本發明屬于地下鉆孔勘探的，具體的說，涉及一種多層采空區鉆孔探測設備及方法。

背景技術：

1、由于地下基質的不同，地下會存在著地下水、地質運動等作用，使得地下基質出現坍縮，或者由于人為采挖施工等作業，最終形成采空區。由于采空區的結構強度極度不穩定，在此區域內進行生產、生活時，極易發生安全事故，造成人身安全及財產損失。尤其是在礦山等地帶，出現采空區的概率極高，而且采空區并非單個，一般情況下，在地下不僅橫向上存在多個采空區，縱向上也存在多層采空區，這樣，直接使用機械設備進行礦山的采挖時，會出現坍塌的事故，危機作業人員的人生安全，并且機械設備會深埋于采挖區內，造成機械設備的損壞，更嚴重的會造成機械設備的報廢，而且后續的清理工作的難度也大幅度的提升。由此可知，亟需一種采空區探測設備及方法，用以探測沿縱向間隔形成的多層采空區的具體樣貌，為后續礦山的采挖提供數據支持，提高采挖的安全性，有效避開采空區，避免出現坍塌的事故。

技術實現思路

1、本發明提供一種多層采空區鉆孔探測設備及方法，用以探測沿縱向間隔形成的多層采空區的具體樣貌，為后續礦山的采挖提供數據支持，提高采挖的安全性，有效避開采空區，避免出現坍塌的事故。

2、為實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

3、一種多層采空區鉆孔探測設備，包括安裝于機架上的豎向導向樁和第一卷揚機，于所述豎向導向樁上滑動連接有夾持式動力機構，探測鉆桿夾持于夾持式動力機構上，兩鋼絲繩的一端分別與夾持式動力機構的上下兩端連接，且兩鋼絲繩的另一端分別通過豎向導向樁后收卷于第一卷揚機上，所述探測鉆桿的下部安裝有可收納于探測鉆桿外周壁上的外張式探測臂，于夾持式動力機構上安裝有第二卷揚機，牽拉繩的一端穿經探測鉆桿與外張式探測臂連接，牽拉繩的另一端收卷于第二卷揚機上，加長鉆桿可拆卸夾裝于翻轉式夾裝機構上，且所述翻轉式夾裝機構與豎向導向樁連接。

4、進一步的，所述豎向導向樁包括構造有固定座的豎向導軌，于所述豎向導軌的上下兩端分別構造有連接座，于各所述連接座上可拆卸連接有導輪座，于所述導輪座上安裝有多個導向輪，鋼絲繩的經相對應導輪座上的各個導向輪導向并與夾持式動力機構和第一卷揚機連接。

5、進一步的，所述夾持式動力機構包括與豎向導向樁滑動連接的滑動式裝配座，所述滑動式裝配座與鋼絲繩連接，于滑動式裝配座上轉動連接有桿體夾持單元，于滑動式裝配座與桿體夾持單元之間裝配有驅動單元。

6、進一步的，所述桿體夾持單元包括轉動安裝于滑動式裝配座下端的安裝殼，于所述安裝殼內構造有裝配腔，多個夾持件沿安裝殼的周向均勻地安裝于安裝殼上，且這些夾持件之間形成有夾持口。

7、進一步的，各所述夾持件包括徑向液壓油缸，所述徑向液壓油缸的油缸體通過轉接板固定于安裝殼上，徑向液壓油缸的油缸桿沿探測鉆桿的徑向活動伸入安裝殼內，于油缸桿的端部安裝有弧形夾持塊。

8、進一步的，于所述滑動式裝配座上構造有相互獨立的第一環形液壓腔和第二環形液壓腔，于滑動式裝配座上轉動連接有環形密封蓋，所述第一環形液壓腔和第二環形液壓腔經環形密封蓋封閉，且第一環形液壓腔、第二環形液壓腔、環形密封蓋、安裝殼及探測鉆桿的軸線重合，各所述徑向液壓油缸上第一液壓管和第二液壓管經環形密封蓋分別與第一環形液壓腔和第二環形液壓腔連通。

9、進一步的，所述驅動單元包括安裝于滑動式裝配座上的驅動電機，于所述驅動電機的輸出軸上同軸裝配有傳動齒輪，于桿體夾持單元上安裝有與探測鉆桿軸線重合的外齒圈，所述傳動齒輪與外齒圈相互嚙合。

10、進一步的，所述翻轉式夾裝機構包括與豎向導向樁連接的兩個第一橫向液壓油缸，各所述第一橫向液壓油缸遠離豎向導向樁的一端連接有桿狀夾裝座，于各第一橫向液壓油缸的輸出端安裝有樞接耳，所述樞接耳經樞接軸與桿狀夾裝座相對應的側壁樞接，于所述桿狀夾裝座的側壁和樞接耳上分別開設有第一限位孔和第二限位孔，當第一限位孔和第二限位孔相互對齊并插裝有限位銷時，桿狀夾裝座為豎直狀態，桿狀夾裝座的下端與翻轉驅動油缸的輸出端鉸接。

11、進一步的，所述桿狀夾裝座包括條狀夾裝座體，于所述條狀夾裝座體的一端構造有桿體放置槽，加長鉆桿的下部裝配于桿體放置槽內，于條狀夾裝座體上沿其長度方向間隔連接有多個u型束緊箍，各所述u型束緊箍活動穿過條狀夾裝座體并與活動座連接，所述活動座經第二橫向液壓油缸與條狀夾裝座體連接。

12、本發明還公開了一種使用上述的多層采空區鉆孔探測設備的方法，包括如下步驟：

13、步驟1.將鉆進頭安裝于探測鉆桿的下端，并將探測鉆桿的上部裝配于夾持式動力機構內；

14、步驟2.控制夾持式動力機構將探測鉆桿夾持，并控制夾持式動力機構驅動探測鉆桿旋轉，同時控制第一卷揚機工作，使其驅動夾持式動力機構沿豎向向下運動；

15、步驟3.當探測鉆桿的下部掘進至采空區時，控制第二卷揚機動作，使得牽拉繩放卷，外張式探測臂逐漸向外張開；

16、步驟4.控制外張式探測臂對所處的采空區進行掃描，并將掃描的數據進行記錄；

17、步驟5.待外張式探測臂離開采空區前，控制第二卷揚機對牽拉繩進行收卷，外張式探測臂在牽拉繩的作用下逐漸依附在探測鉆桿外周壁上；

18、步驟6.待探測鉆桿的上端接近地面時，將加長鉆桿裝配于翻轉式夾裝機構上，再控制翻轉式夾裝機構動作，使得加長鉆桿與探測鉆桿對齊，再將二者接續；

19、步驟7.控制翻轉式夾裝機構松開加長鉆桿，繼續控制夾持式動力機構和第一卷揚機動作，使得鉆進頭繼續向下掘進。

20、本發明由于采用了上述的結構，其與現有技術相比，所取得的技術進步在于：本發明通過控制第一卷揚機動作，使其通過兩根鋼絲繩拉動夾持式動力機構在豎向導向樁上向下滑動，由于夾持式動力機構夾持住探測鉆桿，并且驅動探測鉆桿旋轉，進而實現安裝在探測鉆桿前端的鉆進頭逐漸向下鉆進。當鉆進至采空區時，控制第二卷揚機放卷牽拉繩，使得外張式探測臂逐漸張開；然后，驅動探測鉆桿旋轉，使得安裝在外張式探測臂的探測探頭（圖形探測器）對采空區進行探測、掃描，隨之探測鉆桿的下降，將該區域處的采空區完全掃描。當探測鉆桿的長度不夠時，使用翻轉式夾裝機構將加長鉆桿供應至探測鉆桿的上方，之后，將加長鉆桿與探測鉆桿接續，控制夾持式動力機構夾持在加長鉆桿的上部，再驅動加長鉆桿向下旋進，實現對多層采空區進行依次探測的目的。本發明的牽拉繩分為牽拉繩a和牽拉繩b，牽拉繩a的一端與外張式探測臂連接，牽拉繩a的另一端通過探測鉆桿伸出探測鉆桿的上端，牽拉繩b的兩端貫穿加長鉆桿的兩端；當只采用探測鉆桿時，牽拉繩a的上端與第二卷揚機連接，當采用一個或者多個加長鉆桿時，相鄰的加長鉆桿上兩根牽拉繩b相互靠近的一端通過快速接頭連接，牽拉繩a與所靠近的牽拉繩b的相對應端部亦通過快速接頭連接，且位于最上方的牽拉繩b的上端與第二卷揚機連接。本發明可通過控制牽拉繩放卷的長度，實現外張式探測臂張開角度及彎曲形態的改變，進而確保對采空區探測的全面性。綜上可知，本發明能夠有效地探測沿縱向間隔形成的多層采空區的具體樣貌，為后續礦山的采挖提供了可靠的數據支持，提高了采挖的安全性，有效地避開了采空區，避免了出現坍塌的事故。