[发明专利]一种用于TSP超前地质预报的钻机装置及其工作方法

权利要求书

1.一种用于TSP超前地质预报的钻机装置，其特征是：包括定向机构、钻机机构和连接机构，其中：

所述定向机构包括可升降支撑座和角度定向器，角度定向器包括圆盘台座、水平台盘、水平转盘以及设置在水平转盘上的竖向滑轨和竖向刻度盘，所述竖向刻度盘上设置有发射器；

所述钻机机构包括钻机和与之连接的钻杆，所述钻机设置可调滑轨上，灵活控制钻机的钻进方向和深度，且所述钻杆外边缘开有凹槽，凹槽内嵌有水管，且钻机连接注水管，在钻孔的同时兼作为注水器件；

所述连接机构将定向机构和钻机机构可拆卸的连接在一起，保证钻机的钻进方向与发射器的指示方向一致，实现准确的控制钻孔的角度和深度，并在移动本装置时保证定向机构和钻机机构可以一起移动。

2.如权利要求1所述的一种用于TSP超前地质预报的钻机装置，其特征是：所述可升降支撑座包括底座和支腿，所述支腿设置在底座下端，支腿的高度可调，底座上端可与角度定向器的圆盘台座下端相连接。

3.如权利要求1所述的一种用于TSP超前地质预报的钻机装置，其特征是：所述角度定向器内的水平台盘中心部位与圆盘台座通过弧形铰光滑铰接，水平台盘边缘处用3个沿中心圆周均匀布置的螺纹旋钮支撑固定，相邻的螺旋旋钮之间设置有水准珠，通过螺纹旋钮调节水平台盘的高度。

4.如权利要求1所述的一种用于TSP超前地质预报的钻机装置，其特征是：所述水平转盘与水平台盘同轴心，且平行，水平转盘上设有用于锁定转盘的旋转环，水平台盘面上刻画双向对称的角度刻度，以用于观察水平转盘转过的角度。

5.如权利要求1所述的一种用于TSP超前地质预报的钻机装置，其特征是：所述水平转盘沿其中线对称布置两根竖向滑轨，竖向刻度盘在竖向滑轨上滑动和锁定，其顶端设有红外线发射器，其两侧的定向旋杆和指针由穿过刻度盘中心的转轴相连，一起绕转轴旋转和锁定。

6.如权利要求1所述的一种用于TSP超前地质预报的钻机装置，其特征是：所述连接机构包括连接夹、竖直支杆和可调滑轨，所述竖直支杆底端的可移动底座能绕竖直支杆360°旋转以应变不同方向行进的需要，可移动底座的行走轮能够自锁，连接夹用以连接定向机构和竖直支杆，所述竖直支杆上端与可调滑轨连接。

7.如权利要求6所述的一种用于TSP超前地质预报的钻机装置，其特征是：所述可调滑轨包括滑轨和支架，所述滑轨固定在竖直支杆上，钻机沿滑轨滑动，滑轨后端中心开有圆弧型凹槽用于与定向旋杆搭接；滑轨中间设有红外线发射器，用于提示钻杆行进路线和钻孔位置。

8.如权利要求1所述的一种用于TSP超前地质预报的钻机装置，其特征是：所述钻机底部有两个接口，分别连接输气管和注水管，钻机机头部分内芯与钻杆相接，其外芯为能与圆筒管道相连的环状注水管；钻杆外边缘开有多道凹槽，凹槽内嵌有水管，且水管每隔一段距离开有出水孔。

9.如权利要求1所述的一种用于TSP超前地质预报的钻机装置，其特征是：所述钻杆上设置有压力传感器，当压力传感器上的触点碰到隧道边墙时发出电信号，钻机接收到电信号立即自动关闭，控制钻杆的钻入深度。

10.基于如权利要求1-9中任一项所述的装置的工作方法，其特征是：包括以下步骤：

(1)在设计的震源点所在隧道边墙上布置TSP爆破钻孔位置，并用油漆标记一条穿过钻孔位置的竖向标注线；

(2)组装定向机构，根据钻孔的高度调节定向机构，并保持定向机构的圆盘台座保持大致水平；

(3)按钻孔在水平面内倾角要求，转动水平转盘到相应刻度位置并固定，打开竖向刻度盘上的发射器，保持水平台盘上的90°-90°线与钻孔所在的隧道边墙轴线平行，推动定向机构行进直至红外线投射点落于第一个钻孔点的竖向标注线上，调节角度定向器内的螺纹旋钮将水平台盘调至水平位置，并确保上下滑动竖向刻度盘时红外线投射点沿着标注线移动；

(4)按钻孔在竖向平面内倾角要求，转动定向旋杆到相应刻度位置并固定；连接定向机构和钻机机构，调节可调滑轨的角度和位置使之后端与定向旋杆平行搭接，打开可调滑轨上的发射器，调节可调滑轨高度，直至投射点置于钻孔点标记位置；

(5)根据钻孔所需的深度将压力传感器固定在钻杆的相应位置，连接钻杆与钻机，连接输气管与钻机底部的输气接口，打开钻机开关，推动钻机沿滑轨向前进行打钻工作，直到满足设定深度，连接注水管与钻机底部的注水接口，利用钻杆向钻孔口注水；

(6)依照竖向刻度盘上的发射器的提示移动钻机装置，移动过程中保持水平台盘上的90°-90°刻度线与钻孔所在的隧道边墙轴线平行，每次打钻前要保证水平台盘处于良好的水平状态，如需要可重新调节，直至完成所有设计钻孔的打钻和注水工作。