一种野外矿产样品取样装置

技术领域

本发明涉及采矿技术领域，具体为一种野外矿产样品取样装置。

背景技术

矿产，泛指一切埋藏在地下(或分布于地表的、或岩石风化的、或岩石沉积的)可供人类利用的天然矿物或岩石资源。矿产可分为金属、非金属、可燃有机等类别，是不可再生资源。矿产资源的分类，主要有：根据矿产的成因和形成条件，分为内生矿产、外生矿产和变质矿产；根据矿产的物质组成和结构特点，分为无机矿产和有机矿产；根据矿产的产出状态，分为固体矿产、液体矿产和气体矿产；根据矿产特性及其主要用途，分为能源矿产、金属矿产、非金属矿产和水气矿产。

野外矿产在开采前，都需要进行取样，以判断矿产的丰富性，现有的方式基本还是采用钻探技术，如中国专利CN106226122A公开了一种用于矿产样品的新型取样装置，通过升降钻头实现对地下土壤的取样，但此类装置存在一些问题，如钻头在钻到坚硬岩层时很容易损坏，且钻孔时带出的泥土会堆积在洞边，堆积一定高度后便会回填，后续反转取出钻头时，大部分土壤还是回到洞内，取样不便，其钻探的深度也很有限。

中国专利CN106198109A公开了一种铝土矿矿产勘查用取样装置，利用驱动凸轮筒来实现蓄能弹簧钢片的蓄能，并结合高频冲击器进行共振冲击，可以实现快速的对铝土矿进行取样，提高了取样效率。通过高速振动冲击土壤的方式进行取样，其取样深度相比于钻探方式更浅，仅适用于对浅层坚硬岩石层取样。

综上所述，现有矿产的取样装置还存在很多问题，影响了取样的精确性。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种野外矿产样品取样装置，解决了现有钻探装置的钻头易被岩石损坏，取样也较为麻烦，同时现有取样设备均存在取样深度有限，取样不够准确的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种野外矿产样品取样装置，包括通过螺栓固定连接在地面的机架、机架内侧升降设置的钻孔驱动机构、钻孔驱动机构底部可拆式固定连接的钻杆以及取样机构，所述机架包括四组侧支撑架，且四组侧支撑架的顶端之间转动连接有第一稳定环，四组所述侧支撑架中间段的内侧转动连接有斜撑架，且四根斜撑架之间转动连接有第二稳定环，所述第一稳定环和第二稳定环内侧的四角之间贯穿有导向杆，且钻孔驱动机构滑动设置在四根导向杆之间，所述导向杆的底端固定连接有插入地下的定位锥。

四根所述导向杆之间且位于第二稳定环的下方转动设置有分散机构，所述分散机构包括转筒，所述转筒侧面的顶部固定连接有凸环，所述导向杆的表面且位于凸环的底部固定连接有支撑座，所述转筒的内侧固定连接有多组推料板，所述转筒外表面的中间固定连接有齿环。

所述分散机构的一侧设置有固定连接在地面的挡泥座，所述挡泥座的内部固定连接有电机，所述电机输出轴的左端固定连接有与齿环相啮合的齿轮。

优选的，所述转筒的底部与地面保留10-12cm间距，且挡泥座的顶部高于转筒的底部，所述推料板的底部突出转筒且贴近地面。

优选的，所述取样机构包括设置在机架一侧的泵组件，且泵组件的内部设置有抽污泵和高压泵，高压泵的输出端连通有充水管，所述充水管的输出端连通有水刀喷头，且水刀喷头的外部固定连接有挡泥罩。

优选的，抽污泵的进水口连通有抽水管，且抽水管的底端与挡泥罩的顶部连通，所述充水管和抽水管之间且位于地面通过固定座固定连接，所述固定座的底部固定连接有插入地下的定位钉。

优选的，所述泵组件左侧的顶部固定连接有高压泵进水口连通的管道接头，抽污泵的出水口连通有出水管，且出水管的一端连通有样品收集筒。

优选的，所述样品收集筒包括筒体，且筒体的左端螺纹连接有与出水管连通的端盖，所述筒体前后两侧的底部均固定连接有稳定块，所述筒体的顶部均匀开设有渗水孔。

优选的，所述第一稳定环的四边且位于侧支撑架顶端的内侧固定连接有限位环，所述导向杆的表面套设有一侧开口的弹性支撑管，且弹性支撑管的外表面固定连接有把手。

优选的，所述侧支撑架包括与第一稳定环转动连接的第一支撑架以及与斜撑架转动连接的第二支撑架，所述第一支撑架与第二支撑架之间滑动连接，且第一支撑架与第二支撑架之间贯穿有定位销，所述第二支撑架为匚字型型钢，且斜撑架可转入第二支撑架内部，所述第二支撑架的底端固定连接有底盘。

优选的，所述钻孔驱动机构包括套设在四根导向杆外部的滑动盘，且滑动盘的内部滑动贯穿有钻孔机箱，所述钻孔机箱的输出端固定连接有钻杆固定套，且钻杆固定套与钻杆的顶端之间通过螺栓固定连接。

优选的，所述钻孔机箱的顶部固定连接有搭接盘，且搭接盘底部的四边均固定连接有贯穿滑动盘的插杆，所述搭接盘的顶部固定连接有吊耳。

(三)有益效果

本发明提供了一种野外矿产样品取样装置。与现有技术相比，具备以下有益效果：

(1)、该野外矿产样品取样装置，通过在机架包括四组侧支撑架，且四组侧支撑架的顶端之间转动连接有第一稳定环，四组侧支撑架中间段的内侧转动连接有斜撑架，且四根斜撑架之间转动连接有第二稳定环，第一稳定环和第二稳定环内侧的四角之间贯穿有导向杆，且钻孔驱动机构滑动设置在四根导向杆之间，导向杆的底端固定连接有插入地下的定位锥，侧支撑架包括与第一稳定环转动连接的第一支撑架以及与斜撑架转动连接的第二支撑架，第一支撑架与第二支撑架之间滑动连接，且第一支撑架与第二支撑架之间贯穿有定位销,第二支撑架为匚字型型钢，且斜撑架可转入第二支撑架内部，第二支撑架的底端固定连接有底盘，通过设置四组侧支撑架配合四根斜撑架撑住上下两组稳定环，其内纵向贯穿导向杆后，即可构成稳定牢固的框架，使钻探机构可稳定的向下滑动钻孔，而侧支撑架可伸缩，还可适应崎岖不平的地面，在不使用装置时，机架还可快速收缩起来，减小占用空间，使用更方便。

(2)、该野外矿产样品取样装置，通过在四根导向杆之间且位于第二稳定环的下方转动设置有分散机构，分散机构包括转筒，转筒侧面的顶部固定连接有凸环，导向杆的表面且位于凸环的底部固定连接有支撑座，转筒的内侧固定连接有多组推料板，转筒外表面的中间固定连接有齿环，分散机构的一侧设置有固定连接在地面的挡泥座，挡泥座的内部固定连接有电机，电机输出轴的左端固定连接有与齿环相啮合的齿轮，转筒的底部与地面保留10-12cm间距，且挡泥座的顶部高于转筒的底部，推料板的底部突出转筒且贴近地面，通过设置分散机构罩在钻杆钻孔位置的外围，在电机驱动其转动时，可将被钻杆推出的土壤沙石向外推出，使其不会大量堆积在洞口处，避免可泥土重新落回洞内，同时也方便了取样。

(3)、该野外矿产样品取样装置，通过使取样机构包括设置在机架一侧的泵组件，且泵组件的内部设置有抽污泵和高压泵，高压泵的输出端连通有充水管，充水管的输出端连通有水刀喷头，且水刀喷头的外部固定连接有挡泥罩，抽污泵的进水口连通有抽水管，且抽水管的底端与挡泥罩的顶部连通，充水管和抽水管之间且位于地面通过固定座固定连接，的底部固定连接有插入地下的定位钉，泵组件左侧的顶部固定连接有高压泵进水口连通的管道接头，抽污泵的出水口连通有出水管，且出水管的一端连通有样品收集筒，通过设置高压泵配合充水管向水刀喷头内充进高压水流，可使水刀喷头向下射出高速且细密的水线，可达到快速钻开土层的效果，可达到钻杆钻不到的深度，同时可切开钻杆钻不动的岩石层，积蓄的水还可将细孔内的土壤冲出，再被抽污泵抽排到样品收集筒，大大方便了取样操作，取样深度更深，且不会因坚硬的岩石损坏钻杆。

(4)、该野外矿产样品取样装置，通过使样品收集筒包括筒体，且筒体的左端螺纹连接有与出水管连通的端盖，筒体前后两侧的底部均固定连接有稳定块，筒体的顶部均匀开设有渗水孔，通过将样品收集筒设置为细长管，在样品收集筒上设置细密的渗水孔，可实现对抽出的污水的分离，有效收集所需的土壤，便于集中采集样品。

(5)、该野外矿产样品取样装置，通过使钻孔驱动机构包括套设在四根导向杆外部的滑动盘，且滑动盘的内部滑动贯穿有钻孔机箱，钻孔机箱的输出端固定连接有钻杆固定套，且钻杆固定套与钻杆的顶端之间通过螺栓固定连接，钻孔机箱的顶部固定连接有搭接盘，且搭接盘底部的四边均固定连接有贯穿滑动盘的插杆，搭接盘的顶部固定连接有吊耳，通过将钻孔机箱与滑动盘设置为可分离式连接，钻孔机箱与钻杆同样可分离，使沉重的钻孔机箱可从上方抽出，将多组组件分体式设计，可现场组装，便于运输。

附图说明

图1为本发明结构钻探状态的主视图；

图2为本发明工作状态的俯视图；

图3为本发明机架收纳状态的主视图；

图4为本发明分散机构的仰视图；

图5为本发明挡泥座的俯视图；

图6为本发明水切抽样状态的主视图；

图7为本发明样品收集筒局部结构的主视图。

图中，1-机架、11-侧支撑架、111-第一支撑架、112-第二支撑架、113-定位销、114-底盘、12-第一稳定环、13-斜撑架、14-第二稳定环、15-导向杆、16-定位锥、17-限位环、18-支撑座、19-弹性支撑管、2-钻孔驱动机构、21-滑动盘、22-钻孔机箱、23-钻杆固定套、24-搭接盘、25-插杆、26-吊耳、3-钻杆、4-取样机构、41-泵组件、42-充水管、43-水刀喷头、44-挡泥罩、45-抽水管、46-固定座、47-管道接头、48-出水管、49-样品收集筒、491-筒体、492-端盖、493-稳定块、494-渗水孔、5-分散机构、51-转筒、52-凸环、53-齿环、54-推料板、6-挡泥座、7-电机、8-齿轮。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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。

请参阅图1-7，本发明实施例提供一种技术方案：一种野外矿产样品取样装置，包括通过螺栓固定连接在地面的机架1、机架1内侧升降设置的钻孔驱动机构2、钻孔驱动机构2底部可拆式固定连接的钻杆3以及取样机构4，机架1包括四组侧支撑架11，且四组侧支撑架11的顶端之间转动连接有第一稳定环12，四组侧支撑架11中间段的内侧转动连接有斜撑架13，且四根斜撑架13之间转动连接有第二稳定环14，第一稳定环12和第二稳定环14内侧的四角之间贯穿有导向杆15，且钻孔驱动机构2滑动设置在四根导向杆15之间，导向杆15的底端固定连接有插入地下的定位锥16。

四根导向杆15之间且位于第二稳定环14的下方转动设置有分散机构5，分散机构5包括转筒51，转筒51侧面的顶部固定连接有凸环52，导向杆15的表面且位于凸环52的底部固定连接有支撑座18，转筒51的内侧固定连接有多组推料板54，转筒51外表面的中间固定连接有齿环53，分散机构5的一侧设置有固定连接在地面的挡泥座6，挡泥座6的内部固定连接有电机7，电机7输出轴的左端固定连接有与齿环53相啮合的齿轮8，转筒51的底部与地面保留10-12cm间距，且挡泥座6的顶部高于转筒51的底部，推料板54的底部突出转筒51且贴近地面，通过设置分散机构5罩在钻杆3钻孔位置的外围，在电机7驱动其转动时，可将被钻杆3推出的土壤沙石向外推出，使其不会大量堆积在洞口处，避免可泥土重新落回洞内，同时也方便了取样。

取样机构4包括设置在机架1一侧的泵组件41，且泵组件41的内部设置有抽污泵和高压泵，高压泵的输出端连通有充水管42，充水管42的输出端连通有水刀喷头43，且水刀喷头43的外部固定连接有挡泥罩44，抽污泵的进水口连通有抽水管45，且抽水管45的底端与挡泥罩44的顶部连通，充水管42和抽水管45之间且位于地面通过固定座46固定连接，的底部固定连接有插入地下的定位钉，泵组件41左侧的顶部固定连接有高压泵进水口连通的管道接头47，抽污泵的出水口连通有出水管48，且出水管48的一端连通有样品收集筒49，通过设置高压泵配合充水管42向水刀喷头43内充进高压水流，可使水刀喷头43向下射出高速且细密的水线，可达到快速钻开土层的效果，可达到钻杆3钻不到的深度，同时可切开钻杆3钻不动的岩石层，积蓄的水还可将细孔内的土壤冲出，再被抽污泵抽排到样品收集筒49，大大方便了取样操作，取样深度更深，且不会因坚硬的岩石损坏钻杆3，样品收集筒49包括筒体491，且筒体491的左端螺纹连接有与出水管48连通的端盖492，筒体491前后两侧的底部均固定连接有稳定块493，筒体491的顶部均匀开设有渗水孔494，通过将样品收集筒49设置为细长管，在样品收集筒49上设置细密的渗水孔494，可实现对抽出的污水的分离，有效收集所需的土壤，便于集中采集样品。

第一稳定环12的四边且位于侧支撑架11顶端的内侧固定连接有限位环17，导向杆15的表面套设有一侧开口的弹性支撑管19，且弹性支撑管19的外表面固定连接有把手，侧支撑架11包括与第一稳定环12转动连接的第一支撑架111以及与斜撑架13转动连接的第二支撑架112，第一支撑架111与第二支撑架112之间滑动连接，且第一支撑架111与第二支撑架112之间贯穿有定位销113，第一支撑架111上开设有大于定位销113数量的孔，用于调整第一支撑架111与第二支撑架112的伸长量，第二支撑架112为匚字型型钢，且斜撑架13可转入第二支撑架112内部，第二支撑架112的底端固定连接有底盘114，通过设置四组侧支撑架11配合四根斜撑架13撑住上下两组稳定环，其内纵向贯穿导向杆15后，即可构成稳定牢固的框架，使钻探机构可稳定的向下滑动钻孔，而侧支撑架11可伸缩，还可适应崎岖不平的地面，在不使用装置时，机架1还可快速收缩起来，减小占用空间，使用更方便。

钻孔驱动机构2包括套设在四根导向杆15外部的滑动盘21，且滑动盘21的内部滑动贯穿有钻孔机箱22，钻孔机箱22的输出端固定连接有钻杆固定套23，且钻杆固定套23与钻杆3的顶端之间通过螺栓固定连接，钻孔机箱22的顶部固定连接有搭接盘24，且搭接盘24底部的四边均固定连接有贯穿滑动盘21的插杆25，搭接盘24的顶部固定连接有吊耳26，通过将钻孔机箱22与滑动盘21设置为可分离式连接，钻孔机箱22与钻杆3同样可分离，使沉重的钻孔机箱22可从上方抽出，将多组组件分体式设计，可现场组装，便于运输。

钻探：先将将机架1竖起放置好，将侧支撑架11底部拉开，撑住地面，同时使斜撑架13同步展开，若地面不平，可拔出较低一侧侧支撑架11上的定位销113，拉长第二支撑架112使底盘114撑地，然后用定位销113贯穿第一支撑架111和第二支撑架112再次固定；将钻孔机箱22穿过滑动盘21，使搭接盘24搭在滑动盘21上，并使搭接盘24底部的插杆25插进滑动盘21上对应的孔内，然后将钻杆3插在钻孔机箱22底部的钻杆固定套23内，用螺栓拧紧，再将挡泥座6固定在转筒51一侧，并使电机7上的齿轮8与分散机构5的齿环53啮合，即可完成设备的安装；然后启动钻孔机箱22，使其带动钻杆3转动，在重力作用下使其转动的同时向下移动，在地面向下钻孔。

一次采样：在钻孔时，会推出大量泥土到外界，此时启动电机7，即可通过齿轮8与齿环53的啮合带动转筒51转动，同时利用推料板54将洞边的泥土推开，工作人员可趁机进行取样，取样结束后，用吊钩勾住搭接盘24上方的吊耳26，人工或车辆牵引，将钻孔机箱22和钻杆3向上拉出，再托起滑动盘21，用弹性支撑管19扣在导向杆15上，并撑住滑动盘21，然后便可放开牵引吊索，最后拆下钻杆3。

二次取样：若钻探取样深度不够，则将侧支撑架11底端向中间推动，使机架1整体升高，并带动分散机构5脱离地面，然后将泵组件41拉到装置一侧，并将充水管42和抽水管45一端的挡泥罩44投进钻出的孔内，然后将固定座46敲紧在地面，用管道将泵组件41的管道接头47连接车辆携带来的洁净水源，启动泵组件41内的两个泵，高压泵抽取水源并通过充水管42充进水刀喷头43内，形成细密水线向下冲穿土层和岩层，同时充水管42充水后变硬，将挡泥罩44向下压紧，同时水线将地下的土壤冲出，抽污泵通过抽水管45抽出污水，并通过出水管48排到样品收集筒49内，污水经过渗水孔494过滤，水分渗出，部分泥土留在样品收集筒49内，完成二次采样；取样结束后将所有设备拆除即可。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。