浅海盖层金矿靶区化探扫面连续取样的装置及工作方法与流程

本发明涉及海域金属找矿，具体涉及一种浅海盖层金矿靶区化探扫面连续取样的装置及工作方法。

背景技术：

1、矿产勘查的任务是发现并查明工业矿床，为此陆地找矿要运用地质填图、物探、化探、钻探和坑探等探矿手段，要进行取样分析、研究矿石质量、利用工业指标圈定矿体和进行储量计算、研究矿石选﹑冶技术性能和矿床开采的水文和工程地质条件、做出矿床技术经济评价、编制地质勘探报告，为后续矿石开采提供资料支持。发现矿产并查明其质量﹑数量和应用前景以满足国家建设需要的地质工作，又称矿产资源勘查、矿床勘查、矿产普查与勘探。

2、与大洋海底找矿相比，在陆地勘查中，方便使用的各种勘查手段及其组合进行勘查的操作，由于调查区被海水和海底沉积物覆盖，在海面上无法通过目视判断控矿断裂及矿床的分布位置，并且海上施工条件也非常复杂，传统勘查手段的使用受到极大的限制，这就需要开发适用于在浅海进行勘查的专用设备和技术方法。

3、近几十年来许多金属矿是通过化探扫面手段找到的。通过对浅海盖层沉积物或基岩的系统取样，对样品中微金或活动态金进行分析，用异常数据圈定靶区，浅海盖层金矿勘查中化探技术仍十分重要和必要的。和陆地化探技术相比，浅海盖层化探技术取样成为最大的难点。如何准确定点定深高效的获取浅海盖层化探技样品还没有成熟的装备。申请号202111257800 .8公开的一种中控式海底多头连续取样钻机，采用了存储仓式的结构，能同时容纳多个岩心管，对岩心管进行保存和更换，提高了钻探效率和换心效率，但是整体结构较为复杂，岩心管存储在海底，存储数量有限，也不能及时上运，限制了一次性钻探深度。同样会对样本的准确性产生影响。申请号202310671851.8公开的一种海域钻探快速换取钻探岩心管的装置，在海水较深的地方钻探更具优势，采用海底换心钻探，属于同一点位的多次取样，缺少不同点位的分布式取样设备。

4、因此，迫切需要设计一种浅海盖层金矿靶区化探扫面连续取样的装置及工作方法，以解决现有浅海区金属找矿不能实现多点位循环取样以及岩心管内的样品不能及时输送的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种浅海盖层金矿靶区化探扫面连续取样的装置及工作方法，更适合浅海盖层沉积物化探作业。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种浅海盖层金矿靶区化探扫面连续取样的装置，包括钻探取样机构、岩心管取心机构、岩心管输送机构、吊装机构、船体和岩心管，所述钻探取样机构设有多组均匀分布在船体周围，吊装机构均安装在船体上，岩心管取心机构和岩心管输送机构安装在吊装机构上；

3、吊装机构包括船用起重机、横梁架，船用起重机按照钻探取样机构的分布安装在船体上，横梁架通过旋转轴转动安装在船体上，横梁架位于船用起重机的前方，船用起重机的吊绳连接横梁架的中部，船用起重机控制横梁架的起升和下降；

4、钻探取样机构设有取样框架、轻型钻机、钻机升降组件、旋转支架、电机固定架、钻机旋转轴和升降卷扬机，取样框架上安装钻机升降组件，钻机升降组件控制轻型钻机的升降工作，取样框架的中部安装钻机旋转轴，钻机旋转轴控制钻机升降组件和轻型钻机的转动；

5、岩心管取心机构设有取心框架、取心机械臂、机械手旋转电机和夹爪，取心框架顶部固定在横梁架上，取心框架的内部尺寸大于取样框架的外部尺寸，用于取样框架上升进入取心框架内部，取心框架的一侧限位区域，限位区域内供轻型钻机和钻机升降组件进入。

6、具体的是，所述横梁架的外侧下部连接平衡浮块，平衡浮块的上部固定在横梁架上，平衡浮块下部的浮筒位于海平面上，平衡浮块辅助支撑横梁架保持平衡。

7、具体的是，所述升降卷扬机安装在船体上，升降卷扬机位于旋转轴和船用起重机之间，升降卷扬机上缠绕有钢丝绳，横梁架上安装有定滑轮组，钢丝绳穿过定滑轮组连接电机固定架，升降卷扬机控制电机固定架升降；

8、电机固定架内安装旋转电机，旋转电机的电机轴连接钻机旋转轴，钻机旋转轴通过上下均转动连接轴承座的转动部件，轴承座的固定部件安装在取样框架上，旋转电机控制钻机旋转轴转动；钻机旋转轴底部安装圆形的旋转轴支撑板，旋转轴支撑板支撑在取样框架的底部。取样框架采用圆筒状框架结构，取样框架底部设有四个支撑座，支撑座控制取样框架平稳放置在海床上。

9、具体的是，所述钻机旋转轴上固定安装旋转支架，旋转支架位于取样框架的上方，旋转支架的外侧固定连接钻机升降组件，轻型钻机的钻杆底部安装岩心管，岩心管的底部安装钻头，轻型钻机和钻机升降组件配合控制钻头钻进，并且控制岩心管进行取样；取样框架上部设有一圈滚珠凹槽，滚珠凹槽内限位滚动连接辅助滚珠，辅助滚珠转动安装在旋转支架的底部，旋转电机控制钻机旋转轴转动，钻机旋转轴带动轻型钻机和钻机升降组件同时转动，用于选择不同的钻孔取样位置，钻机升降组件的底部安装辅助滚轮，辅助滚轮在海床上滚动辅助钻机升降组件移动。

10、具体的是，所述取心框架为圆筒状框架结构，限位区域为适配轻型钻机和钻机升降组件且内侧开口的小圆筒结构，限位区域外侧设有升降滑轨和升降丝杠，升降丝杠上下通过轴承安装在取心框架的立柱上，升降丝杠上丝接丝母座，丝母座上固定连接机械手滑块，机械手滑块滑动连接在升降滑轨上，升降丝杠顶部安装升降电机，升降电机驱动机械手滑块升降；

11、机械手滑块上安装机械手旋转电机，机械手旋转电机的输出端连接取心机械臂，机械手旋转电机控制取心机械臂左右摆动，取心机械臂前端相对安装两个夹爪电机，夹爪电机的输出端连接夹爪，两个夹爪相对设置合并后呈圆形，两个夹爪内侧均设有防滑垫片，两个夹爪抓住岩心管通过轻型钻机的转动力进行拆装，限位区域且在取心机械臂的上方安装定位气缸，定位气缸的缸杆端部安装电磁铁，电磁铁通电吸住岩心管固定件。

12、具体的是，所述取心框架的底部两侧设有托板电机，托板电机的输出端连接托板转轴，托板转轴上安装托板，托板电机控制托板转动，托板托住取样框架底部的支撑座。

13、具体的是，所述岩心管输送机构设有岩心管固定件、岩心管卷扬机、行车和行车轨道，行车轨道安装在横梁架的底部，行车在行车轨道上移动，行车轨道伸入取心框架的限位区域，行车上安装岩心管卷扬机，岩心管卷扬机的岩心管钢丝上连接岩心管固定件，岩心管固定件采用帽子状的内置强磁的接头，岩心管卷扬机控制岩心管固定件下降至电磁铁位置被吸引固定。

14、具体的是，所述岩心管内部设有“十”字隔板，“十”字隔板固定在整个岩心管内部，“十”字隔板将岩心管分隔成四个90°的扇形取样区域，“十”字隔板的底部安装挡板电机，挡板电机的电机轴上安装旋转挡板，旋转挡板上设有一个90°的扇形缺口，挡板电机控制旋转挡板旋转90°，进而控制扇形缺口选择不同的扇形取样区域朝向钻头开放，挡板电机的电源线通过钻杆内部传输至轻型钻机上，挡板电机和轻型钻机、旋转电机共同进行电气控制。

15、具体的是，所述岩心管的下口处设有连接钻头内螺纹，岩心管通过连接钻头内螺纹连接钻头，岩心管内壁上设有环形凹槽，环形凹槽位于连接钻头内螺纹的上方，旋转挡板的外周嵌入环形凹槽内，旋转挡板在环形凹槽内的部分外边缘、上部板和下部板上均滚动安装挡板滚珠，挡板滚珠内侧均匀滚动安装在旋转挡板上，挡板滚珠的外侧接触在环形凹槽的内壁上，挡板滚珠辅助旋转挡板在环形凹槽内限位转动。

16、一种浅海盖层金矿靶区化探扫面连续取样的装置的工作方法，包括以下步骤：

17、s1、船体停到取样位置处，各点位通过船用起重机控制横梁架处于水平平衡状态，此时平衡浮块进入水面给横梁架提供辅助支撑；

18、s2、托板电机控制托板位于竖向打开取心框架底部，升降卷扬机控制取样框架下降进入海底，取样框架上的视频识别系统观察海床的位置，起升下降控制取样框架处于平稳；

19、s3、轻型钻机和钻机升降组件启动，轻型钻机在一处打孔点位定深取样，第一处打孔点位取样完成后，旋转电机通过钻机旋转轴控制轻型钻机转动90°，同时，挡板电机控制旋转挡板转动90°，在岩心管内选择不同的扇形取样区域，旋转挡板挡住第一处打孔点位的取样物，轻型钻机进行第二处打孔点位的定深取样，旋转电机和挡板电机依次旋转90°，完成第三处打孔点位和第四处打孔点位的取样，使一个取样的四处打孔点位的样品进入同一岩心管中，并保证样品的同深度；

20、s4、一处取样点完成取样工作后，轻型钻机和钻机升降组件停止工作，升降卷扬机控制取样框架缓慢提升，取样框架上升进入取心框架，轻型钻机和钻机升降组件进入限位区域，托板电机控制托板抬升挡在支撑座底部；

21、s5、机械手旋转电机控制取心机械臂转动到钻杆下方，升降电机控制取心机械臂上升至岩心管位置，夹爪电机控制夹爪夹住岩心管，轻型钻机启动缓慢反向转动，拆卸岩心管，机械手旋转电机控制取心机械臂转动到取心框架一侧出限位区域；

22、s6、此时，岩心管卷扬机控制岩心管固定件下降至岩心管顶部位置，定位气缸控制电磁铁伸出吸住岩心管固定件，岩心管固定件内的强磁吸住岩心管顶部，夹爪松开，岩心管卷扬机控制岩心管固定件和岩心管上升，行车带动岩心管沿行车轨道移动至船体上，取下带有样品的岩心管，在岩心管固定件上放置新的岩心管，运送至轻型钻机处进行安装；

23、s7、船用起重机控制横梁架升起，船体移动到另一取样区域，重复步骤-进行一个取样区域的多点取样。

24、本发明具有以下有益效果：

25、本发明设计的浅海盖层金矿靶区化探扫面连续取样的装置及工作方法，实现多点采样的组合样品，高效快捷准确的获得目标样品，采用循环取样，岩心管能及时上提，保证样品的质量。