后装式组装钻孔系统及其操作方法技术领域
本发明涉及岩土中的钻孔技术领域，具体的涉及一种新型的钻孔使用的后装式组
装钻孔系统及其操作方法。
背景技术
随着地下工程的迅速发展，钻爆法、注浆锚杆、注浆锚索等工法和技术得到广泛的
运用。在钻炮孔和锚杆孔的时候，普遍使用风动凿岩机，使用中存在较大的问题。风动凿岩
机在钻进时，对前后空间的要求较大，在前后空间有限的情况下，无法保证钻孔角度的准
确。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，设计一种钻进工作时对空间需求较
小，且轻便易携带的钻孔系统，具体的提出了一种后装式组装钻孔系统及其操作方法，解决
了现有钻孔设备对前后空间要求较高的问题。与现有设备相比，后装式组装钻孔系统对前
后空间要求较小，能保证钻孔角度的准确，且设备较轻巧，便于携带。
为实现上述目的，本设计采用如下方案：
后装式组装钻孔系统，包括组装式钻杆以及钻杆驱动装置；
所述的钻杆驱动装置包括底座，在所述的底座上设有一个可以在水平面内旋转的
水平转盘，在所述的水平转盘上固定有支撑座，在所述的支撑座上设有一个套筒，所述的套
筒通过两个水平设置的纵向转轴安装在支撑座上，所述的套筒在纵向转轴的驱动下可以旋
转；在所述的套筒内安装有一个冲程筒，在所述的冲程筒的两侧各设有一个电动机，两个电
动机分别驱动一个齿轮；所述的冲程筒为一个中空结构，且内壁设有机械卡子，外壁的上部
分直径大于下部分的直径，且上部分为螺纹结构，下部分为齿轮轴结构，所述的螺纹结构与
套装在套筒外部的螺纹筒配合，所述的齿轮轴与所述的轮齿啮合，在电机的驱动下冲程筒
能沿着螺纹筒上下移动；所述的组装式钻杆通过机械卡子卡住，随着冲程筒上下移动。
进一步的，所述的组装式钻杆包括通过螺纹相连的多节钻杆，所述的组装式钻杆
包括通过螺纹相连的钻杆和多节连接杆，在钻杆和连接杆的外部均设有钻杆六边形段，钻
杆六边形段与机械卡子配合。
进一步的，所述的螺纹筒为一个筒状结构，在所述的筒状结构的内部设有内螺纹。
进一步的，所述的机械卡子在外力作用下，可以自动压下，在失去外力时，可以自
动弹出。
进一步的，所述的螺纹筒和两个电动机均固定在套筒内，螺纹筒固定在套筒上部，
两个电动机固定在螺纹筒于套筒之间，所述的两个电动机的输出端朝下。
进一步的，所述的套筒的顶部和底部设有供组装式钻杆穿过的孔，孔的直径大于
组装式钻杆的直径，以便组装式钻杆可以顺利通过。
进一步的，所述的底座和水平转盘的中心为中空结构，供组装式钻杆穿过。
进一步的，所述的水平转盘为一个齿轮盘，所述的齿轮盘通过电机驱动其旋转。
进一步的，两个纵向转轴中，其中有一个是主动轴，通过电机驱动其旋转；另一个
是被动轴；两个纵向转轴均各自通过轴承安装在支撑座上。
后装式组装钻孔系统及其操作方法，包括以下步骤：
1)将钻机系统固定于钻孔面前合适的位置，通过水平转盘和纵向转轴调整钻进方
向；
2)将第一节钻杆从钻机系统前方插入冲程筒，将一节连接杆从冲程筒后方插入，
并旋转拧到第一节钻杆上；
3)连接电源，控制电动机，使冲程筒带动安装好的钻杆和连接杆开始钻进；
4)当装上的钻杆推进至末端时，控制电机使冲程筒反转撤回；将新的连接杆从冲
程筒后方插入，连接杆将随着旋转自动与前面一节连接杆连接；
5)钻进至设计深度后，钻杆将随着冲程筒反向旋转撤出钻孔；通过停止键，随时停
止钻机，将已经撤出的钻杆拆除下来；
6)钻杆拆卸完毕后，断开电源。
本发明通过冲程筒的六边形内壁和机械卡子固定住钻进杆上的六边段，使其无法
旋转和后退；通过电动机带动冲程筒和冲程筒内的钻杆旋转前进；冲程筒转到顶端之后，收
回机械卡子，通过电动机反转，将冲程筒退回，转回底端之后，弹出机械卡子，卡住钻杆的下
一段六边形段，继续旋转钻进；当这一段钻杆钻完后，将下一段钻杆从后部装入，随着旋转
前进，后装入的钻杆将自动完成与上一段钻杆的连接；钻孔完成后，按下撤回按钮，钻孔机
将以同样的方式将钻杆撤回。
本发明研究了后装式组装钻孔系统及其操作方法，解决了现有钻孔设备对前后空
间要求较高的问题。与现有设备相比，后装式组装钻孔系统对前后空间要求较小，能保证钻
孔角度的准确，且设备较轻巧，便于携带。
本发明与目前常用注浆设备及其方法相比具有以下优点：
1)通过活动底座，实现了水平方向的360°旋转和竖直方向近乎360°的旋转，克服
了现有钻孔方式方向调整较为不便的弊端；
2)通过套筒，实现了钻机后部装杆，极大地减小了现有钻孔设备在长杆钻进时，对
钻机前方空间的需求，从而在前方空间有限的情况下，也能保证钻孔角度的垂直；
3通过组装式钻杆，减小钻进时对钻机后方空间的要求，同时大幅轻便了长杆的搬
运和组装。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明
的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据
这些附图获得其他的附图。
图1为后装式组装钻孔机的正视图；
图2为后装式组装钻孔机的左视图；
图3为后装式组装钻孔机的俯视图；
图4为后装式组装钻孔机的纵剖面图；
图5为后装式组装钻孔机沿1面的的横剖面图；
图6为后装式组装钻孔机沿2面的的横剖面图；
图7、图8、图9分别为组装式钻杆的第一根杆的正视图、左视图和仰视图；
图10为组装式钻杆的第一根杆的纵剖面；
图11、图12、图13为组装式钻杆的连接杆的正视图、左视图、仰视图；
图14为组装式钻杆的连接杆的纵剖面图；
附图标记：
1-底座盘，2-水平转盘，3-纵向转轴，4-套筒，5-冲程筒，6-电动机，7-齿轮，8-机械
卡子，9-钻头，10-第一节钻杆，11-连接钻杆，12-钻杆六边形段，13-螺纹筒，14-支撑座。
具体实施方式
下面结合附图以及实施例一对本发明进行详细描述。
如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，本发明为了解决风动凿岩机在钻进时，对前后
空间的要求较大，在前后空间有限的情况下，无法保证钻孔角度的准确的问题，提出了一种
后装式组装钻孔系统，其包括组装式钻杆10、活动底座，活动底座上安装有套筒4，钻进筒内
装有电动机6和冲程筒5。该系统解决了现有钻孔设备对前后空间要求较高的问题。与现有
设备相比，后装式组装钻孔系统对前后空间要求较小，能保证钻孔角度的准确，且设备较轻
巧，便于携带。
所述的活动底座包括底座1，水平转盘2，纵向转轴3和支撑座14，在所述的底座1上
设有一个可以在水平面内旋转的水平转盘2，在所述的水平转盘1上固定有两个支撑座14，
在所述的两个支撑座上设有一个套筒，所述的套筒通过两个水平设置的纵向转轴3安装在
支撑座上；
具体的，所述底座1和水平转盘2的中心为中空结构，供组装式钻杆穿过。
水平转盘2为一个齿轮盘，所述的齿轮盘与一个驱动齿轮啮合，所述的驱动齿轮通
过电机驱动其旋转；当然所述的水平转盘2的驱动方式还可以是别的方式，只要其能实现水
平旋转即可。
两个纵向转轴3水平设置，其中有一个是主动轴，通过电机驱动其旋转；另一个是
被动轴；两个纵向转轴均各自通过轴承安装在支撑座14上；
两个支撑座14相互对称的设置在水平转盘2上，可以随着水平转盘在水平面内转
动。
套筒4固定在纵向转轴3上，在纵向转轴3的驱动下可以旋转；套筒4的轴线为竖直
线，与纵向转轴的轴线垂直。
在套筒4内安装有一个冲程筒5，在所述的冲程筒5的两侧各设有一个电动机6，两
个电动机6分别驱动一个齿轮7。
冲程筒5为一个中空结构，且内壁设有机械卡子8，所述的机械卡子8在外力作用
下，可以自动压下，在失去外力时，可以自动弹出。
冲程筒5外壁的上部分直径大于下部分的直径，且上部分为螺纹结构，下部分为齿
轮轴结构；这么设置主要为了在冲程筒5上升过程中，保证只有螺纹与螺纹筒啮合，齿轮轴
部分不与螺纹筒接触。
螺纹结构与套装在套筒外部的螺纹筒13配合，齿轮轴结构与所述的轮齿啮合，在
电机的驱动下冲程筒5能沿着螺纹筒13上下移动；所述的组装式钻杆通过机械卡子8卡住，
随着冲程筒5上下移动。
进一步的，组装式钻杆包括通过螺纹相连的两节钻杆，即第一节钻杆10和连接杆
11，在其中一节钻杆的外部设有钻杆六边形段，钻杆六边形段与机械卡子配合。
第一节钻杆10的结构如图7、8、9、10所示，其为一个中空的杆状结构，其头部为一
个锥状结构的钻头9，在钻杆的外部设有钻杆六边形段，与机械卡子8配合，在其尾部设有螺
纹段，该螺纹段主要是与连接杆11配合。
连接杆11的结构如图11、12、13、14所示，其为一个中空的杆状结构，其头部设有外
螺纹，该部分的外螺纹与第一节钻杆10的螺纹部分相连，其尾部设有内螺纹，与下一个连杆
相连。
进一步的，所述的螺纹筒13为一个筒状结构，在所述的筒状结构的内部设有内螺
纹。
进一步的，所述的螺纹筒13和两个电动机6均固定在套筒4内，螺纹筒13固定在套
筒4上部，两个电动机固定在螺纹筒于套筒之间，所述的两个电动机的输出端朝下。
进一步的，所述的套筒4的顶部和底部设有供组装式钻杆穿过的孔，孔的直径大于
组装式钻杆的直径，以便组装式钻杆可以顺利通过。
进一步的，为了保证整个装置使用过程中的稳定性以及精确度，优选的，螺纹筒
13、套筒4以及冲程筒5均同轴安装。
本发明通过冲程筒的六边形内壁和机械卡子固定住钻进杆上的六边段，使其无法
旋转和后退；通过电动机带动冲程筒和冲程筒内的钻杆旋转前进；冲程筒转到顶端之后，收
回机械卡子，通过电动机反转，将冲程筒退回，转回底端之后，弹出机械卡子，卡住钻杆的下
一段六边形段，继续旋转钻进；当这一段钻杆钻完后，将下一段钻杆从后部装入，随着旋转
前进，后装入的钻杆将自动完成与上一段钻杆的连接；钻孔完成后，按下撤回按钮，钻孔机
将以同样的方式将钻杆撤回。
此外，本发明还提出了一种针对上述系统的操作方法。
具体的操作方法如下：
后装式组装钻孔系统及其操作方法，结合附图对其操作方法进一步阐述：
1)将钻机系统固定于钻孔面前合适的位置，通过水平转盘和纵向转轴调整钻进方
向；
2)将第一节钻杆从钻机系统前方插入冲程筒，将一节连接杆从冲程筒后方插入，
并旋转拧到第一节钻杆上；
3)连接电源，控制电动机，使冲程筒带动安装好的钻杆和连接杆开始钻进；
4)当装上的钻杆推进至末端时，控制电机使冲程筒反转撤回；将新的连接杆从冲
程筒后方插入，连接杆将随着旋转自动与前面一节连接杆连接；
5)钻进至设计深度后，钻杆将随着冲程筒反向旋转撤出钻孔；通过停止键，随时停
止钻机，将已经撤出的钻杆拆除下来；
6)钻杆拆卸完毕后，断开电源。
本发明中连接钻杆可以多个，视工程需要而定。
本发明仅以实例一隧道初期支护中的锚杆钻孔为例进行阐述，但是也同样可适用
于边坡、基坑及一些特殊地下工程的支护。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方
案来实现。因此，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在
等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。