效果，通过电磁波测距传感器发出超声波，对钻孔前方的地质进行检测，判断前方是否存在溶洞，便于钻头的及时避让，从而降低钻头使用时的掉钻风险。

技术研发人员：宁波,马建国,曹仲龙,蒋人龙,魏坚强
受保护的技术使用者：中交二公局第七工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/4/7