張小強(qiáng),張鎖柱

（1.華北有色工程勘察院有限公司，河北石家莊050021；2.河北省礦山地下水安全技術(shù)創(chuàng)新中心，河北石家莊050021）

1 概述

在地質(zhì)勘探過程中通常采用鉆頭鉆進(jìn)形成地質(zhì)鉆孔，然后將探測儀器放置在孔內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)不同深度巖石地質(zhì)檢測；鉆探時(shí)根據(jù)不同鉆孔所在的勘探環(huán)境一般采用勘探取樣鉆機(jī)或者地質(zhì)麻花鉆機(jī)針對性進(jìn)行勘探[1]，勘探取樣鉆機(jī)體型較大，在山區(qū)工作移動(dòng)不方便；采用手動(dòng)鉆機(jī)勘探需要手動(dòng)控制豎直向下打孔，在鉆探過程中鉆頭套管發(fā)生傾斜時(shí)很容易造成鉆頭套管折斷，甚至損壞鉆頭，有時(shí)為了防止鉆頭套管折斷一般采用三角架支撐進(jìn)行打孔，三角架在崎嶇的地面搭建時(shí)，墊高調(diào)平工作費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

2 工程概況

該水電壩址兩岸160m高程平臺至河床為陡崖分布，兩岸均未發(fā)現(xiàn)前期勘探便道，主壩樞紐建筑物區(qū)河邊為崩塌塊石、巨石。鉆孔均處在30°~50°的堆石坡上，植被茂盛，岸坡陡峻，巖石片理發(fā)育，鉆探同時(shí)需要滿足采取率、孔內(nèi)地質(zhì)測試等多項(xiàng)要求。

3 研究方向

為解決項(xiàng)目上地形陡峭復(fù)雜環(huán)境下的鉆探效果，確保成孔后開展井下電視等地質(zhì)測試[2]，針對上述存在的技術(shù)不足，研究了一種地質(zhì)勘探鉆頭支撐裝置，該裝置采用支架的設(shè)計(jì)，通過緊定螺釘調(diào)節(jié)調(diào)平鋼架，從而實(shí)現(xiàn)固定張緊裝置水平放置，實(shí)現(xiàn)豎直打孔校正功能，操作簡單方便，解決了三角架在崎嶇的地面搭建時(shí)，墊高調(diào)平工作費(fèi)時(shí)費(fèi)力的問題；固定張緊裝置的設(shè)計(jì)只需用扳手轉(zhuǎn)動(dòng)六角卡臺即可將底座固定鎖死，支架調(diào)平支撐，起到雙重穩(wěn)固作用，可以使鉆頭平穩(wěn)工作，解決了手動(dòng)鉆機(jī)工作，鉆頭套管發(fā)生傾斜時(shí)很容易造成鉆頭套管折斷，甚至損壞鉆頭的問題；整個(gè)裝置體型較小，使用攜帶方便，解決了勘探取樣鉆機(jī)體型較大，在山區(qū)工作移動(dòng)不方便的問題。

4 研究方案及優(yōu)化

為解決上述技術(shù)問題，改進(jìn)支撐裝置所采用的技術(shù)方案是：包括底座、支架和固定張緊裝置；支架固定焊接在底座頂部；固定張緊裝置設(shè)置在底座內(nèi)部；底座外周均勻設(shè)置有多個(gè)通槽；固定張緊裝置包括固定塊、隔套、渦軌轉(zhuǎn)盤、拉簧和棘爪卡針；渦軌轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)軸連接在底座內(nèi)部頂端；固定塊固定安裝在底座內(nèi)部底端；固定塊中部外周均勻設(shè)置有多個(gè)滑槽；滑槽和通槽相對應(yīng)；滑槽內(nèi)部滑動(dòng)連接有滑塊；滑塊頂部設(shè)置有凸臺；渦軌轉(zhuǎn)盤底部設(shè)置有渦槽；凸臺和渦槽滑動(dòng)連接。

針對方案在實(shí)際操作中進(jìn)一步優(yōu)化，將裝置固定塊中部固定安裝有固定軸套；固定軸套貫穿底座頂部；固定軸套內(nèi)部底端安裝有兩個(gè)調(diào)心軸承；隔套安裝在兩調(diào)心軸承中部；固定軸套中部上方轉(zhuǎn)軸連接有扭矩套筒；扭矩套筒貫穿底座頂部；扭矩套筒和渦軌轉(zhuǎn)盤中部花鍵連接。

扭矩套筒頂部設(shè)置有六角卡臺；六角卡臺底部設(shè)置有多個(gè)鋸齒；棘爪卡針中部轉(zhuǎn)軸連接在底座頂部；鋸齒和棘爪卡針一端卡接；底座頂部一側(cè)設(shè)置有固定桿；固定桿和棘爪卡針一側(cè)通過拉簧兩端連接。

支架頂部設(shè)置有回轉(zhuǎn)座；回轉(zhuǎn)座內(nèi)部安裝有深溝球軸承；深溝球軸承和調(diào)心軸承上下對應(yīng)；支架底部外周均勻設(shè)置有多個(gè)支腿；支腿底部和底座頂部焊接；支腿一側(cè)在長度方向上設(shè)置有卡槽；支腿外部滑動(dòng)連接有卡套；卡套中部一側(cè)螺紋連接有緊定螺釘；緊定螺釘和卡槽卡接；卡套底部一側(cè)設(shè)置有調(diào)平鋼架。

改進(jìn)的支撐裝置示意圖見圖1~圖3。

圖1 支撐裝置整體外形圖

圖2 支撐裝置支撐架結(jié)構(gòu)圖

圖3 支撐裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

5 結(jié)論

與現(xiàn)有技術(shù)相比，改進(jìn)的支撐裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：①支架的設(shè)計(jì)，通過緊定螺釘調(diào)節(jié)調(diào)平鋼架，從而實(shí)現(xiàn)固定張緊裝置水平放置，實(shí)現(xiàn)豎直打孔校正功能，操作簡單方便，解決了三角架在崎嶇的地面搭建時(shí)，墊高調(diào)平工作費(fèi)時(shí)費(fèi)力的問題；②固定張緊裝置的設(shè)計(jì)只需用扳手轉(zhuǎn)動(dòng)六角卡臺即可將底座固定鎖死，支架調(diào)平支撐，起到雙重穩(wěn)固作用，可以使鉆頭平穩(wěn)工作，解決了手動(dòng)鉆機(jī)工作，鉆頭套管發(fā)生傾斜時(shí)很容易造成鉆頭套管折斷，甚至損壞鉆頭的問題；③整個(gè)裝置體型較小，使用攜帶方便，解決了勘探取樣鉆機(jī)體型較大，在山區(qū)工作移動(dòng)不方便的問題[3]。