对于数据进行分析调理后传递给A/D转换单片机模块，A/D转换单片机模块将转换的数学信号通过通信电路模块输出或者传送到存储模块内，将数据都储存起来，开关电路模块的采集指令由A/D转换单片机模块发出。
[0037]如图2、图3和图10所示，所述扩孔段2的长度为280_320mm，在扩孔段2距小端1/3的位置处沿圆周等距设有三个截面为梯形的出水口 2-3，在出口上设有杠杆式活动舌2-4，并在下钻过程中杠杆式活动舌闭合，上提过程中杠杆式活动舌张开，下行时活动舌闭合，上行时活动舌张开，可以使泥浆和水可以从该出水口 2-3快速排出，进入钻孔内。
[0038]本发明工作时:通过钻机驱动钻头转动向土层钻进时，通过旋转切土刀头段I和环形切刀2-1切土，钻头的旋转切土刀头段I破除标准取样管外土层，通过螺旋扩孔段2挤压成孔，在钻进时标准静压取样管2-2过平面轴承6的转换始终保持直线静压下切，开始取样，土样通过静压取样管2-2进入钢化玻璃(或陶瓷)直流电场扫描管内，当土样到达钢化玻璃(或陶瓷)直流电场扫描管顶时，上部的内螺旋切样管3-1将高出的土柱切割提升到储样管4-1内存留；整个过程中可以通过传感器按程序设定的模式，记录每回次进尺地层从上至下的物理特性与力学特性的变化电特征参数；通过比对试验建立电特性参数与土的物理特性之间的关系、标准取样管的阻力与土的力学指标之间的关系，可直接用于划分地层与推算各层土的物理力学指标；每回次进尺标准取样管留存一个原状试样；每回次结束只需分别打开上盖段5与旋转切土刀头段I即可取出储样管4-1与静压取样管2-2取出原土样和经过切割后的土样。
【主权项】
1.一种尾矿钻探多功能钻头，包括金属外管，其特征在于:所述金属外管从钻头的头端向尾端依次包括旋转切土刀头段(1)、扩孔段(2)、切样测量段(3)、储样段(4)和上盖段(5)，金属外管的各段之间通过丝扣完全钢性连接，在旋转切土刀头段(I)和扩孔段(2)的外壁刻有正向螺纹，在上盖段(5)的外壁刻有反向螺纹，在储样段⑷内设有储样管(4-1)，所述储样管(4-1)通过多个支架(4-2)固定在储样段内，其上端通过储样管帽(4-3)固定在上盖段(5)内；在扩孔段(2)内设有标准取样管，所述标准取样管是由环形切刀(2-1)和静压取样管(2-2)组成，静压取样管(2-2)两端分别通过平面轴承￠)固定在扩孔段(2)内，环形切刀(2-1)通过丝扣连接在静压取样管(2-2)的前端，其环形刀口伸出旋转切土刀头段(I)，并在钻头转动过程中通过静压取样管(2)静压环形切刀(2-1)取样；在切样测量段(3)内设有螺旋切样管(3-1)，所述螺旋切样管(3-1)上端与储样管(4-1)密封连通，下端通过缓冲管(3-2)与静压取样管(2-2)连通。
2.根据权利要求1所述的一种尾矿钻探多功能钻头，其特征在于:在切样测量段(3)与储样段(4)连接的端口设有环形盖板(7)，环形盖板(7)的外缘与切样测量段(3)外管内壁密封连接，内缘与螺旋切样管(3-1)的外壁密封连接，在环形盖板(7)上开设有至少两个上导流泥浆孔(7-1);在缓冲管(3-2)的下端套设有环形的轴力转换测量模块(9)，在轴力转换测量模块(9)上开设有与环形盖板(7)对应的下导流泥浆孔(7-2)，所述轴力转换测量模块(9)与环形盖板(7)在测量段外管与螺旋切样管(3-1)、缓冲管(3-2)之间形成一个环形密封腔体(3-3)，在环形密封腔(3-3)内设有与泥浆孔个数相等的泥浆管(10)，每根泥浆管(10)上端通过环形盖板(7)上对应的上导流泥浆孔(7-1)通向储样段的泥浆输送腔，下端通过轴力转换测量模块(9)上对应的下导流泥浆孔(7-2)通向扩孔段(2)的泥浆输送腔，且泥浆管通入泥浆导流孔的部分其外管壁与泥浆孔的内壁密封连接；所述缓冲管(3-2)采用带电极(8-1)的钢化玻璃或陶瓷直流电场扫描管，在环形密封腔体(3-3)内还设有低功耗检测存储传输电路模块和移动电源，在轴力转换测量模块(9)的压力腔设有压力传感器，在轴力转换测量模块(9)内设有与泥浆相通的孔，并在孔内壁设有温度传感器和液位传感器，所述电极(8-1)、压力传感器、温度传感器和液位传感器的信号输出端均与低功耗检测存储传输电路模块的信号输入端连接，在切样测量段(3)的金属管外壁上设有数据传输口(11)和充电端口(12)。
3.根据权利要求1或2所述的一种尾矿钻探多功能钻头，其特征在于:所述旋转切土刀头段(1)、扩孔段(2)和上盖段(5)的金属外管均为圆台状管体，在旋转切土刀头段(I)的小端口均匀焊接有6-8个六边柱状合金或人造金刚石，旋转切土刀头段(I)的大口端管径与扩孔段(2)的小口端管径相同，并通过丝扣连接在扩孔段(2)的小口端；切样测量段(3)和储样段(4)均为圆柱形直管，其管径与扩孔段(2)和上盖段(5)的大口端管径相同，且切样测量段(3)通过丝扣连接在扩孔段(2)的大口端，储样段(4)通过丝扣连接在上盖段(5)的大口端，在上盖段(5)的小口端设有与钻杆连接的螺孔(5-1);所述整个钻头的金属外管管臂厚度为8-10mm，两相邻管段连接丝扣长度20_30mm。
4.根据权利要求2所述的一种尾矿钻探多功能钻头，其特征在于:所述轴力转换测量模块(9)包括环形模块(9-1)和环形密封盖(9-2)，在环形模块(9-1)的环形部分内设有至少三个活塞，每个活塞的活塞腔(9-3)在环形模块(9-1)的上端面对应开设有腔口，在环形模板(9-1)的上端面开设有多条用于将多个活塞腔(9-3)相互连通的凹槽状通道(9-4)，所述环形密封盖(9-2)密封盖合在环形模块(9-1)的上端面，将多个活塞腔(9-3)完全密封；所述每个活塞的活塞杆(9-5)下端通过环形底盘(9-6)固定在与扩孔段(2)连接处的平面轴承(6)上；在环形密封盖(9-2)和环形模块(9-1)对应多个活塞之间的位置处，开设有相互对应的下导流泥浆孔(7-2);所述压力传感器设置在活塞腔(9-3)内。
5.根据权利要求3所述的一种尾矿钻探多功能钻头，其特征在于:所述扩孔段(2)的长度为为280-320mm，在扩孔段(2)距小端1/3的位置处沿圆周等距设有三个截面为梯形的出水口(2-3)，在出口上设有杠杆式活动舌(2-4)，并在下钻过程中杠杆式活动舌闭合，上提过程中杠杆式活动舌张开。
6.根据权利要求1或2或4或5所述的一种尾矿钻探多功能钻头，其特征在于:所述缓冲管(3-2)是由带电极(8-1)的钢化玻璃或陶瓷直流电场扫描管封装在不锈钢封装管(8)内形成的。
7.根据权利要求1或2或4或5所述的一种尾矿钻探多功能钻头，其特征在于:所述储样管(4-1)采用塑料管或不锈钢管，一端与切样测量段(3)的内螺旋切样管(3-1)插接，内螺旋切样管(3-1)内表面焊接螺旋切土刀，另一端通过储样管帽(4-3)固定，在储样管帽(4-3)的顶端设有单向阀(4-4);设置在储样管(4-1)与储样段(4)外管之间的支架(4-2)采用塑料或橡胶材料制成，并通过多个弹性支架(4-2)将其固定在储样段(4)的中轴线上，多个弹性支架(4-2)的分布间距为500-600mm。
8.根据权利要求1或2或4或5所述的一种尾矿钻探多功能钻头，其特征在于:所述环形切刀(2-1)的刀口内径为61.8mm-65mm，刃角10度，其前端伸出旋转切土刀头段(I)10mm-30mm;所述静压取样管(2_2)是由两个半圆管构成，内径与土工试验标准环刀的外径一致，两端通过带丝扣的不锈钢平面轴承(6)将两个半圆管锁成一体，并通过两个平面轴承(6)将其固定在扩孔段(2)的中心轴线上。
9.根据权利要求2所述的一种尾矿钻探多功能钻头，其特征在于:所述数据传输口(II)和充电端口(12)开设在对应低功耗检测存储传输电路模块的外管壁上，并在外部设有高强钢化玻璃密封窗盖(13)。
【专利摘要】本发明提供一种尾矿钻探多功能钻头。所述钻头包括金属外管，其特征在于：金属外管从钻头的头端向尾端依次包括旋转切土刀头段、扩孔段、切样测量段、储样段和上盖段，在储样段内设有储样过多个支架固定在储样段内；在扩孔段内设有标准取样管，所述标准取样管是由环形切刀和静压取样管组成，静压取样管两端分别通过平面轴承固定在扩孔段内，环形切刀设置在静压取样管的前端，其环形刀口伸出旋转切土刀头段；在切样测量段内设有螺旋切样管，螺旋切样管上端与储样管密封连通，下端通过缓冲管与静压取样管连通。本发明结构简单，使用方便，在回转钻进的同时可以静压取样，并通过传感器记录每回次进尺地层从上至下的物理特性与力学特性的变化特征。
【IPC分类】E21B49-00, E21B10-00, E21B49-02
【公开号】CN104612676
【申请号】CN201510046075
【发明人】陈定安, 于沉香, 陈洪全
【申请人】中冶集团武汉勘察研究院有限公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月29日