权利要求
1.一种地质探矿用的钻探设备，包括钻孔机构，所述钻孔机构包括钻杆和驱动电机，所述驱动电机输出端安装所述钻杆，通过驱动所述钻杆转动以对目标地点进行钻探作业，其特征在于：还包括支撑框架和驱动机构，所述钻孔机构设置于所述支撑框架上并与之滑动连接，所述驱动机构安装于所述支撑框架上并与钻孔机构连接，进行钻探时，将所述支撑框架放置于目标地点，通过驱动机构控制钻孔机构沿支撑框架上下滑动，当钻孔机构沿支撑框架向下滑动时对目标地点进行钻孔。
2.根据权利要求1所述的地质探矿用的钻探设备，其特征在于：所述支撑框架包括竖框和设置于竖框底部的底框，所述竖框上平行设置有两导向杆，所述钻孔机构上设置有安装座，所述安装座上设置有与导向杆对应的导向筒，所述导向筒与导向杆滑动连接。
3.根据权利要求2所述的地质探矿用的钻探设备，其特征在于：所述驱动机构包括丝杆和螺母座，所述螺母座安装于安装座上，所述丝杆安装于竖框上，且位于两导向杆之间，所述丝杆与螺母座螺纹连接，通过转动丝杆以驱动钻孔机构滑动。
4.根据权利要求3所述的地质探矿用的钻探设备，其特征在于：所述驱动机构还包括驱动齿轮和驱动杆，所述竖框上安装有两块支撑板，两块支撑板之间转动安装所述驱动杆，所述驱动杆和丝杆的上端分别设置一驱动齿轮，两驱动齿轮啮合传动，通过转动所述驱动杆以带动丝杆转动。
5.根据权利要求4所述的地质探矿用的钻探设备，其特征在于：所述驱动机构还包括传动伞齿轮、传动杆和转盘，位于下侧的支撑板上安装所述传动杆，所述驱动杆的下端和传动杆靠近驱动杆的一端分别安装一传动伞齿轮，两传动伞齿轮相互啮合，所述传动杆远离驱动杆的一端固定设置转盘，所述转盘上设置有操作杆，所述操作杆沿转盘阵列设置多根。
6.根据权利要求5所述的地质探矿用的钻探设备，其特征在于：所述支撑框架还包括固定斜撑和可调斜撑，所述竖框与底框之间设置两根固定斜撑连接，竖框上位于固定斜撑的相对侧设置所述可调斜撑，所述可调斜撑与竖框铰接，所述可调斜撑包括可调套筒和可调柱脚，二者螺纹连接。
7.根据权利要求2-6任一所述的地质探矿用的钻探设备，其特征在于：所述支撑框架还包括钻孔导向机构，所述钻孔导向机构设置于底框上，其包括底板和安装于底板上的导向管，且导向管贯穿所述底板，所述钻杆沿导向管伸入目标地点进行打孔。
8.根据权利要求7所述的地质探矿用的钻探设备，其特征在于：所述导向管的两端分别设置一块底板，所述底板分别固定于底框的上下两侧。
9.根据权利要求3所述的地质探矿用的钻探设备，其特征在于：所述安装座包括L型板和设置于其一侧上下两端的加强条，所述加强条的两端分别设置所述导向筒，两导向筒之间的加强条上设置所述螺母座。
10.根据权利要求6所述的地质探矿用的钻探设备，其特征在于：位于转盘所在一侧的固定斜撑和底框、竖框之间的空间内设置有挡泥板。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及一种地质探矿用的钻探设备，属于地质勘察技术领域。
背景技术
[0002]随着
新能源汽车和
储能系统的快速发展，能源金属的需求将持续增长。新能源电池金属材料主要包括
锂、
钴、
镍、
锰、铬等。这些金属在能源的生产、储存和传输过程中发挥着关键作用，这些金属是
锂电池正极材料(如三元材料、
磷酸铁锂)的核心成分，直接影响电池能量密度和安全性。目前锂、钴、镍、锰均以矿石或伴生矿为主要来源，锂资源主要从
锂矿石(如锂辉石、锂云母)和盐湖卤水中提取，钴主要作为伴生矿存在于
铜、镍、铁等硫化矿床中，需通过矿石冶炼提取，
镍资源以硫化
镍矿和红土镍矿为主，需通过矿石加工获得，锰资源主要依赖
锰矿石开采，包括碳酸锰矿、氧化锰矿等。而地质探矿是锂、钴、镍、锰矿或伴生矿提锂、钴、镍、锰产业可持续发展的核心前提。
[0003]锂、钴、镍、锰作为现代工业(尤其是新能源、高端制造领域)的核心原材料，其资源供给高度依赖矿石或伴生矿开发。通过加强成矿理论研究、技术创新和战略资源储备，可显著提升资源自给能力，支撑经济高质量发展。
[0004]地质探矿需要用到钻探设备，钻探设备是地质探矿的核心工具，贯穿从样本采集到资源评价的全流程，其技术进步直接影响锂、钴、镍等紧缺矿产的勘探效率与开发安全。现有的钻探设备通常为固定结构，直接置放于地面，稳定性相对较差，对复杂的作业环境适应性较差，不便于安装调整，当安置于待打孔钻探处后，很容易在使用过程中导致装置偏移，使用较为不便，复杂地质条件适应性不足。而在钻探打孔过程中，钻头以及传动杆高速旋转容易带出碎石迸溅(如将钻头外侧或将螺旋传动杆上的的石块或土壤击飞、甩出等)，导致击中附近的人员，造成不必要的损伤或衣服脏污，使用体验感差。此外，自动化钻机需专业人员操作，甚至需要多人同时操作，不当操作易导致效率降低或设备故障，设备维护依赖专业技术团队，偏远地区维护成本高且响应周期长，操作复杂度高与维护困难。
发明内容
[0005](一)要解决的技术问题
[0006]本发明要解决的技术问题是解决现有的钻探设备在成本控制、技术适配性、智能化水平等方面存在显著短板，亟需通过技术研发提升探矿综合能力的问题。
[0007](二)技术方案
[0008]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种地质探矿用的钻探设备，包括钻孔机构，所述钻孔机构包括钻杆和驱动电机，所述驱动电机输出端安装所述钻杆，通过驱动所述钻杆转动以对目标地点进行钻探作业。其还包括支撑框架和驱动机构，所述钻孔机构设置于所述支撑框架上并与之滑动连接，所述驱动机构安装于所述支撑框架上并与钻孔机构连接，进行钻探时，将所述支撑框架放置于目标地点，通过驱动机构控制钻孔机构沿支撑框架上下滑动，当钻孔机构沿支撑框架向下滑动时对目标地点进行钻孔。
[0009]进一步，所述支撑框架包括竖框和设置于竖框底部的底框，所述竖框上平行设置有两导向杆，所述钻孔机构上设置有安装座，所述安装座上设置有与导向杆对应的导向筒，所述导向筒与导向杆滑动连接。
[0010]进一步，所述驱动机构包括丝杆和螺母座，所述螺母座安装于安装座上，所述丝杆安装于竖框上，且位于两导向杆之间，所述丝杆与螺母座螺纹连接，通过转动丝杆以驱动钻孔机构滑动。
[0011]进一步，所述驱动机构还包括驱动齿轮和驱动杆，所述竖框上安装有两块支撑板，两块支撑板之间转动安装所述驱动杆，所述驱动杆和丝杆的上端分别设置一驱动齿轮，两驱动齿轮啮合传动，通过转动所述驱动杆以带动丝杆转动。
[0012]进一步，所述驱动机构还包括传动伞齿轮、传动杆和转盘，位于下侧的支撑板上安装所述传动杆，所述驱动杆的下端和传动杆靠近驱动杆的一端分别安装一传动伞齿轮，两传动伞齿轮相互啮合，所述传动杆远离驱动杆的一端固定设置转盘，所述转盘上设置有操作杆，所述操作杆沿转盘阵列设置多根。
[0013]进一步，所述支撑框架还包括固定斜撑和可调斜撑，所述竖框与底框之间设置两根固定斜撑连接，竖框上位于固定斜撑的相对侧设置所述可调斜撑，所述可调斜撑与竖框铰接，所述可调斜撑包括可调套筒和可调柱脚，二者螺纹连接。
[0014]进一步，所述支撑框架还包括钻孔导向机构，所述钻孔导向机构设置于底框上，其包括底板和安装于底板上的导向管，且导向管贯穿所述底板，所述钻杆沿导向管伸入目标地点进行打孔。
[0015]更进一步，所述导向管的两端分别设置一块底板，所述底板分别固定于底框的上下两侧。
[0016]更进一步，所述安装座包括L型板和设置于其一侧上下两端的加强条，所述加强条的两端分别设置所述导向筒，两导向筒之间的加强条上设置所述螺母座。
[0017]更进一步，位于转盘所在一侧的固定斜撑和底框、竖框之间的空间内设置有挡泥板。
[0018](三)有益效果
[0019]本发明的上述技术方案具有如下优点：
[0020]本发明可降低操作难度、减少人工投入、提高作业效率，且钻探稳定，便于探矿作业工作的顺利有序开展;可实现高效、精准的钻探作业。滑动配合部件强制约束钻杆运动轨迹，显著降低钻孔偏移风险，提高地质数据采集的准确性，作业精度高。驱动机构可实时调节钻杆下压力度，避免因钻压不均导致的钻头磨损或卡钻问题，压力控制精准。框架式支撑结构通过刚性连接吸收钻探振动，延长电机、轴承等关键部件的使用寿命。
[0021]可调斜撑通过螺纹调节适应倾斜地面，避免钻探振动导致框架变形移位。导向杆-丝杆并行布局，两导向杆与居中丝杆构成三点约束，抑制钻孔机构的横向偏移，提升钻杆运动轨迹精度。伞齿轮换向传动，将水平旋转转为垂直轴向运动，适应狭小空间操作。挡泥板阻挡飞溅物，隔离钻杆与操作区域，降低人员接触旋转部件的风险。
[0022]本发明设备通过刚性框架、多级导向和模块化传动设计，兼顾精度、效率与适应性，显著提升复杂地质条件下的钻探作业效能。
[0023]除了上述所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它的附图。
[0025]图1为本发明操作侧轴测图示意图。
[0026]图2为本发明操作侧相对侧轴测图示意图。
[0027]图3为本发明安装座等装配示意图。
[0028]图中：1、钻杆;2、驱动电机;3、竖框;4、底框;5、导向杆;6、安装座;7、导向筒;8、丝杆;9、螺母座;10、驱动齿轮;11、驱动杆;12、支撑板;13、传动伞齿轮;14、传动杆;15、转盘;16、操作杆;17、固定斜撑;18、可调斜撑;19、可调套筒;20、可调柱脚;21、底板;22、导向管;23、L型板;24、加强条;25、挡泥板。
具体实施方式
[0029]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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的一部分实施例，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的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。
[0030]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，若用到术语“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。
[0031]实施例1
[0032]如图1和2所示，一种地质探矿用的钻探设备，包括具有旋转钻进功能的钻孔机构，所述钻孔机构包括可实施切削动作的钻杆1和为该杆状钻具提供旋转动力的驱动电机2，所述驱动电机2输出端以机械连接方式与所述钻杆1的端部相连接，通过驱动所述钻杆1转动以对目标地点进行钻探作业。其还包括用于承载钻孔机构的支撑框架和驱动机构，所述钻孔机构设置于所述支撑框架上并与之滑动连接，所述钻孔机构通过滑动配合部件以可垂直移动的方式安装在所述框架式支撑结构上，所述驱动机构安装于所述支撑框架上并与钻孔机构连接，通过所述驱动机构可以控制钻孔机构上下滑动。当实施地质钻探作业时进行钻探时，首先将所述支撑框架稳定安置在预设的钻探位置表面，通过驱动机构控制钻孔机构沿支撑框架上下滑动，当钻孔机构沿支撑框架向下滑动时对目标地点进行钻孔。本实施例中，还可将钻孔机构通过刚性联轴器将驱动电机2的旋转动力直接传递至钻杆1，形成高效的扭矩传输路径。还可在钻杆1末端配置硬质合金切削齿，在旋转下压过程中形成复合钻进动作，兼具冲击破碎与切削剥离功能，可适应不同硬度岩层。此外，支撑框架还可采用快速拆装接口。
[0033]本实施例中，通过驱动电机2与钻杆1的机械连接，为钻具提供高扭矩旋转动力，实现对岩层、土壤等地质结构的切削破碎功能，适应不同硬度的地质条件。钻孔机构与支撑框架通过滑动配合部件连接，驱动机构可精准调节钻杆1的垂直位移，确保钻探过程中钻具始终沿预设垂直方向运动，避免钻孔偏斜。支撑框架作为设备基础结构，通过刚性材料(如钢结构)和地面固定装置提供稳定承载平台，有效分散钻探作业产生的振动和反作用力，防止设备倾覆。驱动机构(如液压缸、齿轮齿条或电机丝杠)可实现钻孔机构的自动化升降控制，减少人工干预，适应连续钻进或分层取样需求。
[0034]采用本实施例可降低操作难度、减少人工投入、提高作业效率，且钻探稳定，便于探矿作业工作的顺利有序开展;可实现高效、精准的钻探作业。滑动配合部件强制约束钻杆1运动轨迹，显著降低钻孔偏移风险，提高地质数据采集的准确性，作业精度高。驱动机构可实时调节钻杆1下压力度，避免因钻压不均导致的钻头磨损或卡钻问题，压力控制精准。支撑框架的固定式安装允许设备在同一位置快速复位，适用于多点钻探或分层取样需求。驱动电机2与钻杆1直接连接，减少传动损耗，提升能量利用率，缩短单孔钻进时间。框架式支撑结构通过刚性连接吸收钻探振动，延长电机、轴承等关键部件的使用寿命。模块化设计便于拆分运输，适用于野外复杂地形;框架结构可扩展附加装置(如泥浆循环系统)，兼容多种钻探工艺。驱动机构可与自动化控制系统集成，实现远程操作，降低人员在高压、粉尘环境下的暴露风险。
[0035]可以理解的是，本实施例除了适用于矿产勘探中的岩芯取样，在工程地质勘察的土层分析、环境监测井的快速成孔、地质灾害预警的深层监测点布设等也同样适用。
[0036]实施例2
[0037]本实施例是在实施例1的基础上，对支撑框架结构的进一步优化，具体为：
[0038]所述支撑框架包括竖框3和设置于竖框3底部的底框4，二者分别采用矩管焊接组装而成，所述竖框3上平行设置有两导向杆5，所述钻孔机构上设置有安装座6，所述安装座6上设置有与导向杆5对应的导向筒7，所述导向筒7与导向杆5滑动连接，具体为所述导向杆5穿插于所述导向筒7中，从而实现钻孔机构与支撑框架的滑动连接。
[0039]实施例3
[0040]本实施例是在实施例2的基础上，对驱动机构结构的进一步优化，具体为：
[0041]所述驱动机构包括丝杆8和螺母座9，所述螺母座9安装于安装座6上，所述丝杆8安装于竖框3上，且位于两导向杆5之间，所述丝杆8与螺母座9螺纹连接，通过转动丝杆8以驱动钻孔机构滑动。通过丝杆8与螺母座9的螺纹配合，将旋转运动转化为直线运动，实现钻孔机构垂直方向的精准升降控制。丝杆8的刚性结构可承受钻探作业中的高轴向负载，确保升降过程的稳定性。
[0042]所述驱动机构还包括驱动齿轮10和驱动杆11，所述竖框3上安装有两块支撑板12，两块支撑板12之间转动安装所述驱动杆11，所述驱动杆11和丝杆8的上端分别设置一驱动齿轮10，两驱动齿轮10啮合传动，通过转动所述驱动杆11以带动丝杆8转动。驱动杆11与丝杆8上端的驱动齿轮10啮合传动，实现动力从驱动杆11向丝杆8的高效传递。齿轮啮合设计可避免传动打滑，提升动力传输效率，同时降低机械磨损。
[0043]所述驱动机构还包括传动伞齿轮13、传动杆14和转盘15，位于下侧的支撑板12上安装所述传动杆14，所述驱动杆11的下端和传动杆14靠近驱动杆11的一端分别安装一传动伞齿轮13，两传动伞齿轮13相互啮合，所述传动杆14远离驱动杆11的一端固定设置转盘15，所述转盘15上设置有操作杆16，所述操作杆16沿转盘15阵列设置多根。传动杆14与驱动杆11末端的伞齿轮啮合，将传动杆14的水平轴向旋转转换为驱动杆11的垂直轴向旋转，实现操作方向的灵活调整。伞齿轮的直角传动特性简化了设备空间布局。转盘15上阵列分布的多根操作杆16提供杠杆式手动操作接口，操作人员可通过转动转盘15间接控制丝杆8运动，适应精细调节需求。
[0044]本实施例丝杆8传动机构通过螺纹副的连续接触，消除传统链条/液压升降的间隙误差，垂直位移精度可达毫米级。双导向杆5与丝杆8的并行布局(位于两导向杆5之间)形成三点支撑结构，有效抑制钻探振动引起的机构偏移。齿轮啮合传动比恒定，配合伺服电机或手动操作可实现匀速升降，避免液压系统因油温变化导致的速率波动。伞齿轮传动损耗低于皮带或蜗轮蜗杆结构，传动效率提升。转盘15的多操作杆16设计便于多角度操作，便于不同站位人员控制。
[0045]实施例4
[0046]本实施例是在实施例3的基础上，对支撑框架结构的进一步优化，具体为：
[0047]所述支撑框架还包括固定斜撑17和可调斜撑18，所述竖框3与底框4之间设置两根固定斜撑17连接，增加二者之间的支撑稳定性和提高整个支撑框架的底部稳定。竖框3上位于固定斜撑17的相对侧设置所述可调斜撑18，所述可调斜撑18与竖框3铰接(常规技术手段即可)，可实现可调斜撑18的角度调节，便于不同的施工环境固定所述支撑框架，所述可调斜撑18包括可调套筒19和可调柱脚20，二者螺纹连接，从而使得可调斜撑18长度可调。通过角度可调、长度可调的可调斜撑18的设置，使得支撑框架对于复杂野外探矿作业环境的适应性更强。
[0048]实施例5
[0049]本实施例是在实施例4的基础上，对支撑框架结构的进一步优化，具体为：
[0050]所述支撑框架还包括钻孔导向机构，所述钻孔导向机构设置于底框4上，其包括底板21和安装于底板21上的导向管22，且导向管22贯穿所述底板21，所述钻杆1沿导向管22伸入目标地点进行打孔。
[0051]本实施例中，所述导向管22的两端分别设置一块底板21，所述底板21分别固定于底框4的上下两侧，增加钻孔导向机构的结构强度。
[0052]导向管22贯穿底板21并垂直于地面安装，为钻杆1提供刚性运动轨道，强制约束钻杆1的钻进方向，消除因地质软硬不均或钻头偏摆导致的钻孔倾斜问题，确保钻孔垂直度误差小。导向管22与钻杆1间隙配合(通常为0.5-1mm)，既允许钻杆1高速旋转，又通过管壁摩擦阻尼抑制钻杆1横向振动，降低钻头异常磨损概率，延长钻杆1使用寿命。底板21通过螺栓或卡扣固定于底框4，可快速拆装。底板21与导向管22一体化设计减少独立导向支架的使用，降低设备复杂度，同时通过底框4刚性连接增强整体抗扭能力，适用于崎岖地形作业。强制垂直导向避免钻孔偏斜导致的岩芯取样失真或数据采集误差，尤其适用于需要高精度地层分析的矿产勘探场景。底框4与地面接触面设计防滑纹或锚固接口，增强设备在斜坡或松软地面的稳定性。
[0053]实施例6
[0054]本实施例是在实施例5的基础上，对安装座6结构的进一步优化，具体为：
[0055]如图3所示，所述安装座6包括L型板23(或C型板)和设置于其一侧上下两端的加强条24，增强安装座6的结构强度和承载能力，便于驱动电机2的安装设置，所述加强条24的两端分别设置所述导向筒7，两导向筒7之间的加强条24上设置所述螺母座9，确保传动稳定。
[0056]本实施例中，位于转盘15所在一侧的固定斜撑17和底框4、竖框3之间的空间内设置有挡泥板25，防止钻探过程中泥土和石块等飞溅影响工作人员施工。
[0057]操作使用过程：先将钻探设备放置到目标地点，使底框4与地面尽可能贴合，打开并调整可调斜撑18，确保支撑框架稳定。开启驱动电机2使钻杆1高速旋转，同时缓慢转动转盘15驱动丝杆8下压，通过导向筒7沿导向杆5滑动，控制钻孔机构匀速下移，钻杆1沿导向管22切入地层。实时监测钻进深度;遇硬岩层时可通过转盘15增大下压力，松散地层则降低转速以防止塌孔。完成钻孔后，反转转盘15驱动丝杆8上升，将钻孔机构提升至初始位置，关闭驱动电机2，清理钻杆1及导向管22内的岩屑，运输至下一作业点。
[0058]此外，在发明的描述中，除非另有说明，若用到术语“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，若用到术语“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，若用到术语“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。
[0059]上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
说明书附图(3)
声明：
“地质探矿用的钻探设备” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：地质探矿用的钻探设备
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