CN117627565A - 一种防止松软煤层取芯过程丢煤屑的装备及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防止松软煤层取芯过程丢煤屑的装备及其工作方法，装备包括空心钻头、煤屑收集罐体、取芯管、防丢组件；其工作方法包括以下步骤：S1、采用钻机、钻杆及打钻钻头施工一个取样钻孔；S2、将空心钻头、取芯管、煤屑收集罐体、钻杆进行连接并推至预定取样位置；S3、到达预定取样位置后，启动钻机带动空心钻头旋转切削煤样，煤样进入取芯管内并挤压防丢组件，防丢组件打开，煤样经过取芯管进入煤屑收集罐体内；S4、取芯完成后，防丢组件关闭，煤样被封闭在取芯管以及煤屑收集罐体内；S5、将钻杆、空心钻头、取芯管、煤屑收集罐体全部取出后，将钻杆与煤屑收集罐体分离，将取芯管拆卸下来后即可在煤屑收集罐体内获得煤屑。

Description

一种防止松软煤层取芯过程丢煤屑的装备及其工作方法

技术领域

本发明涉及煤层采样领域，尤其涉及一种防止松软煤层取芯过程丢煤屑的装备及其工作方法。

背景技术

煤层瓦斯是导致瓦斯灾害发生的重要原因之一，瓦斯又是一种清洁能源，其能够优化能源产业结构。因此，实现煤层瓦斯的有效治理对双碳目标的实现及缓解环境压力具有重要的意义。实现煤层瓦斯有效治理的前提是掌握煤层瓦斯含量，因为煤层突出危险性鉴定、区域效果检验，抽采效果评价、区域预测等均需要进行煤层瓦斯含量测定。

煤层瓦斯含量测定的方法包括煤层瓦斯井下直接测定（GB/T23250-2009）及间接法，间接法主要是通过煤层瓦斯压力、煤的吸附常数、水分、灰分、孔隙率及视密度进行计算。然而防治煤与瓦斯突出细则（2022）对采用直接法测定煤层瓦斯含量的情况做出了明确的要求，例如：区域预测煤层瓦斯压力、瓦斯含量等参数应当为井下实测数据，用直接法测定瓦斯含量时应当定点取样；开采保护层的保护效果检验主要采用残余瓦斯压力、残余瓦斯含量及其他经试验证实有效的指标和方法，采用残余瓦斯压力、残余瓦斯含量检验的需为实测值；采用预抽煤层瓦斯区域防突措施的，必须对区域防突措施效果进行检验，检验指标优先采用残余瓦斯含量指标，残余瓦斯含量指标应为实测值。

煤层瓦斯井下直接测定法（GB/T23250-2009）规定实测煤层瓦斯含量时应首选取芯管取样，取芯管取样的流程如下：首先采用钻机施工一个钻孔；其次退出钻杆，将取芯管安装至钻机上，在取芯管后边接钻杆；最后通过钻杆将取芯管送至所要定点取样的地方进行取芯。该取样方法在全国各大矿区得到了广泛的应用，取芯管取样对倾角稍大的上向钻孔有较好的效果，取样后退出钻杆过程中不易丢煤屑；然而对于上向钻孔倾角近似水平及下向钻孔取芯，特别是松软煤层取芯，煤屑呈颗粒状，煤屑与取芯管内壁摩擦力小，取样后退出钻杆过程中，由于取芯管钻尺切割端没有封闭，取样后退出钻杆过程中煤屑极易丢失，从而造成煤层瓦斯含量测试失败或测试精准度较差；因此，有必要提供一种防止松软煤层取芯过程丢煤屑的装备及其工作方法，以能够实现近水平钻孔及下向钻孔取芯不丢煤屑，提高煤层瓦斯含量测定效率及精准度。

发明内容

本发明目的是针对上述问题，提供一种结构简单、操作便利的防止松软煤层取芯过程丢煤屑的装备及其工作方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种防止松软煤层取芯过程丢煤屑的装备，包括空心钻头、煤屑收集罐体、取芯管、防丢组件；所述取芯管的轴向一端与空心钻头可拆卸连接，取芯管的轴向另一端与煤屑收集罐体的轴向一端可拆卸连接，煤屑收集罐体的轴向另一端与钻杆的一端可拆卸连接；所述防丢组件固定连接在取芯管内；所述防丢组件包括若干组挡板机构、若干组升降密封机构，若干组挡板机构与若干组升降密封机构相对应设置，升降密封机构设置在挡板机构下方且升降密封机构与挡板机构通过回弹机构相连接。

进一步的，所述挡板机构有四组且四组挡板机构沿取芯管的圆周方向设置；所述挡板机构包括限位挡块、闭合叶片；限位挡块的一侧侧壁呈圆弧状设置且该圆弧端面与取芯管内壁固定连接；四组挡板机构中，四个限位挡块的圆弧端面首尾连接并通过四个限位挡块合围形成中心区域；限位挡块远离取芯管内壁的一端与闭合叶片销轴连接，闭合叶片呈三角形设置；四组挡板机构中，四个闭合叶片在水平状态时将中心区域进行遮挡封闭。

进一步的，所述限位挡块远离取芯管内壁的一端端面设置为第一竖直平面，限位挡块远离取芯管内壁的一端底部设置为圆弧凸面，圆弧凸面顶端与第一竖直平面相连接，圆弧凸面底端设置有垂直限位槽；所述闭合叶片靠近限位挡块的一端端面设置为第二竖直平面，第二竖直平面底部设置有垂直限位凸起，垂直限位凸起上端面设置为与圆弧凸面相适配的圆弧凹面，圆弧凹面顶端与第二竖直平面相连接；当闭合叶片处于水平状态时，第一竖直平面与第二竖直平面相抵接，当对闭合叶片进行打开操作时，闭合叶片向下旋转，圆弧凸面与圆弧凹面产生滑动摩擦，直至垂直限位凸起嵌入垂直限位槽为止，此时，闭合叶片处于垂直状态。

进一步的，所述限位挡块远离取芯管内壁的一端端面中部设置有安装凹槽，闭合叶片靠近限位挡块的一端端面中部设置有安装凸起，安装凸起插入安装凹槽内且安装凸起与安装凹槽之间通过安装轴销轴连接。

进一步的，所述回弹机构包括弹簧、传动杆，传动杆的一端与闭合叶片底端销轴连接，传动杆的另一端与升降密封机构相连接，传动杆中部与弹簧的一端相连接，弹簧的另一端与限位挡块底端相连接。

进一步的，所述升降密封机构包括防护罩、固定齿条、活动齿轮；所述防护罩呈矩形柱壳体状，防护罩位于限位挡块下方且防护罩与取芯管内壁固定连接，防护罩内壁固定连接有固定齿条且固定齿条纵向设置，活动齿轮的外周齿牙与固定齿条的齿牙啮合连接，活动齿轮中心位置可转动连接有活动轴且活动轴与活动齿轮同轴设置，活动轴的一端与活动齿轮相连接，活动轴的另一端从设置在防护罩侧壁上的纵向开口穿出后与传动杆的一端销轴连接；当活动齿轮沿着固定齿条进行纵向滚动时，活动轴在纵向开口内纵向滑动。

进一步的，所述防护罩内设置有四个转轴，四个转轴的轴线方向与纵向开口的宽度方向相一致，四个转轴分布在防护罩的四个端角位置且转轴两端与防护罩内壁可转动连接，四个转轴外侧套设有柔性挡板且柔性挡板可绕四个转轴进行转动，柔性挡板的一侧侧壁与纵向开口所属的防护罩侧壁相平行且柔性挡板位于纵向开口内侧，柔性挡板靠近纵向开口的一侧设置有用于与活动轴相连接的避让孔；当活动轴与传动杆相连接时，活动轴的一端依次穿过柔性挡板上的避让孔、防护罩侧壁的纵向开口后与传动杆的一端销轴连接。

进一步的，所述防护罩设置纵向开口的一侧内壁上设置有密封凸起，密封凸起有两个且两个密封凸起分别位于纵向开口的宽度方向两侧，密封凸起靠近柔性挡板的一侧设置有密封避让槽并通过密封避让槽对柔性挡板的移动动作进行避让。

进一步的，所述取芯管的轴向两端分别与空心钻头、煤屑收集罐体螺纹连接，煤屑收集罐体远离取芯管的一端内壁设置有封闭盖，煤屑收集罐体远离取芯管的一端与钻杆螺纹连接。

一种防止松软煤层取芯过程丢煤屑的装备的工作方法，包括以下步骤：

S1、采用钻机、钻杆及打钻钻头施工一个取样钻孔，当施工至预定取样位置时，停止施工，退出钻杆和打钻钻头；

S2、将空心钻头、取芯管、煤屑收集罐体、钻杆进行连接，将钻杆固定在钻机上，采用钻机、钻杆将空心钻头、取芯管、煤屑收集罐体推至预定取样位置；

S3、到达预定取样位置后，启动钻机带动空心钻头旋转切削煤样，煤样进入取芯管内并挤压防丢组件中的闭合叶片，闭合叶片受到挤压以安装轴为中心，沿圆弧凸面向内旋转，同时闭合叶片推动传动杆向下运动，传动杆向下运动拉伸弹簧并带动活动轴牵引活动齿轮沿固定齿条向下移动，活动轴通过柔性挡板上的避让孔带动柔性挡板在纵向开口内向下运动，柔性挡板在防护罩内部沿四个转轴运动；当闭合叶片后端的垂直限位凸起旋转到限位挡块前端的垂直限位槽内时，闭合叶片停止向内旋转，防丢组件处于打开状态，煤样经过取芯管进入煤屑收集罐体内；

S4、取芯完成后，通过钻机退出钻杆及空心钻头、取芯管、煤屑收集罐体，当取芯管离开预定的取样位置时，弹簧收缩，牵引传动杆向上运动，传动杆向上运动带动活动轴牵引活动齿轮沿固定齿条向上运动，活动轴通过柔性挡板上的避让孔带动柔性挡板在纵向开口内向上运动，柔性挡板在防护罩内部沿四个转轴运动，闭合叶片受到传动杆的推动以安装轴为中心，沿圆弧凸面向外旋转，闭合叶片后端的垂直限位凸起与限位挡块前端的垂直限位槽分离，恢复到初始位置， 此时闭合叶片后端的第二竖直平面与限位挡块前端的第一竖直平面相抵接，闭合叶片处于水平状态，防丢组件关闭，煤样被封闭在取芯管以及煤屑收集罐体内；

S5、将钻杆、空心钻头、取芯管、煤屑收集罐体全部取出后，将钻杆与煤屑收集罐体分离，将取芯管拆卸下来后即可在煤屑收集罐体内获得煤屑。

与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：

本发明在进行取样操作时，空心钻头对煤样进行钻取，煤样将防丢组件中的挡板机构顶开，令防丢组件处于打开状态，煤样穿过取芯管后进入到煤屑收集罐体内；取样结束后，将钻杆以及空心钻头、煤屑收集罐体、取芯管向外移动，在防丢组件中回弹机构的弹性作用下，挡板机构恢复原状，令防丢组件处于关闭状态，实现取芯管以及煤屑收集罐体的封闭效果；其有效避免了钻杆退出过程中煤屑收集罐体内煤样丢失的状况发生，提高了煤层瓦斯含量测试的精准度及测定效率；

另一方面，本发明在防丢组件内设置升降密封机构的设计，使得在挡板机构带动回弹机构运动时，回弹机构中的传动杆底端在升降密封机构作用下进行平稳升降操作，保证了传动杆的移动稳定性，从而提高了挡板机构打开、关闭过程中的稳定性能；同时，升降密封机构设置了柔性挡板对用于活动轴纵向移动的纵向开口进行了遮挡，避免了煤屑进入到升降密封机构内对活动轴的纵向移动造成阻碍，影响防丢组件使用寿命的状况发生；并且，柔性挡板可以随着活动轴、传动杆一同纵向移动，在保证升降密封机构内部密封性能的同时不会对活动轴、传动杆的纵向移动动作造成阻碍，进一步提高了本发明的使用效果。

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，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的装配结构图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为空心钻头与煤屑收集罐体的连接结构图；

图4为取芯管与防丢组件的装配结构图；

图5为防丢组件的结构示意图；

图6为挡板机构与升降密封机构的连接结构图；

图7为限位挡块的结构示意图；

图8为闭合叶片的结构示意图；

图9为挡板机构的装配结构图；

图10为升降密封机构中活动齿轮与固定齿条的连接结构图；

图11为升降密封机构中柔性挡板与转轴的连接结构图；

图12为升降密封机构中柔性挡板与密封凸起的连接结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

如图1至图12所示，本实施例公开了一种防止松软煤层取芯过程丢煤屑的装备，包括空心钻头6、煤屑收集罐体4、取芯管1、防丢组件2；所述取芯管1的轴向一端设置有螺纹并通过螺纹与空心钻头6螺纹连接，取芯管1的轴向另一端同样设置有螺纹并通过螺纹与煤屑收集罐体4的轴向一端螺纹连接，煤屑收集罐体4的轴向另一端与钻杆5的一端螺纹连接；所述防丢组件2固定连接在取芯管1内；煤屑收集罐体4远离取芯管1的一端内壁设置有封闭盖401，当防丢组件2处于关闭状态时，防丢组件2、取芯管1、煤屑收集罐体4合围构成一个密闭腔体结构用于盛装采集的煤样，如图1～图4所示。

所述防丢组件2包括四组挡板机构3、四组升降密封机构8以及四组回弹机构7，四组挡板机构3与四组升降密封机构8、四组回弹机构7相对应设置，升降密封机构8设置在挡板机构3下方且升降密封机构8与挡板机构3通过回弹机构7相连接。

所述四组挡板机构3沿取芯管1的圆周方向设置；所述挡板机构3包括限位挡块31、闭合叶片32；限位挡块31的一侧侧壁呈圆弧状设置且该圆弧端面与取芯管1内壁固定连接；四组挡板机构3中，四个限位挡块31的圆弧端面首尾连接并通过四个限位挡块31合围形成中心区域；限位挡块31远离取芯管1内壁的一端与闭合叶片32销轴连接，闭合叶片32呈三角形设置；四组挡板机构3中，四个闭合叶片32在水平状态时将中心区域进行遮挡封闭，如图5、图6所示；

如图7、图8所示，所述限位挡块31远离取芯管1内壁的一端端面设置为第一竖直平面311，限位挡块31远离取芯管1内壁的一端底部设置为圆弧凸面312，圆弧凸面312顶端与第一竖直平面311相连接，圆弧凸面312底端设置有垂直限位槽313，垂直限位槽313远离圆弧凸面312的一侧设置为第一倾斜斜面314；所述闭合叶片32靠近限位挡块31的一端端面设置为第二竖直平面323，第二竖直平面323底部设置有垂直限位凸起321，垂直限位凸起321上端面设置为与圆弧凸面312相适配的圆弧凹面322，圆弧凹面322顶端与第二竖直平面323相连接，垂直限位凸起321下端面设置为第二倾斜斜面324；当闭合叶片32处于水平状态时，第一竖直平面311与第二竖直平面323相抵接，当对闭合叶片32进行打开操作时，闭合叶片32向下旋转，圆弧凸面312与圆弧凹面322产生滑动摩擦，直至垂直限位凸起321嵌入垂直限位槽313，第二倾斜斜面324与第一倾斜斜面314相抵接为止，此时，闭合叶片32处于垂直状态。

所述限位挡块31远离取芯管1内壁的一端端面中部设置有安装凹槽315，闭合叶片32靠近限位挡块31的一端端面中部设置有安装凸起325，安装凹槽315内壁、安装凸起325上分别设置有相互对应的第一销轴孔316、第二销轴孔326；安装凸起325插入安装凹槽315内且第一销轴孔316、第二销轴孔326之间通过安装轴33销轴连接。

在闭合叶片处于水平、垂直状态时，防丢组件分别处于关闭、打开状态；第一竖直平面、第二竖直平面的配合设计令闭合叶片处于水平状态时可以与限位挡块上端面保持齐平，垂直限位槽、垂直限位凸起的配合设计令闭合叶片处于垂直状态时准确的停止继续旋转动作，保证防丢组件的打开状态不受影响。

如图5、图6所示，所述回弹机构7包括弹簧72、传动杆71，传动杆71呈倾斜状设置，传动杆71的顶端与闭合叶片32底端销轴连接，传动杆71的底端与升降密封机构8相连接，传动杆71中部与弹簧72底端相连接，弹簧72的顶端与限位挡块31底端相连接。

所述升降密封机构8包括防护罩81、固定齿条82、活动齿轮83；所述防护罩呈81矩形柱壳体状，防护罩81位于限位挡块31下方且防护罩81外侧壁与取芯管1内壁固定连接，防护罩81内壁固定连接有固定齿条82且固定齿条82纵向设置，活动齿轮83的外周齿牙与固定齿条81的齿牙啮合连接，活动齿轮83中心位置可转动连接有活动轴84且活动轴84与活动齿轮83同轴设置，活动轴84的一端与活动齿轮83相连接，活动轴84的另一端从设置在防护罩81侧壁上的纵向开口811穿出后与传动杆71底端销轴连接；当活动齿轮83沿着固定齿条82进行纵向滚动时，活动轴84在纵向开口811内纵向滑动；如图5、图6、图10所示，图10为防护罩内部结构与挡板机构的连接结构图，主要为了观察固定齿条与活动齿轮之间的连接结构，同时为了避免防护罩内部结构中的转轴、柔性挡板影响观察，该附图中将转轴、柔性挡板等结构进行省略。

在闭合叶片向内翻转时，传动杆底端带动活动轴在纵向开口内向下移动，同时，活动齿轮在齿牙啮合作用下相对于固定齿条向下移动；在闭合叶片恢复原状时，传动杆、活动轴、活动齿轮均进行向上移动动作；其通过齿轮、齿条的啮合连接移动动作实现了传动杆、活动轴的平稳升降效果。

所述防护罩81内设置有四个转轴86，四个转轴86的轴线方向与纵向开口811的宽度方向相一致，四个转轴86分布在防护罩81的四个端角位置且转轴86两端与防护罩81内壁可转动连接，四个转轴86外侧套设有柔性挡板85且柔性挡板85可绕四个转轴86进行转动，柔性挡板85的一侧侧壁与纵向开口811所属的防护罩81侧壁相平行且柔性挡板85位于纵向开口811内侧，柔性挡板85靠近纵向开口811的一侧设置有用于与活动轴84相连接的避让孔851；当活动轴84与传动杆71相连接时，活动轴84的一端依次穿过柔性挡板85上的避让孔851、防护罩81侧壁的纵向开口811后与传动杆71的一端销轴连接，如图5、图6、图11所示，图11为防护罩的纵向剖视图，主要为了观察四个转轴与柔性挡板之间的连接结构，同时为了避免防护罩内部结构中的固定齿条、活动齿轮影响观察，该附图中将固定齿条、活动齿轮结构进行省略。

所述防护罩81设置纵向开口811的一侧内壁上设置有密封凸起812，密封凸起812有两个且两个密封凸起812分别位于纵向开口811的宽度方向两侧，密封凸起812靠近柔性挡板85的一侧设置有密封避让槽813并通过密封避让槽813对柔性挡板85的移动动作进行避让以及导向限位，柔性挡板85宽度方向的两侧边缘嵌入密封避让槽813内并可在密封避让槽813内进行纵向滑动，如图12所示，该附图为防护罩的横向剖视图，主要为了观察密封凸起与柔性挡板之间的连接结构，同时为了避免防护罩内部结构中的固定齿条、活动齿轮影响观察，该附图中将固定齿条、活动齿轮结构进行省略。

柔性挡板在四个转轴的作用下可进行旋转移动动作，活动轴在纵向开口内进行纵向运动时，在避让孔的作用下，活动轴带动柔性挡板一同进行纵向运动；转轴以及密封避让槽均起到对柔性挡板导向限位的作用，令柔性挡板可以轻松移动的同时紧紧贴合在防护罩内壁上，令柔性挡板与纵向开口所属内壁之间的间隙减小，保证了柔性挡板对纵向开口的遮挡密封效果，避免了煤屑通过纵向开口进入到防护罩内部对固定齿条、活动齿轮之间的运动动作造成影响，延长了防丢组件的使用寿命，提高了防丢组件的使用效果。

上述装备的具体工作方法如下：

S1、采用钻机、钻杆5及打钻钻头施工一个取样钻孔（上向孔、下向孔或平行孔），当施工至预定取样点时，停止施工，退出钻杆5和打钻钻头；

S2、将空心钻头6与取芯管1连接，取芯管1与防丢组件2、煤屑收集罐体4连接组合成取芯管系统；将煤屑收集罐体4与钻杆5进行连接，将钻杆5固定在钻机上，采用钻机将钻杆5与取芯管系统推进钻孔中，通过一根一根连接钻杆将取芯管系统推至预定取芯位置；

S3、到达预定取样位置后，启动钻机带动空心钻头6旋转切削煤样，煤样进入取芯管1内并挤压防丢组件2中的闭合叶片32，闭合叶片32受到挤压以安装轴33为中心，沿圆弧凸面312向内旋转，同时闭合叶片32推动传动杆71向下运动，传动杆71向下运动拉伸弹簧72并带动活动轴84牵引活动齿轮83沿固定齿条82向下移动，活动轴84通过柔性挡板85上的避让孔851带动柔性挡板85在纵向开口811内向下运动，柔性挡板85在防护罩81内部沿四个转轴86运动；当闭合叶片32后端的垂直限位凸起321旋转到限位挡块31前端的垂直限位槽313内时，闭合叶片32停止向内旋转，防丢组件2处于打开状态，煤样经过取芯管1进入煤屑收集罐体4内；

S4、取芯完成后，通过钻机一根一根退出钻杆5及取芯管系统，当取芯管1离开预定的取芯位置时，弹簧72收缩，牵引传动杆71向上运动，传动杆71向上运动带动活动轴84牵引活动齿轮83沿固定齿条82向上运动，活动轴84通过柔性挡板85上的避让孔851带动柔性挡板85在纵向开口811内向上运动，柔性挡板85在防护罩81内部沿四个转轴86运动，闭合叶片32受到传动杆71的推动以安装轴33为中心，沿圆弧凸面312向外旋转，闭合叶片32后端的垂直限位凸起321与限位挡块31前端的垂直限位槽313分离，恢复到初始位置， 此时闭合叶片32后端的第二竖直平面323与限位挡块31前端的第一竖直平面311相抵接，闭合叶片32处于水平状态，防丢组件2关闭，煤样被封闭在取芯管1以及煤屑收集罐体4内；

S5、将钻杆5及取芯管系统全部取出后，将钻杆5、取芯管1与煤屑收集罐体4分离，最终在煤屑收集罐体4内获得采集的煤屑样本。

本发明在进行取样操作时，空心钻头对煤样进行钻取，煤样将防丢组件中的挡板机构顶开，令防丢组件处于打开状态，煤样穿过取芯管后进入到煤屑收集罐体内；取样结束后，将钻杆以及空心钻头、煤屑收集罐体、取芯管向外移动，在防丢组件中回弹机构的弹性作用下，挡板机构恢复原状，令防丢组件处于关闭状态，实现取芯管以及煤屑收集罐体的封闭效果；其有效避免了钻杆退出过程中煤屑收集罐体内煤样丢失的状况发生，提高了煤层瓦斯含量测试的精准度及测定效率；

另一方面，本发明在防丢组件内设置升降密封机构的设计，使得在挡板机构带动回弹机构运动时，回弹机构中的传动杆底端在升降密封机构作用下进行平稳升降操作，保证了传动杆的移动稳定性，从而提高了挡板机构打开、关闭过程中的稳定性能；同时，升降密封机构设置了柔性挡板对用于活动轴纵向移动的纵向开口进行了遮挡，避免了煤屑进入到升降密封机构内对活动轴的纵向移动造成阻碍，影响防丢组件使用寿命的状况发生；并且，柔性挡板可以随着活动轴、传动杆一同纵向移动，在保证升降密封机构内部密封性能的同时不会对活动轴、传动杆的纵向移动动作造成阻碍，进一步提高了本发明的使用效果。

Claims (10)

1.一种防止松软煤层取芯过程丢煤屑的装备，包括空心钻头、煤屑收集罐体，空心钻头与煤屑收集罐体相连接；其特征在于：所述装备还包括取芯管、防丢组件；所述取芯管的轴向一端与空心钻头可拆卸连接，取芯管的轴向另一端与煤屑收集罐体的轴向一端可拆卸连接，煤屑收集罐体的轴向另一端与钻杆的一端可拆卸连接；所述防丢组件固定连接在取芯管内；所述防丢组件包括若干组挡板机构、若干组升降密封机构，若干组挡板机构与若干组升降密封机构相对应设置，升降密封机构设置在挡板机构下方且升降密封机构与挡板机构通过回弹机构相连接。

2.如权利要求1所述的防止松软煤层取芯过程丢煤屑的装备，其特征在于：所述挡板机构有四组且四组挡板机构沿取芯管的圆周方向设置；所述挡板机构包括限位挡块、闭合叶片；限位挡块的一侧侧壁呈圆弧状设置且该圆弧端面与取芯管内壁固定连接；四组挡板机构中，四个限位挡块的圆弧端面首尾连接并通过四个限位挡块合围形成中心区域；限位挡块远离取芯管内壁的一端与闭合叶片销轴连接，闭合叶片呈三角形设置；四组挡板机构中，四个闭合叶片在水平状态时将中心区域进行遮挡封闭。

3.如权利要求2所述的防止松软煤层取芯过程丢煤屑的装备，其特征在于：所述限位挡块远离取芯管内壁的一端端面设置为第一竖直平面，限位挡块远离取芯管内壁的一端底部设置为圆弧凸面，圆弧凸面顶端与第一竖直平面相连接，圆弧凸面底端设置有垂直限位槽；所述闭合叶片靠近限位挡块的一端端面设置为第二竖直平面，第二竖直平面底部设置有垂直限位凸起，垂直限位凸起上端面设置为与圆弧凸面相适配的圆弧凹面，圆弧凹面顶端与第二竖直平面相连接；当闭合叶片处于水平状态时，第一竖直平面与第二竖直平面相抵接，当对闭合叶片进行打开操作时，闭合叶片向下旋转，圆弧凸面与圆弧凹面产生滑动摩擦，直至垂直限位凸起嵌入垂直限位槽为止，此时，闭合叶片处于垂直状态。

4.如权利要求3所述的防止松软煤层取芯过程丢煤屑的装备，其特征在于：所述限位挡块远离取芯管内壁的一端端面中部设置有安装凹槽，闭合叶片靠近限位挡块的一端端面中部设置有安装凸起，安装凸起插入安装凹槽内且安装凸起与安装凹槽之间通过安装轴销轴连接。

5.如权利要求4所述的防止松软煤层取芯过程丢煤屑的装备，其特征在于：所述回弹机构包括弹簧、传动杆，传动杆的一端与闭合叶片底端销轴连接，传动杆的另一端与升降密封机构相连接，传动杆中部与弹簧的一端相连接，弹簧的另一端与限位挡块底端相连接。

6.如权利要求5所述的防止松软煤层取芯过程丢煤屑的装备，其特征在于：所述升降密封机构包括防护罩、固定齿条、活动齿轮；所述防护罩呈矩形柱壳体状，防护罩位于限位挡块下方且防护罩与取芯管内壁固定连接，防护罩内壁固定连接有固定齿条且固定齿条纵向设置，活动齿轮的外周齿牙与固定齿条的齿牙啮合连接，活动齿轮中心位置可转动连接有活动轴且活动轴与活动齿轮同轴设置，活动轴的一端与活动齿轮相连接，活动轴的另一端从设置在防护罩侧壁上的纵向开口穿出后与传动杆的一端销轴连接；当活动齿轮沿着固定齿条进行纵向滚动时，活动轴在纵向开口内纵向滑动。

7.如权利要求6所述的防止松软煤层取芯过程丢煤屑的装备，其特征在于：所述防护罩内设置有四个转轴，四个转轴的轴线方向与纵向开口的宽度方向相一致，四个转轴分布在防护罩的四个端角位置且转轴两端与防护罩内壁可转动连接，四个转轴外侧套设有柔性挡板且柔性挡板可绕四个转轴进行转动，柔性挡板的一侧侧壁与纵向开口所属的防护罩侧壁相平行且柔性挡板位于纵向开口内侧，柔性挡板靠近纵向开口的一侧设置有用于与活动轴相连接的避让孔；当活动轴与传动杆相连接时，活动轴的一端依次穿过柔性挡板上的避让孔、防护罩侧壁的纵向开口后与传动杆的一端销轴连接。

8.如权利要求7所述的防止松软煤层取芯过程丢煤屑的装备，其特征在于：所述防护罩设置纵向开口的一侧内壁上设置有密封凸起，密封凸起有两个且两个密封凸起分别位于纵向开口的宽度方向两侧，密封凸起靠近柔性挡板的一侧设置有密封避让槽并通过密封避让槽对柔性挡板的移动动作进行避让。

9.如权利要求8所述的防止松软煤层取芯过程丢煤屑的装备，其特征在于：所述取芯管的轴向两端分别与空心钻头、煤屑收集罐体螺纹连接，煤屑收集罐体远离取芯管的一端内壁设置有封闭盖，煤屑收集罐体远离取芯管的一端与钻杆螺纹连接。

10.一种如权利要求9所述的防止松软煤层取芯过程丢煤屑的装备的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、采用钻机、钻杆及打钻钻头施工一个取样钻孔，当施工至预定取样位置时，停止施工，退出钻杆和打钻钻头；

S2、将空心钻头、取芯管、煤屑收集罐体、钻杆进行连接，将钻杆固定在钻机上，采用钻机、钻杆将空心钻头、取芯管、煤屑收集罐体推至预定取样位置；

S3、到达预定取样位置后，启动钻机带动空心钻头旋转切削煤样，煤样进入取芯管内并挤压防丢组件中的闭合叶片，闭合叶片受到挤压以安装轴为中心，沿圆弧凸面向内旋转，同时闭合叶片推动传动杆向下运动，传动杆向下运动拉伸弹簧并带动活动轴牵引活动齿轮沿固定齿条向下移动，活动轴通过柔性挡板上的避让孔带动柔性挡板在纵向开口内向下运动，柔性挡板在防护罩内部沿四个转轴运动；当闭合叶片后端的垂直限位凸起旋转到限位挡块前端的垂直限位槽内时，闭合叶片停止向内旋转，防丢组件处于打开状态，煤样经过取芯管进入煤屑收集罐体内；

S4、取芯完成后，通过钻机退出钻杆及空心钻头、取芯管、煤屑收集罐体，当取芯管离开预定的取样位置时，弹簧收缩，牵引传动杆向上运动，传动杆向上运动带动活动轴牵引活动齿轮沿固定齿条向上运动，活动轴通过柔性挡板上的避让孔带动柔性挡板在纵向开口内向上运动，柔性挡板在防护罩内部沿四个转轴运动，闭合叶片受到传动杆的推动以安装轴为中心，沿圆弧凸面向外旋转，闭合叶片后端的垂直限位凸起与限位挡块前端的垂直限位槽分离，恢复到初始位置， 此时闭合叶片后端的第二竖直平面与限位挡块前端的第一竖直平面相抵接，闭合叶片处于水平状态，防丢组件关闭，煤样被封闭在取芯管以及煤屑收集罐体内；

S5、将钻杆、空心钻头、取芯管、煤屑收集罐体全部取出后，将钻杆与煤屑收集罐体分离，将取芯管拆卸下来后即可在煤屑收集罐体内获得煤屑。