CN116816257A - 一种低净空岩层钻井施工装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低净空岩层钻井施工装置及其方法。本发明所述的一种低净空岩层钻井施工装置包括：回转钻机设置在机架中，所述回转钻机顶面与所述机架之间留有移料空间，所述机架上设置有吊机和第一取料器，所述第一取料器位于所述移料空间中，所述吊机驱动所述第一取料器，使第一取料器穿过所述通孔并对断裂的岩芯进行夹持和起吊；全套管由所述回转钻机驱动，包括由若干第一钻杆轴向拼接构成的钻杆组，和与所述钻杆组底部轴向连接的第二钻杆，所述第二钻杆中设置有用于侧顶岩芯并使其断裂的劈裂棒；潜孔锤与所述第二钻杆轴向连接，用于环形切割岩层，形成柱状的岩芯。本发明所述的一种低净空岩层钻井施工装置及其方法具有效率高、安全性高的优点。

Description

一种低净空岩层钻井施工装置及其方法

技术领域

本发明涉及钻井施工技术领域，特别是涉及一种低净空岩层钻井施工装置及其方法。

背景技术

在地铁施工过程中，若遇到硬度较高的岩层，需要使用大型钻机进行施工。然而地铁施工的环境复杂多样，有时需要在低矮净空环境中进行竖向钻井，环境的限制导致大型钻机难以进入施工现场，无法动用大型设备进行钻井。目前在该环境中，多采用人工风镐或水磨钻进行桩身开挖。桩身采取逐层开挖的方式进行开挖，进尺按每循环最大不超过1.0m，在开挖深度5米范围内还需要每个循环对井壁逐层施做护壁。护壁浇筑完成24个小时混凝土达到一定强度后方可进行下一循环中心部位开挖，从而防止塌方。开挖过程中的出碴采用起重提升机提升至井口外，再使用手推车、自卸汽车运输，通过桥式起重机吊装至地面渣土坑。这种施工方式虽能在高度有限的环境中进行施工，但能耗较大，而且当井道开挖到一定深度时，井下空气浑浊，使施工人员产生不适，需要配备通风设备和有毒有害气体检测设备。同时施工人员所处位置与井道外存在一定的高度差，若发生外物掉落井中，容易对施工人员造成严重伤害。因此仍需要一种自动化设备代替人工下井施工作业，提高安全性和施工效率。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种低净空岩层钻井施工装置及其方法，其具有效率高、安全性高的优点。

一种低净空岩层钻井施工装置，包括：

回转钻机，所述回转钻机上设置有工作平台，所述工作平台开设有供操作的通孔；

机架，所述回转钻机设置在所述机架中，所述回转钻机顶面与所述机架之间留有移料空间，所述机架上设置有吊机和第一取料器，所述第一取料器位于所述移料空间中，所述吊机驱动所述第一取料器，使所述第一取料器穿过所述通孔并对断裂的岩芯进行夹持和起吊；

全套管，所述全套管由所述回转钻机驱动，包括由若干第一钻杆轴向拼接构成的钻杆组，和与所述钻杆组底部轴向连接的第二钻杆，所述第二钻杆中设置有用于侧顶岩芯并使其断裂的劈裂棒；

潜孔锤，所述潜孔锤与所述第二钻杆轴向连接，用于环形切割岩层，形成柱状的岩芯。

本发明所述的一种低净空岩层钻井施工装置，对岩层进行环切，通过侧顶将岩芯掰断，实现整体取芯，从而在施工高度受到限制的环境中进行自动化钻井作业，提高钻孔效率，并能降低整体能耗。

进一步地，所述工作平台上设置有若干顶裂油缸，所述顶裂油缸沿周向分布在所述通孔的外侧，其输出端沿径向伸缩。所述顶裂油缸在岩芯起吊出口处键能岩芯超高的部分夹断，从而保证岩芯可横向移出。

进一步地，所述第一取料器呈可套设于岩芯外的环状，所述装置还包括与所述第一取料器同轴设置的第二取料器，所述第二取料器相对所述第一取料器独立升降，所述工作平台上还设置有若干夹紧油缸，所述夹紧油缸沿周向分布在所述通孔的外侧，所述夹紧油缸和顶裂油缸在高度方向上叠加设置，或在同一水平面上错位设置。该结构可实现一次侧顶分多次取芯，降低侧顶难度，减少对倾斜断面的处理频率，进一步提高钻井效率，同时避免因断岩掉落造成的振动和因岩体破碎导致后续处理困难的问题。

进一步地，所述夹紧装置设置在滑动导轨上从而实现径向调节。该结构可调节夹紧装置的径向位置，从而适应因断面倾斜造成的形状不规则的问题。

进一步地，所述夹持臂包括通过第一铰接轴铰接的第一连接部和第二连接部，以及通过第二铰接轴与所述第二连接部铰接的夹持部，所述第一铰接轴沿滑槽滑动设置于所述本体上，所述夹持部还铰接于所述本体，其夹持端穿入所述本体中，所述第一连接部与吊绳连接。该取料器结构可在下降过程中处于外翻状态，而在起吊过程中因拉力向内翻转，且岩芯重量越大加持力越大，可实现稳定夹持。

进一步地，所述机架为门架式结构，还包括行走组件和支撑组件，所述行走组件包括安装架、转动设置在安装架上的行走轮和驱动所述行走轮转动的行走驱动缸，所述行走轮带动所述机架沿行走轨道移动，所述支撑组件呈门架式结构，包括与所述安装架连接的下支撑架，和与所述下支撑架可拆卸连接的上支撑架，所述吊机设置于所述上支撑架。该机架可整体沿轨道移动，便于沿直线开挖多个钻井，提高施工效率。

本发明还公开了一种低净空岩层钻井施工方法，包括以下步骤：

S1、对回转钻机进行组装和定位，对机架进行组装，所述机架上设置有第一取料器，完成潜孔锤组装，所述潜孔锤用于环形切割岩层从而形成柱状岩芯，准备若干第一钻杆和一第二钻杆，所述第二钻杆中设置有劈裂棒；

S2、使所述机架移动至预设位置，将所述潜孔锤进行调运并吊入所述回转钻机中，利用所述回转钻机的夹紧机构将所述潜孔锤夹紧，并使所述潜孔锤的连接位露出于所述回转钻机，然后再吊装所述第二钻杆至所述潜孔锤顶端，并与所述潜孔锤完成对接；

S3、连接整机管路管线，利用所述回转钻机的调平机构调整钻进垂直度，启动所述潜孔锤，利用所述回转钻机驱动所述潜孔锤开始钻进施工；

S4、当钻进至所述第二钻杆的连接位接近所述回转钻机顶面时，停止钻进，拆除所述潜孔锤的气管，利用所述机架吊装一个所述第一钻杆并使其与所述第二钻杆轴向首尾对接，然后连通所述潜孔锤气管，开始继续钻进；

S5、重复钻进和对接所述第一钻杆的步骤，使钻井深度加深；

S6、当钻进至预设深度时停止钻进，启动所述劈裂棒对岩芯进行侧顶，使岩芯断裂，接着使所述第一取料器吊起断裂的岩芯并将其移出钻井区域；

S7、接着重复S6和S7，直至钻井达到目标深度；

S8、清理钻井中碎渣，然后测量井深，确认无误后拆除所述潜孔锤的气管，然后利用所述回转钻机的夹紧装置，将钻杆提升并逐节拆除，最后将设备行驶至下一个钻井区域继续施工。

本发明所述的一种低净空岩层钻井施工方法，对岩层进行环切，通过侧顶将岩芯掰断，实现整体取芯，从而在施工高度受到限制的环境中进行自动化钻井作业，提高钻孔效率，并能降低整体能耗。

进一步地，所述预设深度小于所述回转钻机顶面与所述机架的距离。使岩芯取出后可移出钻井区域。

进一步地，在步骤S1中，所述回转钻机上安装顶裂油缸；在步骤S6中，当断裂的岩芯出现超高的问题无法移出时，控制所述第一取料器使岩芯超出高度限制的下部分位于所述顶裂油缸所在平面以下，启动所述顶裂油缸，沿所述下部分的顶面将岩芯顶断，接着控制所述第一取料器再次将岩芯抬升并将岩芯移出。在保证单次取芯长度的同时，避免断裂面倾斜导致岩芯总长超出作业空间限制而无法吊出，提高效率。

进一步地，在步骤S1中，所述回转钻机上安装夹紧油缸和顶裂油缸，所述机架上还安装有第二取料器；

在步骤S6中，所述预设深度为所述机架最大起吊量时岩芯的高度或所述目标深度；

S6.1、当断裂岩芯的局部露出所述回转钻台并达到一定高度时，停止起吊，启动所述夹紧油缸夹紧岩芯，此时所述第一取料器仍位于所述钻杆中，接着所述第二取料器移动对露出的岩芯局部进行夹持，然后所述第一取料器向下移动，释放岩芯，直至一定深度后再对未露出的区域进行夹紧；

S6.2、接着启动所述断裂油缸，将断裂的岩芯破裂成露出所述回转钻台的上部分和未露出所述回转钻台的下部分，所述第二取料器将所述上部分移出钻井区域，此时所述夹紧油缸释放岩芯，所述第一取料器对所述下部分再次起吊；

重复步骤S6.1和S6.2，直至岩芯全部取出。该方法可实现一次侧顶分多次取芯，降低侧顶难度，减少对倾斜断面的处理频率，进一步提高钻井效率，同时避免因断岩掉落造成的振动和因岩体破碎导致后续处理困难的问题。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1为实施例1中所述钻井施工装置的结构示意图；

图2为实施例1中延长全套管后的结构示意图；

图3为所述劈裂棒的结构示意图；

图4为所述第一取料器的剖视图；

图5为实施例2中所述钻井施工装置的结构示意图；

图6为实施例3中所述钻井施工装置的结构示意图；

图7为实施例3中所述取料器、夹紧油缸和顶裂油缸的错位布局示意图；

附图标记说明：11、行走组件；111、安装架；112、行走轮；113、行走驱动缸；12、支撑组件；121、下支撑架；122、上支撑架；13、电动吊机；2、回转钻机；21、工作平台；3、全套管；31、第一钻杆；32、第二钻杆；321、劈裂棒；3211、第一油缸；3212、第二油缸；4、潜孔锤；41、锤头；5、第一取料器；51、本体；52、夹持臂；521、第一铰接轴；522、第二铰接轴；523、第一连接部；524、第二连接部；525、夹持部；6、顶裂油缸；61、第一空间；62、第二空间；63、第三空间；64、第四空间；7、夹紧油缸；8、第二取料器。

具体实施方式

实施例1

请参阅图1-4，图1为实施例1中所述钻井施工装置的结构示意图；,图2为实施例1中延长全套管后的结构示意图；图3为所述劈裂棒的结构示意图；图4为所述第一取料器的剖视图。

本发明公开了一种低净空岩层钻井施工装置，用于在施工高度有限制的环境中进行竖向钻井。所述低净空岩层钻井施工装置包括机架、设置在机架中的回转钻机2、以及由回转钻机2驱动的全套管3。全套管3通过潜孔锤4对岩层进行开挖，开挖形成的碎渣通过设置在全套管3中的出渣系统进行排出。

所述机架为门架式结构，包括行走组件11、支撑组件12和电动吊机13。所述行走组件11包括安装架111、转动设置在安装架111上的行走轮112和驱动行走轮112转动的行走驱动缸113，所述行走轮112带动机架整体在横向通道中沿行走轨道移动，以便沿横向通道开挖多个钻井。所述支撑组件12包括与所述安装架111连接的下支撑架121，和与所述下支撑架121可拆卸连接的上支撑架122，从而便于实现机架的运输和装配。上支撑架122上设置有电动吊机13，电动吊机13用于收卷吊绳。

所述回转钻机2是一种可带动全套管3进行360度回转、调直、提升和下压的机械设备，其为行业内的常用设备，在此不再赘述。所述回转钻机2顶部设置有工作平台21，所述工作平台21中部开设有用于吊出岩芯的通孔。所述工作平台21的顶面与所述机架之间留有移料空间，所述移料空间的高度决定移出钻井区域作业中，断裂岩芯的高度。.

所述全套管3包括由若干第一钻杆31首尾轴向拼接构成的钻杆组，以及与所述钻杆组底部连接的第二钻杆32。所述第一钻杆31和第二钻杆32均呈中空的环形。所述第二钻杆32的内壁设置有劈裂棒321，所述劈裂棒321可优选为仅一个。所述劈裂棒321两侧分别设置有若干第一油缸3211和第二油缸3212，所述第一油缸3211和第二油缸3212沿径向设置，所述第一油缸3211朝向所述第二钻杆32的内壁，所述第二油缸3212朝向第二钻杆32的中轴。所述第一钻杆31和第二钻杆32的内侧壁还设置有固定及保护进气管和排渣管的护板，有效保护了进气管和排渣管的运行可靠性。

所述潜孔锤4为环切型集束锤，与第二钻杆32通过螺栓螺母连接。所述潜孔锤4通过风能进行驱动，并利用环形布置的多个锤头41的滚压和冲击破碎功能实现岩层的破碎，从而对岩层进行环切并在潜孔锤4的内腔中形成柱状的岩芯，实现钻井。所述潜孔锤4通过反循环集渣排渣方式进行排渣作业，并通过出渣系统进行排出。

所述装置还设置有第一取料器5，所述第一取料器5通过吊绳吊设在所述上支撑架122上，电动吊机13转动对吊绳进行收卷和释放，进而调节第一取料器5的高度和状态。在本实施例中，所述第一取料器5包括设有内腔的本体51和设置于本体51外周的夹持臂52，所述夹持臂52包括通过第一铰接轴521铰接的第一连接部523和第二连接部524，以及通过第二铰接轴522与所述第二连接部524铰接的夹持部525，所述第一铰接轴521沿滑槽滑动设置于所述本体51上，所述夹持部525还铰接于所述本体51，其夹持端穿入所述本体51中，所述第一连接部523与吊绳连接。

当吊绳处于松弛状态时，第一铰接轴521下滑带动第二连接部524下移，使夹持部525向外翻转，其夹持端远离内腔；当电动吊机13启动使吊绳处于拉紧状态时，第一铰接轴521上滑带动第二连接部524上移，夹持部525向内翻转使夹持端向内腔移动并与套设于内腔中的岩芯抵触，实现对岩芯的夹持，从而将断裂的岩芯从钻井中取出。

作为优选地，所述本体51顶部可为封闭式或开口式结构。

若为封闭式结构，则本体51顶部与第一顶裂油缸6的在内腔中的距离确定每次取岩芯时断裂岩芯的长度。

若为开口式结构，则第一取料器5可套设在岩芯外侧并沿深度方向上自由移动，每次取岩芯时断裂岩芯的长度，由第一取料器5相对岩芯的位置决定，因此可在第一取料器5内增设传感器，对第一取料器5的移动深度进行检测。

所述装置还包括对各部分的运作进行控制的控制系统、提供气压的空气压缩系统和提供电能的配电系统。

本实施例以在4m以下空间进行施工、中桩直径1.7m的工况为例进行阐述，其施工方法如下：

S1、对装置进行组装调试。在组装过程中，先分别对回转钻机和机架进行组装，接着使机架行驶到回转钻机的所在区域，并检查是否发生干涉。接着在横通道内对空压机(4用1备)、油雾器、集渣除尘器等进行安装定位，并连通管路管线，对空压机进行空载测试。完成潜孔锤组装，连接气管，然后气路测试是否通畅，测试完成后拆除管路，锤体保持待装状态。

S2、进行第二钻杆和潜孔锤的安装。将装置中心与钻井中心对中，确保精度在20mm以内，然后利用机架将潜孔锤调运至回转钻机中心位置，使潜孔锤穿过通孔进入回转钻机中，同时确保螺栓孔露出工作平台，利用回转钻机的主夹紧机构将潜孔锤夹紧。然后再吊装第二钻杆至潜孔锤顶端，与潜孔锤完成对接，并打紧螺栓完成组装。在本实施例中，潜孔锤直径1.7m，可满足一次作业深度20m，钻杆单件高度1.6m，有效长度1.37m。

S3、开始钻井。连接整机管路管线，对所有动作功能进行最终测试，然后利用回转钻机的调平机构调整钻进垂直度，再利用铅锤对全套管垂直度进行复测，确认无误后启动潜孔锤，利用回转钻机驱动潜孔锤开始钻进施工。

S4、延伸全套管。当钻进至第二钻杆的连接螺栓孔位接近回转钻机工作平台的顶面时，停止钻进，拆除潜孔锤气管，利用机架吊装一个第一钻杆至工作面，完成第一钻杆和第二钻杆的对接，然后连通潜孔锤气管，启动空压机，开始继续钻进。

S5、重复该步骤，拼接延长钻杆组，使钻井深度加深。

S6、取岩芯。当钻进至预设深度时停止钻进，所述预设深度由移料空间的高度决定，使得吊出的断裂岩芯可横向穿过所述移料空间实现移出钻井区域。因此，所述预设深度小于所述回转钻机顶面与所述机架的距离。在本实施例中所述预设高度为2.4m左右(即断裂的岩芯高度约为2.4m)。此时启动劈裂棒对岩心进行侧顶，使岩芯沿位于潜孔锤顶部的位置断裂。所述侧顶具体为第一油缸伸出与第二钻杆的内侧壁抵触，对劈裂棒进行定位，第二油缸伸出并压向岩芯，将其顶裂。

作为优选地，在侧顶过程中，可启动回转钻机，使劈裂棒对岩芯沿周向进行多角度的侧顶，提高侧顶成功率以及断面的平整度。

接着启动电动吊机释放吊绳，使第一取料器下降到一定深度并套设在岩芯和全套管之间并，接着使电动吊机拉紧吊绳将第一取料器吊起，在吊起过程中第一取料器夹持住断裂的岩芯并将其移出钻井，并将岩芯平移送离钻井区域。

S7、接着重复S5和S6，直至钻井达到目标深度。

S8、清理钻井中碎渣，然后测量井深，确认无误后拆除潜孔锤气管，然后利用回转钻机主、副夹紧装置，将全套管提升，逐节拆除。继续将设备行驶至下一个钻井区域继续施工。

实施例2

请参阅图5，图5为实施例2中所述钻井施工装置的结构示意图。本实施例与实施例1基本相同，其区别仅在于：所述工作平台21上设置有若干顶裂油缸6，所述顶裂油缸6沿周向分布在所述通孔的外侧。

其施工方法与实施例1的区别在于：在步骤S6中，当断裂的岩芯出现超高的问题时，控制第一取料器移动至通孔上，使岩芯超出高度限制的下部分位于顶裂油缸所在平面以下。此时启动顶裂油缸，将岩芯超长的下半部分顶断，接着再次将岩芯抬升一定高度，即可顺利将岩芯平移移出。

实施例3

请参阅图6-7，图6为实施例3中所述钻井施工装置的结构示意图；图7为实施例3中所述取料器、夹紧油缸和顶裂油缸的错位布局示意图。

本实施例与实施例2基本相同，其区别仅在于：所述工作平台21上还设置有若干夹紧油缸7，所述夹紧油缸7沿周向分布在所述通孔的外侧。所述夹紧油缸7和顶裂油缸6可在高度方向上叠加设置，或在同一水平面上错位设置。

所述第一取料器5需为开口结构。所述装置还包括第二取料器8，所述第二取料器8与所述第一取料器5同轴设置并通过吊绳驱动实现独立升降。所述第二取料器8所处位置需高于所述第一取料器5，其结构可与所述第一取料器5相同，或为其它吊装结构，例如可通过钻入岩芯中实现与岩芯的固定，实现吊装。

当所述第二取料器8与所述第一取料器5结构相同(即均为环形)时，作为优选地，所述顶裂油缸6有四个并沿周向均匀分布，所述顶裂油缸6之间形成与岩芯横向移出方向(如图7箭头方向)垂直并相对的第一空间61和第三空间63，以及沿岩芯横向移出方向布局并相对的第二空间62和第四空间64。所述第一取料器5的吊绳位于所述第一空间61和第三空间63中(如图7实线交叉位置)，所述第二取料器8的吊绳位于第二空间62和第四空间64中(如图7虚线交叉位置)，防止相互干涉。所述夹紧油缸7设置在所述第一空间61和第三空间63中，避免岩芯移出时与夹紧油缸7发生碰撞。

作为优选地，夹紧油缸7可设置在滑动导轨上从而实现径向调节，从而适应因断面倾斜造成的形状不规则的问题。

本实施例无需考虑劈断时岩芯的高度，其施工方法与实施例3的区别在于：

S6、取岩芯。当钻进至起吊极限或目标深度时停止钻进，此时启动劈裂棒对岩心进行侧顶，使岩芯沿位于潜孔锤顶部的位置断裂。接着启动电动吊机释放吊绳，使第一取料器第一取料器套设在岩芯和全套管之间并下降到一定深度，接着使电动吊机拉动吊绳将第一取料器吊起，在吊起过程中第一取料器夹持住断裂的岩芯并将其向钻井口移动。

S6.1、当断裂岩芯的局部露出回转钻台并达到移料空间的限制高度时，停止起吊，启动夹紧油缸夹紧岩芯，此时第一取料器仍位于工作平台以下。接着第二取料器移动对露出的岩芯局部进行夹持，然后第一取料器向下移动，释放岩芯，直至一定深度后再提起吊绳，对未露出的岩芯进行夹紧。所述一定深度需保证后续再次起吊时，断裂岩芯露出的高度达到限制高度，而第一取料器仍保持在所述第一钻杆或第二钻杆中。

S6.2、此时启动第二断裂油缸，将断裂岩芯破裂成露出回转钻台的上部分和为露出回转钻台的下部分。第二取料器将上部分岩芯移出钻井区域，夹紧油缸释放，第一取料器再次起吊剩余部分的岩芯。

重复步骤S6.1和S6.2，直至岩芯全部取出。

由于起吊极限时断裂岩芯的高度通常远大于工作平台与横向通道顶面的距离，因此该结构和方法不需要对断裂岩芯的高度进行控制，降低侧顶难度，减少对倾斜断面的处理频率，进一步提高钻井效率，同时避免实施例3中因断岩掉落造成的振动和因岩体破碎导致后续处理困难的问题。

本发明所述的一种低净空岩层钻井施工装置及其方法，对岩层进行环切，通过侧顶将岩芯掰断，实现整体取芯，从而在施工高度受到限制的环境中进行自动化钻井作业，提高钻孔效率，并能降低整体能耗。

需要理解的是，在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，也即，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。此外，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”、“空心”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，则本发明也意图包含这些改动和变形。

Claims (10)

1.一种低净空岩层钻井施工装置，其特征在于，包括：

回转钻机，所述回转钻机上设置有工作平台，所述工作平台开设有供操作的通孔；

机架，所述回转钻机设置在所述机架中，所述回转钻机顶面与所述机架之间留有移料空间，所述机架上设置有吊机和第一取料器，所述第一取料器位于所述移料空间中，所述吊机驱动所述第一取料器，使所述第一取料器穿过所述通孔并对断裂的岩芯进行夹持和起吊；

全套管，所述全套管由所述回转钻机驱动，包括由若干第一钻杆轴向拼接构成的钻杆组，和与所述钻杆组底部轴向连接的第二钻杆，所述第二钻杆中设置有用于侧顶岩芯并使其断裂的劈裂棒；

潜孔锤，所述潜孔锤与所述第二钻杆轴向连接，用于环形切割岩层，形成柱状的岩芯。

2.根据权利要求1所述的一种低净空岩层钻井施工装置，其特征在于：所述工作平台上设置有若干顶裂油缸，所述顶裂油缸沿周向分布在所述通孔的外侧，其输出端沿径向伸缩。

3.根据权利要求2所述的一种低净空岩层钻井施工装置，其特征在于：所述第一取料器呈可套设于岩芯外的环状，所述装置还包括与所述第一取料器同轴设置的第二取料器，所述第二取料器相对所述第一取料器独立升降，所述工作平台上还设置有若干夹紧油缸，所述夹紧油缸沿周向分布在所述通孔的外侧，所述夹紧油缸和顶裂油缸在高度方向上叠加设置，或在同一水平面上错位设置。

4.根据权利要求3所述的一种低净空岩层钻井施工装置，其特征在于：所述夹紧装置设置在滑动导轨上从而实现径向调节。

5.根据权利要求1所述的一种低净空岩层钻井施工装置，其特征在于：所述夹持臂包括通过第一铰接轴铰接的第一连接部和第二连接部，以及通过第二铰接轴与所述第二连接部铰接的夹持部，所述第一铰接轴沿滑槽滑动设置于所述本体上，所述夹持部还铰接于所述本体，其夹持端穿入所述本体中，所述第一连接部与吊绳连接。

6.根据权利要求1所述的一种低净空岩层钻井施工装置，其特征在于：所述机架为门架式结构，还包括行走组件和支撑组件，所述行走组件包括安装架、转动设置在安装架上的行走轮和驱动所述行走轮转动的行走驱动缸，所述行走轮带动所述机架沿行走轨道移动，所述支撑组件呈门架式结构，包括与所述安装架连接的下支撑架，和与所述下支撑架可拆卸连接的上支撑架，所述吊机设置于所述上支撑架。

7.一种低净空岩层钻井施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对回转钻机进行组装和定位，对机架进行组装，所述机架上设置有第一取料器，完成潜孔锤组装，所述潜孔锤用于环形切割岩层从而形成柱状岩芯，准备若干第一钻杆和一第二钻杆，所述第二钻杆中设置有劈裂棒；

S2、使所述机架移动至预设位置，将所述潜孔锤进行调运并吊入所述回转钻机中，利用所述回转钻机的夹紧机构将所述潜孔锤夹紧，并使所述潜孔锤的连接位露出于所述回转钻机，然后再吊装所述第二钻杆至所述潜孔锤顶端，并与所述潜孔锤完成对接；

S3、连接整机管路管线，利用所述回转钻机的调平机构调整钻进垂直度，启动所述潜孔锤，利用所述回转钻机驱动所述潜孔锤开始钻进施工；

S4、当钻进至所述第二钻杆的连接位接近所述回转钻机顶面时，停止钻进，拆除所述潜孔锤的气管，利用所述机架吊装一个所述第一钻杆并使其与所述第二钻杆轴向首尾对接，然后连通所述潜孔锤气管，开始继续钻进；

S5、重复钻进和对接所述第一钻杆的步骤，使钻井深度加深；

S6、当钻进至预设深度时停止钻进，启动所述劈裂棒对岩芯进行侧顶，使岩芯断裂，接着使所述第一取料器吊起断裂的岩芯并将其移出钻井区域；

S7、接着重复S5和S6，直至钻井达到目标深度；

S8、清理钻井中碎渣，然后测量井深，确认无误后拆除所述潜孔锤的气管，然后利用所述回转钻机的夹紧装置，将钻杆提升并逐节拆除，最后将设备行驶至下一个钻井区域继续施工。

8.根据权利要求7所述的一种低净空岩层钻井施工方法，其特征在于：所述预设深度小于所述回转钻机顶面与所述机架的距离。

9.根据权利要求8所述的一种低净空岩层钻井施工方法，其特征在于：

在步骤S1中，所述回转钻机上安装顶裂油缸；

在步骤S6中，当断裂的岩芯出现超高的问题无法移出时，控制所述第一取料器使岩芯超出高度限制的下部分位于所述顶裂油缸所在平面以下，启动所述顶裂油缸，沿所述下部分的顶面将岩芯顶断，接着控制所述第一取料器再次将岩芯抬升并将岩芯移出。

10.根据权利要求7所述的一种低净空岩层钻井施工方法，其特征在于：

在步骤S1中，所述回转钻机上安装夹紧油缸和顶裂油缸，所述机架上还安装有第二取料器；

在步骤S6中，所述预设深度为所述机架最大起吊量时岩芯的高度或所述目标深度；

S6.1、当断裂岩芯的局部露出所述回转钻台并达到限制高度时，停止起吊，启动所述夹紧油缸夹紧岩芯，此时所述第一取料器仍位于所述第一钻杆中，接着所述第二取料器移动对露出的岩芯局部进行夹持，然后所述第一取料器向下移动，释放岩芯，直至一定深度后再对未露出的岩芯进行夹紧；

S6.2、接着启动所述断裂油缸，将断裂的岩芯破裂成露出所述回转钻台的上部分和未露出所述回转钻台的下部分，所述第二取料器将所述上部分移出钻井区域，此时所述夹紧油缸释放岩芯，所述第一取料器对所述下部分再次起吊；

重复步骤S6.1和S6.2，直至岩芯全部取出。