[发明专利]一种高地应力下岩体钻孔取样应力保真装置及方法

说明书

本发明专利涉及一种高地应力下岩体钻孔取样应力保真装置及方法，它包括钻头，所述钻头的顶部设置有用于切割岩体的锯齿；所述钻头安装在钻孔机的头部，所述钻孔机内部贯穿设置有螺纹杆，所述钻孔机内部设置有用于切割岩体的高强度刀片，所述钻孔机的内部安装有贯穿高强度刀片的转动杆；所述钻孔机的内部并贯穿钻头的位置安装有钢杆，所述钢杆的另一端头安装有第一弹簧，所述第一弹簧的另一端连接有球体，所述球体的另一端与锯齿槽的凸起部分接触配合，所述锯齿槽的两端分别均匀布置有第二弹簧，所述第二弹簧的另一端与固定挡板接触配合。该装置通过特制钻孔机配合内部刀片取出处于高地应力状态下应力保真的岩体。

技术领域

本发明涉及一种高地应力下岩体钻孔取样应力保真装置及方法，属于岩体钻孔取样技术领域。

背景技术

随着地球表面和地下浅部资源的日益减少，进入地下深部开采已成为国内外矿产资源开采的必然趋势。在深部开采工程中产生的岩石力学问题是目前国内外采矿及岩石力学界研究的焦点，如何解决在深部开采中出现的岩芯饼化现象是我们面临的一个高难度课题。因此，着手研究如何解决在深部开采中防止出现岩芯饼化现象已势在必行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高地应力下岩体钻孔取样应力保真装置及方法，该装置通过特制钻孔机配合内部刀片取出处于高地应力状态下应力保真的岩体。

为了解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案：一种高地应力下岩体钻孔取样应力保真装置，它包括钻头，所述钻头的顶部设置有用于切割岩体的锯齿；所述钻头安装在钻孔机的头部，所述钻孔机内部贯穿设置有螺纹杆，所述钻孔机内部设置有用于切割岩体的高强度刀片，所述钻孔机的内部安装有贯穿高强度刀片的转动杆；所述钻孔机的内部并贯穿钻头的位置安装有钢杆，所述钢杆的另一端头安装有第一弹簧，所述第一弹簧的另一端连接有球体，所述球体的另一端与锯齿槽的凸起部分接触配合，所述锯齿槽的两端分别均匀布置有第二弹簧，所述第二弹簧的另一端与固定挡板接触配合。

所述钻头采用拼装结构组合而成，而且能够拆卸；所述钻头具有一定厚度。

所述钻头侧壁设置有螺纹孔，所述螺纹孔与螺纹杆构成螺纹连接，并将钻头可拆卸固定在钻机头上。

所述钻孔机内部用于切割岩体的高强度刀片的形状为矩形，其长度等于钻孔机内径的一半，宽度小于钻孔机的环宽。

所述钢杆的顶端直径大于中间部位的直径。

所述锯齿槽两端凸起部分等距，且初始凸起部分内径小于球体的直径。

所述第二弹簧采用多种不同强度，并对钢杆产生压力。

任意一项所述一种高地应力下岩体钻孔取样应力保真装置的使用方法，其特征在于它包括以下步骤：

Step1：在山体上选取一块较为平整的临空面，选取的面积要大于即将取出岩体的面积，用切割机将选取面积的表层受风化的岩石切掉使内部的岩石显露出来；

Step2：用钻孔机向岩体深部开始钻孔，钻孔的同时，贯穿于钻孔机钻头的钢杆抵住钻孔机钻头钻入的岩体，防止钻孔过程中因钻进过程中差异卸荷回弹而造成岩芯饼化的现象；

Step3：由和球体相连的第一弹簧抵住钻孔机末端的钢杆，球体和锯齿槽凸起部分相互作用，钻孔过程中随着力的增大，锯齿槽两侧的第二弹簧会被压缩，凸起部分之间距离增大，当力大于一个阀值的时候，凸起部分的距离恰好大于球体的直径，球体会滑入锯齿槽的下一个凸起部分之间，依次往下，直到钻孔机将岩样整个钻进去为止；

Step4：钻孔结束之后停止钻孔，通过旋转钻孔机侧壁连接刀片的转动杆带动刀片对岩体进行切割；

Step5：从岩体中取出钻孔机，置于平面上，抽出放置于钻孔机中间实心部分的孔洞中两根强度极大的螺纹杆，通过对钻孔机每个部分的拆卸，来取出所需要的应力保真的岩体。