一种露天矿山生态地质环境勘探采样装置的制作方法

本发明涉及地质环境勘探领域，尤其是涉及一种露天矿山生态地质环境勘探采样装置。

背景技术：

地质勘探是通过各种手段、方法对地质进行勘查、探测，确定合适的持力层，根据持力层的地基承载力，确定基础类型，计算基础参数的调查研究活动。是在对矿产普查中发现有工业意义的矿床，为查明矿产的质和量，以及开采利用的技术条件，提供矿山建设设计所需要的矿产储量和地质资料，对一定地区内的岩石、地层、构造、矿产、水文、地貌等地质情况进行调查研究工作。

现有的专利申请号为cn201810145745.5一种地质勘探用土层采样装置，包括机架，所述机架的中部设置有采样杆，采样杆的下侧外圈焊接设有螺旋刀片，机架的上侧设有轴承座，轴承座上安装有驱动机构，轴承座和机架之间设有多个弹簧，轴承座的两端铰接设有曲柄杆，两个曲柄杆的另一端对应铰接于机架的两端，采样杆的下端设有钻头，采样杆的下端内侧安装有采样总成，采样总成的内侧设有采样活塞，采样总成的上侧于采样杆内开设有限位腔，限位腔内配合滑动设有限位活塞，限位腔的上侧于采样杆内开设有缓冲腔。该申请的一种地质勘探用土层采样装置无法将土壤以土柱的形态从地面采出，破坏了土样的结构完整性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种露天矿山生态地质环境勘探采样装置，可以缓解现有土层采样装置无法将土壤以土柱的形态从地面采出，破坏了土样的结构完整性的技术问题；本发明可以将土壤以土柱的形态从地面采出，保持土样的完整性。

第一方面，本发明提供的一种露天矿山生态地质环境勘探采样装置，包括驱动器、勘探钻杆、变速器、环形钻锯、上架板、下架板和升降器，其特征在于，所述驱动器安装在所述上架板上；所述上架板的四端分别通过一个所述升降器与所述下架板的四端连接；所述驱动器传动连接所述勘探钻杆；所述勘探钻杆的上端转动连接在所述上架板上；所述勘探钻杆传动连接所述变速器；所述变速器连接在所述上架板上；所述变速器传动连接所述环形钻锯；所述环形钻锯固定连接在所述上架板上；所述勘探钻杆位于所述环形钻锯的中间。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述驱动器包括内部设有减速器的伺服电机和电机座；所述伺服电机通过所述电机座安装在所述上架板上；所述伺服电机的输出轴与所述勘探钻杆传动连接。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述勘探钻杆包括上转座、下转座、钻杆本体、钻头、摩擦转轮、调节轮、第一蜗杆、第一蜗轮、短轴和截断杆；所述伺服电机的输出轴与所述上转座固定连接；所述上转座与所述下转座固定连接；所述下转座和所述钻头分别固定在所述钻杆本体的两端；所述摩擦转轮固定在所述钻杆本体上；所述摩擦转轮摩擦传动连接所述变速器；所述调节轮固定在所述第一蜗杆上，所述第一蜗杆的两端分别转动连接在所述上转座和所述钻杆本体内部的底面上；所述调节轮位于所述上转座和所述下转座之间；所述第一蜗杆啮合传动连接两个所述第一蜗轮，两个所述第一蜗轮分别固定在一个所述短轴上，两个所述短轴对称转动在所述钻杆本体两侧的竖槽内，两个所述短轴分别固定连接一个所述截断杆，两个所述截断杆可转动至竖槽内。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述截断杆的主体为三角形结构。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述变速器包括变速摩擦轮、轮轴、活动座板、固定座板、螺杆、转头、摩擦盘、外齿圈和u形架；所述摩擦转轮与所述变速摩擦轮垂直摩擦传动连接；所述变速摩擦轮固定在所述轮轴上；所述轮轴转动配合在所述活动座板上；所述活动座板滑动配合在所述上架板的横向滑道内；所述螺杆转动配合在所述活动座板上；所述螺杆通过螺纹配合在所述固定座板上；所述固定座板固定在所述上架板上；所述转头固定在所述螺杆上；所述变速摩擦轮垂直摩擦传动连接所述摩擦盘；所述摩擦盘的外端固定连接所述外齿圈；所述摩擦盘通过转轴转动连接在所述u形架上；所述u形架固定在所述上架板上；所述外齿圈啮合传动连接所述环形钻锯。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述环形钻锯包括内齿圈、卡挡环、限位托架、联动杆、底部设有锯齿的环形锯本体；所述外齿圈啮合传动连接所述内齿圈；所述内齿圈上固定连接所述卡挡环；所述卡挡环和所述内齿圈之间构成限位环槽；所述限位托架设有四个，四个所述限位托架的一端固定在所述上架板上，下个所述限位托架的另一端滑动配合在限位环槽内；所述内齿圈的下端均匀环绕固定连接多根所述联动杆的一端，多根所述联动杆的另一端固定连接在所述环形锯本体上；所述钻杆本体的轴线与所述环形锯本体的轴线共线。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述升降器包括电动伸缩杆；所述电动伸缩杆的固定端固定在所述上架板上；所述电动伸缩杆的活动端固定在所述下架板上。

结合第一方面的第六种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述的一种露天矿山生态地质环境勘探采样装置还包括稳固件，所述稳固件设有两个，两个所述稳固件的上端分别连接在同一侧的两个所述电动伸缩杆的活动端上，两个所述稳固件的下端分别连接在所述下架板的两端；所述稳固件包括升降横板、稳固钻杆、第二蜗轮、第二蜗杆、轴杆、齿轮、轴架、齿条和竖座；所述升降横板的两端分别固定在同一侧的两个所述电动伸缩杆的固定端上；所述稳固钻杆转动配合在所述升降横板上；所述稳固钻杆上固定连接所述第二蜗轮；所述第二蜗杆啮合传动连接所述第二蜗轮；所述第二蜗杆固定在两根所述轴杆之间，两根所述轴杆分别转动连接在一个所述轴架上，两个所述轴架对称固定在所述升降横板的两端；两根所述轴杆上分别固定连接一个所述齿轮；两个所述齿轮分别与两个所述齿条啮合传动连接；两个所述齿条对称固定在所述竖座的两端；所述竖座固定在所述下架板上；所述下架板的两端分别设有一个通孔，两个所述稳固钻杆位于两个通孔的内侧。

结合第一方面的第七种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述钻杆本体、钻头、环形锯本体和稳固钻杆皆采用钛合金制成。

结合第一方面的第八种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，所述下架板的四角分别固定连接一个行走轮。

本发明实施例带来了以下有益效果：本发明的一种露天矿山生态地质环境勘探采样装置，在进行采样的过程中，可以通过勘探钻杆和环形钻锯的配合，可以将土壤以土柱的形态从地面采出，使得土样的结构完整性较好；本发明的内部设有随着采样工作进行插入地面起到稳固支撑作用的两个稳固件，可以使得本发明在进行采样时的稳定性较好。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的整体图一；

图2为本发明实施例提供的整体图二；

图3为本发明实施例提供的驱动器的结构图；

图4为本发明实施例提供的勘探钻杆的结构图；

图5为本发明实施例提供的勘探钻杆的局部放大图一；

图6为本发明实施例提供的勘探钻杆的局部放大图二；

图7为本发明实施例提供的变速器的结构图一；

图8为本发明实施例提供的变速器的结构图二；

图9为本发明实施例提供的环形钻锯的结构图；

图10为本发明实施例提供的稳固件的结构图一；

图11为本发明实施例提供的稳固件的结构图二。

图标：驱动器1；伺服电机1a；电机座1b；勘探钻杆2；上转座2a；下转座2b；钻杆本体2c；钻头2d；摩擦转轮2e；调节轮2f；第一蜗杆2g；第一蜗轮2h；短轴2i；截断杆2j；变速器3；变速摩擦轮3a；轮轴3b；活动座板3c；固定座板3d；螺杆3e；转头3f；摩擦盘3g；外齿圈3h；u形架3i；环形钻锯4；内齿圈4a；卡挡环4b；限位托架4c；联动杆4d；环形锯本体4e；上架板5；下架板6；升降器7；稳固件8；升降横板8a；稳固钻杆8b；第二蜗轮8c；第二蜗杆8d；轴杆8e；齿轮8f；轴架8g；齿条8h；竖座8i；行走轮9。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1-11所示，本发明实施例提供的一种露天矿山生态地质环境勘探采样装置，包括驱动器1、勘探钻杆2、变速器3、环形钻锯4、上架板5、下架板6和升降器7，所述驱动器1安装在所述上架板5上；所述上架板5的四端分别通过一个所述升降器7与所述下架板6的四端连接；所述驱动器1传动连接所述勘探钻杆2；所述勘探钻杆2的上端转动连接在所述上架板5上；所述勘探钻杆2传动连接所述变速器3；所述变速器3连接在所述上架板5上；所述变速器3传动连接所述环形钻锯4；所述环形钻锯4固定连接在所述上架板5上；所述勘探钻杆2位于所述环形钻锯4的中间。本发明的一种露天矿山生态地质环境勘探采样装置，在进行土壤采样时，首先将本发明移动至相应的位置，然后将驱动器1和升降器7分别接电启动，驱动器1接电启动后可以带动勘探钻杆2进行工作，勘探钻杆2工作时可以带动环形钻锯4进行工作，升降器7启动后可以通过上架板5带动勘探钻杆2和环形钻锯4向下深入至底面进行土壤的采样工作，通过勘探钻杆2和环形钻锯4的配合，可以将土壤以土柱的形态从地面采出，使得土样的结构完整性较好；所述勘探钻杆2位于所述环形钻锯4的中间，勘探钻杆2最下端的水平高度低于环形钻锯4最下端的水平高度，使得勘探钻杆2首先钻入底面对土壤进行勘探，防止土壤内部具有较为坚硬岩石对环形钻锯4造成损伤。

实施例二

如图1-11所示，所述驱动器1包括内部设有减速器的伺服电机1a和电机座1b；所述伺服电机1a通过所述电机座1b安装在所述上架板5上；所述伺服电机1a的输出轴与所述勘探钻杆2传动连接。伺服电机1a接电启动后可以带动所述勘探钻杆2工作；伺服电机1a采用市场上购置的电机即可。

实施例三

如图1-11所示，所述勘探钻杆2包括上转座2a、下转座2b、钻杆本体2c、钻头2d、摩擦转轮2e、调节轮2f、第一蜗杆2g、第一蜗轮2h、短轴2i和截断杆2j；所述伺服电机1a的输出轴与所述上转座2a固定连接；所述上转座2a与所述下转座2b固定连接；所述下转座2b和所述钻头2d分别固定在所述钻杆本体2c的两端；所述摩擦转轮2e固定在所述钻杆本体2c上；所述摩擦转轮2e摩擦传动连接所述变速器3；所述调节轮2f固定在所述第一蜗杆2g上，所述第一蜗杆2g的两端分别转动连接在所述上转座2a和所述钻杆本体2c内部的底面上；所述调节轮2f位于所述上转座2a和所述下转座2b之间；所述第一蜗杆2g啮合传动连接两个所述第一蜗轮2h，两个所述第一蜗轮2h分别固定在一个所述短轴2i上，两个所述短轴2i对称转动在所述钻杆本体2c两侧的竖槽内，两个所述短轴2i分别固定连接一个所述截断杆2j，两个所述截断杆2j可转动至竖槽内。伺服电机1a接电启动后可以带动上转座2a转动，上转座2a转动可以带动下转座2b转动，下转座2b转动可以带动钻杆本体2c转动，钻杆本体2c转动可以带动摩擦转轮2e转动，摩擦转轮2e转动可以带动变速器3进行工作；所述钻杆本体2c转动可以带动钻头2d钻入土壤内部；转动调节轮2f可以带动第一蜗杆2g转动，第一蜗杆2g转动可以带动两个第一蜗轮2h转动，第一蜗轮2h转动可以带动两个短轴2i转动，两个短轴2i转动可以带动两个截断杆2j翻转展开，当两个截断杆2j展开至与钻杆本体2c垂直时，钻杆本体2c带动截断杆2j转动，可以对采取的土样的下端进行截断，进而带动土样以土柱的形态向上提出，使得土柱的完整性较好，土柱的下端由两个截断杆2j托起，土柱不会在上提的过程中断裂。

实施例四

如图1-11所示，所述截断杆2j的主体为三角形结构。截断杆2j的主体为三角形结构，使其在展开过程中和旋转截断土柱的过程中所受到的阻力较小。

实施例五

如图1-11所示，所述变速器3包括变速摩擦轮3a、轮轴3b、活动座板3c、固定座板3d、螺杆3e、转头3f、摩擦盘3g、外齿圈3h和u形架3i；所述摩擦转轮2e与所述变速摩擦轮3a垂直摩擦传动连接；所述变速摩擦轮3a固定在所述轮轴3b上；所述轮轴3b转动配合在所述活动座板3c上；所述活动座板3c滑动配合在所述上架板5的横向滑道内；所述螺杆3e转动配合在所述活动座板3c上；所述螺杆3e通过螺纹配合在所述固定座板3d上；所述固定座板3d固定在所述上架板5上；所述转头3f固定在所述螺杆3e上；所述变速摩擦轮3a垂直摩擦传动连接所述摩擦盘3g；所述摩擦盘3g的外端固定连接所述外齿圈3h；所述摩擦盘3g通过转轴转动连接在所述u形架3i上；所述u形架3i固定在所述上架板5上；所述外齿圈3h啮合传动连接所述环形钻锯4。所述变速器3用于配合摩擦转轮2e对环形钻锯4进行传动，摩擦转轮2e转动时可以带动变速摩擦轮3a转动，变速摩擦轮3a转动时可以带动摩擦盘3g转动，摩擦盘3g转动时可以带动外齿圈3h转动，外齿圈3h转动时可以带动环形钻锯4进行切割工作；所述变速摩擦轮3a与摩擦盘3g和摩擦转轮2e接触的位置可以进行调节，通过调节变速摩擦轮3a与摩擦盘3g和摩擦转轮2e接触的位置可以改变摩擦转轮2e转动一周带动摩擦盘3g转动的周数，根据土壤环境进行调节即可，当土壤较为松软，则带动摩擦盘3g较快旋转，提高带动环形钻锯4进行土柱切割的效率，当土样较为坚硬，则带动摩擦盘3g以低速旋转，防止环形钻锯4损伤，延长环形钻锯4的使用寿命；所述变速摩擦轮3a与摩擦盘3g和摩擦转轮2e接触的位置可以通过转动转头3f进行调节，转头3f转动时可以带动螺杆3e进行转动，螺杆3e转动时其与固定座板3d接触的位置发生变化，进而带动固定座板3d和活动座板3c之间的距离发生变化，进而带动活动座板3c在上架板5的横向滑道内滑动，通过活动座板3c带动变速摩擦轮3a和轮轴3b的位置发生变化，实现变速摩擦轮3a与摩擦盘3g和摩擦转轮2e接触的位置的调节。

实施例六

如图1-11所示，所述环形钻锯4包括内齿圈4a、卡挡环4b、限位托架4c、联动杆4d、底部设有锯齿的环形锯本体4e；所述外齿圈3h啮合传动连接所述内齿圈4a；所述内齿圈4a上固定连接所述卡挡环4b；所述卡挡环4b和所述内齿圈4a之间构成限位环槽；所述限位托架4c设有四个，四个所述限位托架4c的一端固定在所述上架板5上，下个所述限位托架4c的另一端滑动配合在限位环槽内；所述内齿圈4a的下端均匀环绕固定连接多根所述联动杆4d的一端，多根所述联动杆4d的另一端固定连接在所述环形锯本体4e上；所述钻杆本体2c的轴线与所述环形锯本体4e的轴线共线。外齿圈3h转动时可以带动内齿圈4a转动，内齿圈4a转动时可以带动多个联动杆4d进行旋转，多个联动杆4d旋转时可以带动底部设有锯齿的环形锯本体4e进行旋转，当底部设有锯齿的环形锯本体4e与土壤接触时，对土壤进行切割取样；在内齿圈4a和卡挡环4b旋转时通过四个限位托架4c的下端在卡挡环4b和所述内齿圈4a之间构成的限位环槽滑动，四个限位托架4c起到导向限位的作用。

实施例七

如图1-11所示，所述升降器7包括电动伸缩杆；所述电动伸缩杆的固定端固定在所述上架板5上；所述电动伸缩杆的活动端固定在所述下架板6上。电动伸缩杆的设置，用于带动上架板5和下架板6之间的距离进行调节，进而通过上架板5带动钻杆本体2c、钻头2d、环形锯本体4e向下深入土壤内部进行取样工作。

实施例八

如图1-11所示，所述的一种露天矿山生态地质环境勘探采样装置还包括稳固件8，所述稳固件8设有两个，两个所述稳固件8的上端分别连接在同一侧的两个所述电动伸缩杆的活动端上，两个所述稳固件8的下端分别连接在所述下架板6的两端；所述稳固件8包括升降横板8a、稳固钻杆8b、第二蜗轮8c、第二蜗杆8d、轴杆8e、齿轮8f、轴架8g、齿条8h和竖座8i；所述升降横板8a的两端分别固定在同一侧的两个所述电动伸缩杆的固定端上；所述稳固钻杆8b转动配合在所述升降横板8a上；所述稳固钻杆8b上固定连接所述第二蜗轮8c；所述第二蜗杆8d啮合传动连接所述第二蜗轮8c；所述第二蜗杆8d固定在两根所述轴杆8e之间，两根所述轴杆8e分别转动连接在一个所述轴架8g上，两个所述轴架8g对称固定在所述升降横板8a的两端；两根所述轴杆8e上分别固定连接一个所述齿轮8f；两个所述齿轮8f分别与两个所述齿条8h啮合传动连接；两个所述齿条8h对称固定在所述竖座8i的两端；所述竖座8i固定在所述下架板6上；所述下架板6的两端分别设有一个通孔，两个所述稳固钻杆8b位于两个通孔的内侧。所述稳固件8的设置，用于在钻土取样时，对本发明的整体进行辅助稳定；所述电动伸缩杆工作时，电动伸缩杆的固定端带动升降横板8a向下运动，升降横板8a通过两个轴架8g带动两个轴杆8e和两个齿轮8f向下运动，两个齿轮8f向上运动通过与两个齿条8h的啮合绕自身轴线进行转动，两个齿轮8f转动时通过两根轴杆8e带动第二蜗杆8d进行转动，第二蜗杆8d转动时可以带动第二蜗轮8c转动，第二蜗轮8c转动时可以带动稳固钻杆8b转动，稳固钻杆8b转动时在与土壤接触时更好的进入至土壤中，进而对本发明的整体进行稳定支撑。

实施例九

如图1-11所示，所述钻杆本体2c、钻头2d、环形锯本体4e和稳固钻杆8b皆采用钛合金制成。钻杆本体2c、钻头2d、环形锯本体4e和稳固钻杆8b的强度较高，提高取样效率，使用寿命较长。

实施例十

如图1-11所示，所述下架板6的四角分别固定连接一个行走轮9。行走轮9的设置，使本发明便于移动。

本发明的一种露天矿山生态地质环境勘探采样装置的工作原理：在进行土壤采样时，首先将本发明移动至相应的位置，然后将驱动器1和升降器7分别接电启动，驱动器1接电启动后可以带动勘探钻杆2进行工作，勘探钻杆2工作时可以带动环形钻锯4进行工作，升降器7启动后可以通过上架板5带动勘探钻杆2和环形钻锯4向下深入至底面进行土壤的采样工作，通过勘探钻杆2和环形钻锯4的配合，可以将土壤以土柱的形态从地面采出，使得土样的结构完整性较好；所述勘探钻杆2位于所述环形钻锯4的中间，勘探钻杆2最下端的水平高度低于环形钻锯4最下端的水平高度，使得勘探钻杆2首先钻入底面对土壤进行勘探，防止土壤内部具有较为坚硬岩石对环形钻锯4造成损伤。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。