【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于隧道钻探，涉及一种隧道超前钻孔实时监测装置及使用方法，能够用于海底隧道钻探或地层测试。
技术介绍
1、随着国家对交通建设的持续加大以及“八纵八横”高速铁路网的逐步完善，港珠澳大桥海底隧道、深中通道海底隧道、大连海湾海底隧道已建成通车；还有象山石浦港海底隧道、湛江湾海底隧道、深江铁路珠江口隧道工程等大量隧道正逐步施工中，在隧道工程的前期调研与后续开挖施工过程中，大量的隧道需要进行地层测试与超前钻孔，需要更精确、高效的监测装置。
2、隧道超前钻孔是一种在隧道施工过程中预先钻探的技术，主要用于评估和改进隧道施工的安全性和效率。基本原理是通过在正式开挖之前，提前钻出一段隧道前方的岩土，以获取地质信息，防范潜在风险。在进行钻孔过程中，隧道内的各种有害气体，在隧道施工中存在着巨大的威胁，为了确保工作人员施工环境安全，需要进行隧道内气体的监测，以便工作人员及时做出安全防护。
3、在进行隧道的超前钻孔时，孔内的气体会与水平钻钻孔所排出的泥浆融合在一起，如果直接将气体监测仪放置在洞口部位进行监测，随着泥浆的排出则会带走孔洞内部的气体，容易出现监测不准的问题。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供一种隧道超前钻孔实时监测装置，摆动的拨动片对流入的泥浆进行挤压，使泥浆中的气体与液体更加有效的分离，提高检测精准度和检测效率，同时提高了钻杆钻孔移动的稳定性。
2、本专利技术的另一目的是，提供一种隧道超前钻孔实时监测装置的使用方法，
4、所述钻杆前端设有稳定组件，所述稳定组件包括弧形的安装条，两个安装条相对设置，包围在钻杆外部，安装条内部设有多个能够转动的转动杆，转动杆与钻杆平行，转动杆的外壁与钻杆的外壁相接触，用于对钻杆进行竖直方向限位；
5、所述安装壳的下方设有分离组件，用于分离泥浆中砂石，以备检测；
6、所述分离组件与底板固定连接，所述安装条通过水平延伸的转接架与安装壳的侧壁固定连接，转接架通过竖向延伸的稳定架与底板固定连接。
7、进一步的，所述安装壳的顶部设有连通管，连通管的顶部设有风机，风机的输出端设有排气管，有害气体检测仪安装在排气管上。
8、进一步的，每个所述拨动片靠近安装壳内壁一侧的两端通过安装架与安装壳转动连接，每个拨动片靠近安装壳内壁的一侧与对称分布的伸缩杆的伸缩头固定连接，伸缩杆的底座与转接杆转动连接，转接杆与拨动片平行且一一对应，上下往复运动的转接杆通过伸缩杆带动拨动片上下往复摆动；
9、安装壳顶部通过固定架安装有椭圆滚筒，椭圆滚筒通过电机驱动转动，顶片位于安装壳顶部上方，顶片与安装壳顶部之间安装有拉伸弹簧，椭圆滚筒的顶部与顶片的底部相抵；所有转接杆均与竖向延伸的滑动杆固定连接，所有滑动杆通过水平板架连接为整体构成滑动架，水平板架位于钻杆的上方，水平板架通过竖向连杆与顶片固定连接，实现转接杆的上下往复运动；
10、安装壳内顶部和水平板之间设有多个竖向的导向杆，对滑动架的上下往复运动起到导向作用。
11、进一步的，所述钻杆贯穿安装壳的位置安装有密封筒，密封筒的内部设有与钻杆的形状相匹配的橡胶筒，橡胶筒的内壁与钻杆的外壁转动密封连接。
12、进一步的，所述分离组件包括分离壳，分离壳的顶部为弧形面，弧形面位于安装壳底部的排浆管端口正下方；弧形面开设有多个均匀分布的分离孔，弧形面的上方设有砂石刮除装置，砂石刮除装置上安装有磁条，弧形面的下方设有支撑磁板，磁条与支撑磁板相对面的磁性相同，支撑磁板的顶部设有与分离孔位置对应的多个顶杆，支撑磁板与弧形面的底部之间安装有多个复位弹簧；当砂石刮除装置靠近弧形面时，推动支撑磁板向下移动，顶杆从分离孔内部滑出；当砂石刮除装置远离弧形面时，支撑磁板复位，顶杆伸入分离孔，清理砂石。
13、进一步的，所述砂石刮除装置包括刮板，刮板与竖向的电动推杆的伸缩头固定连接，电动推杆的底座与安装块固定连接，安装块的一端与水平设置的丝杆螺纹连接，安装块的另一端套在支杆上，能够沿支杆滑动，支杆与丝杆平行，丝杆与电机的输出轴连接；联合电动推杆和丝杆，使得刮板底部沿着分离壳的弧面进行稳定的移动，刮除砂石。
14、进一步的，所述弧形面的下方设有导液仓，弧形面的一侧安装有排渣斗。
15、进一步的，所述复位弹簧的顶端与支撑条固定连接，支撑条安装于弧形面底部的导液仓侧壁。
16、进一步的，所述安装条通过气缸与转接架固定连接。
17、一种隧道超前钻孔实时监测装置的使用方法，包括以下步骤：
18、步骤一：将钻杆插设在安装壳内，钻杆与安装壳转动密封连接，固定底板；
19、步骤二：通过稳定组件对钻杆进行竖直方向的限位，使钻杆钻孔作业移动更加稳定；
20、步骤三：钻孔过程中所产生的泥浆流入安装壳内部，拨动片上下往复摆动，瞬间挤压泥浆，使得气体与泥浆分离，向上运动，通过有害气体检测仪对钻孔所产生的气体进行实时监测；
21、步骤四：经过挤压排气的泥浆流入下方的分离组件，分离出泥浆中砂石，对砂石进行检测。
22、本专利技术的有益效果是：
23、1、本专利技术通过监测组件中活动拨动片的设置，钻孔时的泥浆混合液流入安装壳内部时，摆动的拨动片即可对流入的泥浆进行快速挤压，增加泥浆的瞬间驱动力，进而可使泥浆中的气体与液体快速且更加有效的分离，从而提高本监测装置的监测精准度。同时，驱动拨动片上下摆动的滑动架巧妙地避开了钻杆，不干涉钻杆的正常工作。
24、2、本专利技术通过稳定组件的设置，进行钻孔作业时，稳定组件中位于钻杆外壁上方和下方的转动杆可对钻杆的移动进行导向，从而使钻杆的钻孔移动更加稳定。稳定组件通过水平延伸的转接架与安装壳的侧壁固定连接，转接架通过竖向延伸的稳定架与底板固定连接，结构紧凑且稳定性更高。
25、3、本专利技术在排浆管的端部设置分离组件，对泥浆中的水和砂石进行分离，分离组件中的砂石刮除装置和设有顶杆的支撑磁板相互配合，随着刮板离开分离孔，支撑磁板向上移动，使顶杆插入分离孔内对分离孔中的砂石顶出，及时清理，防止堵塞；随着刮板靠近分离孔，顶杆从分离孔内部滑出，从而能够及时将最新钻取的砂石刮出至排渣斗，便于对砂石进行硬度或成分测定，为进一步的施工方案调整或施工策略部署提供依据。
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1.一种隧道超前钻孔实时监测装置，包括用于钻孔的钻杆（4），其特征在于，所述钻杆（4）的泥浆排出口安装有监测组件（3），监测组件（3）包括安装壳（31），安装壳（31）套设在钻杆（4）外，安装壳（31）的顶部设有有害气体检测仪（8），安装壳（31）的内底部相对两侧壁安装有交错分布的拨动片（322），拨动片（322）上下往复摆动，瞬间挤压泥浆，使得气体与泥浆分离后向上运动；
2.根据权利要求1所述一种隧道超前钻孔实时监测装置，其特征在于，所述安装壳（31）的顶部设有连通管（34），连通管（34）的顶部设有风机（341），风机（341）的输出端设有排气管（342），有害气体检测仪（8）安装在排气管（342）上。
3.根据权利要求1所述一种隧道超前钻孔实时监测装置，其特征在于，每个所述拨动片（322）靠近安装壳（31）内壁一侧的两端通过安装架（321）与安装壳（31）转动连接，每个拨动片（322）靠近安装壳（31）内壁的一侧与对称分布的伸缩杆（313）的伸缩头固定连接，伸缩杆（313）的底座与转接杆（312）转动连接，转接杆（312）与拨动片（322）平行且一一
4.根据权利要求1所述一种隧道超前钻孔实时监测装置，其特征在于，所述钻杆（4）贯穿安装壳（31）的位置安装有密封筒（316），密封筒（316）的内部设有与钻杆（4）的形状相匹配的橡胶筒（317），橡胶筒（317）的内壁与钻杆（4）的外壁转动密封连接。
5.根据权利要求1所述一种隧道超前钻孔实时监测装置，其特征在于，所述分离组件（5）包括分离壳（51），分离壳（51）的顶部为弧形面，弧形面位于安装壳（31）底部的排浆管（315）端口正下方；弧形面开设有多个均匀分布的分离孔（513），弧形面的上方设有砂石刮除装置，砂石刮除装置上安装有磁条（75），弧形面的下方设有支撑磁板（53），磁条（75）与支撑磁板（53）相对面的磁性相同，支撑磁板（53）的顶部设有与分离孔（513）位置对应的多个顶杆（531），支撑磁板（53）与弧形面的底部之间安装有多个复位弹簧（521）；当砂石刮除装置靠近弧形面时，推动支撑磁板（53）向下移动，顶杆（531）从分离孔（513）内部滑出；当砂石刮除装置远离弧形面时，支撑磁板（53）复位，顶杆（531）伸入分离孔（513），清理砂石。
6.根据权利要求5所述一种隧道超前钻孔实时监测装置，其特征在于，所述砂石刮除装置包括刮板（74），刮板（74）与竖向的电动推杆（73）的伸缩头固定连接，电动推杆（73）的底座与安装块（72）固定连接，安装块（72）的一端与水平设置的丝杆（71）螺纹连接，安装块（72）的另一端套在支杆上，能够沿支杆滑动，支杆与丝杆（71）平行，丝杆（71）与电机的输出轴连接；联合电动推杆（73）和丝杆（71）使得刮板（74）底部沿着分离壳（51）的弧面进行稳定的移动，刮除砂石。
7.根据权利要求6所述一种隧道超前钻孔实时监测装置，其特征在于，所述弧形面的下方设有导液仓（511），弧形面的一侧安装有排渣斗（6）。
8.根据权利要求7所述一种隧道超前钻孔实时监测装置，其特征在于，所述复位弹簧（521）的顶端与支撑条（52）固定连接，支撑条（52）安装于弧形面底部的导液仓（511）侧壁。
9.根据权利要求1所述一种隧道超前钻孔实时监测装置，其特征在于，所述安装条（222）通过气缸（221）与转接架（22）固定连接。
10.如权利要求1所述一种隧道超前钻孔实时监测装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种隧道超前钻孔实时监测装置，包括用于钻孔的钻杆（4），其特征在于，所述钻杆（4）的泥浆排出口安装有监测组件（3），监测组件（3）包括安装壳（31），安装壳（31）套设在钻杆（4）外，安装壳（31）的顶部设有有害气体检测仪（8），安装壳（31）的内底部相对两侧壁安装有交错分布的拨动片（322），拨动片（322）上下往复摆动，瞬间挤压泥浆，使得气体与泥浆分离后向上运动；
2.根据权利要求1所述一种隧道超前钻孔实时监测装置，其特征在于，所述安装壳（31）的顶部设有连通管（34），连通管（34）的顶部设有风机（341），风机（341）的输出端设有排气管（342），有害气体检测仪（8）安装在排气管（342）上。
3.根据权利要求1所述一种隧道超前钻孔实时监测装置，其特征在于，每个所述拨动片（322）靠近安装壳（31）内壁一侧的两端通过安装架（321）与安装壳（31）转动连接，每个拨动片（322）靠近安装壳（31）内壁的一侧与对称分布的伸缩杆（313）的伸缩头固定连接，伸缩杆（313）的底座与转接杆（312）转动连接，转接杆（312）与拨动片（322）平行且一一对应，上下往复运动的转接杆（312）通过伸缩杆（313）带动拨动片（322）上下往复摆动；
4.根据权利要求1所述一种隧道超前钻孔实时监测装置，其特征在于，所述钻杆（4）贯穿安装壳（31）的位置安装有密封筒（316），密封筒（316）的内部设有与钻杆（4）的形状相匹配的橡胶筒（317），橡胶筒（317）的内壁与钻杆（4）的外壁转动密封连接。
5.根据权利要求1所述一种隧道超前钻孔实时监测装置，其特征在于，所述分离组件（5）包括分离壳（51），分离壳（51）的顶部为弧形面，弧形面位于安装壳（31）底部的排浆管（315）端口正下方；弧形面开设有多...
【专利技术属性】
技术研发人员：戚双星，徐世祥，罗宇文，吴波，余志杭，张华麟，
申请(专利权)人：中化学南方建投江西有限公司，
类型：发明
国别省市：
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