CN216477225U - 一种井下煤巷快速取芯装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种井下煤巷快速取芯装置，其特征在于：包括能够与驱动设备连接的对装体，在对装体的另一端可拆卸的构造有取芯刀筒；由驱动设备驱动取芯刀筒转动进行钻孔；对装体上沿轴向构造有中空的轴心孔；在取芯刀筒上沿轴向构造有导液孔，对装体与取芯刀筒连接后，轴心孔与导液孔连通，钻孔液由对装体导入至取芯刀筒的到头位置处；该装置专门针对井下巷道顶部的取样工作，能够均衡的将打孔液供入至钻环位置处，避免钻环发热和钻取时所产生的粉尘问题。

Description

一种井下煤巷快速取芯装置

技术领域

本实用新型涉及钻孔取芯设备领域，更具体的说，是涉及一种井下煤巷快速取芯装置。

背景技术

在地下井巷工程中围岩地质条件复杂，围岩的稳定性关乎整个巷道的安全，尤其是巷道顶板，稍有不慎就会出现非常严重的塌方问题；研究巷道顶板的稳定性对煤矿安全生产具有重要的意义，为了深入的探究巷道顶板的稳定性，需要取一些巷道顶板的岩石、煤等样品，然后在实验室对取样的材料进行力学实验分析，以便为巷道支护提供数据参考，做出相应的防护方案。

而目前对于巷道顶部只有打孔钻环，没有取样钻环，这就导致对于巷道顶部的取样工作，只能用普通钻环进行实施，而普通钻环主要是针对的情况是由上向下打孔，这样打孔时打孔液就能够顺着钻环流入到钻孔内，而在巷道顶部打孔时，打孔液是（由于重力因素）根本无法供入到孔内的，因此在钻孔时钻环温度升高，并且磨损严重，而且更为严重的是由于没有打孔液的湿润在巷道内打孔时所产生的粉尘极易引起安全事故，因此在进行取样时，打孔液的供给是至关重要的一环。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种井下煤巷快速取芯装置，该装置专门针对井下巷道顶部的取样工作，能够均衡的将打孔液供入至钻环位置处，避免钻环发热和钻取时所产生的粉尘问题。

第一方面，本申请提供了一种井下煤巷快速取芯装置，包括能够与驱动设备连接的对装体，在对装体的另一端可拆卸的构造有取芯刀筒；由驱动设备驱动取芯刀筒转动进行钻孔；

对装体上沿轴向构造有中空的轴心孔；

在取芯刀筒上沿轴向构造有导液孔，对装体与取芯刀筒连接后，轴心孔与导液孔连通，钻孔液由对装体导入至取芯刀筒的到头位置处。

结合第一方面，在对上述对装体的结构进行设置时，对装体的外表面整体为六面体结构，在对装体的两端分别设置有外螺纹形成为螺纹部；

在对装体的螺纹部沿径向构造有穿孔。

在上述结构中，将对装体的外表面设置为六面体结构，是为了方便用扳手将其与驱动设备和取芯刀筒进行安装；而在螺纹部设置穿孔，是为了与驱动设备适配，驱动设备的打孔液由穿孔进入到轴心孔内并供入至取芯刀筒。

结合第一方面，在对取芯刀筒的结构进行设置时，在取芯刀筒的顶部构造有中空的连接柱，在连接柱的端部设置有与对装体相适配的连接孔，对装体安装在连接孔内，穿孔伸入至连接柱内，钻孔液由轴心孔导入至连接柱内；

取芯刀筒上的导液孔为导流管，导流管经由取芯刀筒的轴向方向延伸至底部，在取芯刀筒的底部可拆卸的连接够钻环，钻环与取芯刀筒通过锁位件连接；

在钻环上设置有导流孔，钻环安装在取芯刀筒上时，导流管与导流孔对接，钻孔液经过导流孔排至钻环的刀盘面上。

上述所称导流管，其可以外置在取芯刀筒外壁，也可在取芯刀筒的侧壁上加工通孔，导流管与通孔连接将钻孔液引入至取芯刀筒端部；值得指出的是当导流管外置在取芯刀筒外壁时，应当在取芯刀筒加工凹槽，将导流管嵌入其中。

在上述结构基础上，锁位件为磁吸式销轴，钻环套置在取芯刀筒上后，在取芯刀筒及钻环的侧壁设置有锁位孔，销轴插入锁位孔内将两者锁定。磁吸式的销轴能够保证销轴稳稳的吸附在取芯刀筒侧壁，在设置销轴时，在取芯刀筒的侧壁还加工管槽，使销轴能够嵌入至管槽内并与取芯刀筒形侧壁齐平。

结合第一方面，在对所述驱动设备进行设置时，驱动设备为气动锚杆机。取芯刀筒由气动锚杆机驱动工作并供给钻孔液。

本实用新型的有益效果在于：

1.本申请采用对装体其能够将气动锚杆机与取芯刀筒进行连接，由于取芯刀筒具备供液功能，因此其能够将钻孔液由对装体供入至取芯刀筒上，此处较为重要的是取芯刀筒上连接柱的设置，其不光起到连接作用，更重要的是能够使钻孔液排入到连接柱内，由连接柱供入至取芯刀筒的端部刀盘处，真正做到了钻孔过程中避免煤尘漂浮的问题；由于连接柱的设置，在实施时，可以在连接的侧壁加工两组、四组或六组导流管，将钻孔液能够均匀的导流至钻环的刀盘上，使钻孔面充分的被钻孔液浸湿，过程中可以做到没有任何煤尘，极大的提升了巷道内钻孔的安全性。

2.本申请中可以更换不同长度的取芯刀筒来进行不同孔深的钻取；还可以更换钻环来进行磨损更换，其在实施成本上是非常低的。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本发明的上述技术即可得知。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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方式，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为取芯装置整体结构示意图。

图2为对装体结构示意图。

图3为取芯刀筒结构示意图。

图4为连接柱剖切结构示意图。

图5为钻环与取芯刀筒连接结构示意图。

图6为钻环结构示意图。

图7为锁位件（销轴）结构示意图。

图8为锁位件为弹簧锁舌结构示意图。

图9为取芯装置与气动锚杆机连接使用结构示意图。

图10为钻孔退刀后巷道顶部结构示意图。

图11为取下的煤芯结构示意图。

图中，1、对装体；1.1、螺纹部；1.2、轴心孔；1.3、穿孔；2、取芯刀筒；2.1、连接柱；3、导流管；4、钻环；4.1、内边沿；4.2、排料槽；5、锁位件；6、固定体；7、操纵臂；8、伸缩气缸；9、回转器马达；10、巷道顶板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，都属于本发明保护的范围。

首先，对其应用场景进行简单的介绍，在井下巷道内，塌方事件是重大的安全事故，因此需要时刻的关注着，尤其是顶巷道顶部为煤层时候的，稳定性较差，需要根据顶部煤层的情况进行支护，而巷道顶部煤层的稳定性需要进行取样测试，以此数据为依据，能够做出最合适（经济和有效）的防护方案，而巷道顶部煤层的取样工作是十分困难的：第一是顶部取样，进行向上打孔，正常在取样时，通常是侧壁进行和底面进行，这样的难度比较小，而在顶部取样时难度是非常大的，主要是不好控制；第二是最难也是最为重要的一点，就是在钻孔取样时，会产生大量的灰尘，对于岩石取样来说，会产生岩尘，会影响空气但相对比较稳定危险性比较小，而煤层的取样会产生煤尘，煤尘在巷道内极易引发爆炸，而钻孔时，钻孔液能够解决尘土飞扬的问题，但是由于是在顶部钻孔，目前没没有专用钻环4将钻孔液能够输送至钻环4位置处，因此就目前的设备来说对于顶部取样工作难度是非常大的；对此，申请人提出如下技术方案。

请参考图1、图9，本申请提供了一种井下煤巷快速取芯装置，该装置包括能够与驱动设备连接的对装体1，在对装体1的另一端可拆卸的构造有取芯刀筒2；由驱动设备驱动取芯刀筒2转动进行钻孔；在进行实施时，选用MQT-130/3.5型气动锚杆钻机作为驱动设备，驱动着取芯刀筒2转动打孔并进行钻孔液的供给；

值得指出的是，MQT-130/3.5型气动锚杆钻机作为锚杆打孔用时，能够为钻环4供给打孔液，同时驱动钻环4转动，其功率稳定，结构简单，该结构为现有技术产品，再次申请人不在进行赘述。

如图2所示，展示的是对装体1的结构示意图，在上述结构基础上，所设计的对装体1能够与MQT-130/3.5型气动锚杆钻机进行装配，其中对装体1为外表面为六边形的柱状结构，长度为0.1m；在对装体1的在对装体1的两端分别加工有外螺纹形成为螺纹部1.1，其中一端与MQT-130/3.5型气动锚杆钻机进行螺纹连接，另一端与取芯刀筒2进行螺纹连接，其中在与MQT-130/3.5型气动锚杆钻机连接时，需要先在对装体1上套上封水橡胶套；同时，在对装体1上沿中心轴线方向加工有轴心孔1.2，轴心孔1.2贯通整个对装体1的两端，在对装体1的两端螺纹部1.1沿径向加工有穿孔1.3，当对装体1与MQT-130/3.5型气动锚杆钻机连接后，MQT-130/3.5型气动锚杆钻机的钻孔液通过穿孔1.3流入到轴心孔1.2，并又轴心孔1.2输送至与取芯刀筒2连接的一端。

本申请在实施时，以井下压风管路风压提供动力，气动锚杆机自带的伸缩属性，可以钻取不易触及的巷道顶部，所形成的装置具有各配件连接简便，操纵简便，可在井下巷道顶板10快速钻取煤芯，钻取效率高等优点。

如图3所示，展示的是取芯刀筒2的结构示意图，其长度为0.5-2.m，壁厚为8mm；在取芯刀筒2的顶部加工（以满焊的形式焊接）有中空的连接柱2.1（中空结构如图4所示），在连接柱2.1的端部加工有与对装体1相适配的连接孔（也即螺纹孔），对装体1以螺纹连接的方式与连接柱2.1连接，对装体1安装在连接孔内，穿孔1.3伸入至连接柱2.1的空腔内，钻孔液由轴心孔1.2导入至连接柱2.1内；在取芯刀筒2上沿轴向加工有两组导液孔，为了降低加工工艺的难度和节约成本，可以在取芯刀筒2的外侧壁加工管槽，并在管槽内嵌入导流管3来代替导液孔，两组导流管3（直径5mm）对称分布在取芯刀筒2上并经由取芯刀筒2的轴向方向延伸至底部；两组导流管3分别与连接柱2.1连通，实现将连接柱2.1内的钻孔液送入至导流管3内，并最终由导流管3导至取芯刀筒2的端部。

如图5所示，展示的是钻环4与取芯刀筒2连接结构示意图，两者采用可拆卸的方式连接，具体在钻环4上构造有内边沿4.1，内边沿4.1内套在取芯刀筒2内壁，钻环4与取芯刀筒2由锁位件5进行可拆卸的连接；具体在取芯刀筒2上靠近下端加工有锁孔，同时在钻环4的内边沿4.1侧壁上与取芯刀筒2（钻环4安装到取芯刀筒2上后）相对应的位置处设置有卡槽，两者通过弹簧锁舌（如图8所示）或销轴（如图7所示）作为锁位件5进行固定。在采用销轴作为锁位件5时，销轴为T形结构，销轴的横段为空腔管状结构，在空腔内内置有钕铁硼永久强磁，钻环4套置在取芯刀筒2上后销轴穿过锁孔和卡槽后，永久强磁会吸附嵌入在取芯刀筒2侧壁实现稳定连接。

如图6所示，上述钻环4中，在钻环4的外壁加工有排料槽4.2，用来排出钻孔时的钻孔液和煤尘；在进行制作钻环4时，钻环4选用Φ75、长度为1米、直径75mm、壁厚5mm多齿型空芯钻头，在多齿型空芯钻头钻齿镶嵌薄壁金刚石。

如图9所示，首先将气动型锚杆钻机用底部锥形固定体6固定在底板，在气动型锚杆钻机的操纵臂7上有进气道接口和井水接口与压风管和压水管相连，压风管为气动锚杆机提供动力，压水管为装置提供钻孔所需的水（钻孔液），在打开操纵臂7开关后，风压使伸缩气缸8向上伸长，使多齿型空芯钻头抵达巷道顶板10下表面，同时回转器马达9转动，马达带动多齿型空芯钻头转动，钻头向顶板钻进时，每钻进一段距离需要提钻排渣，防止卡钻，钻进过程中的碎渣会通过取芯刀筒2和钻孔内壁空隙掉出，该空隙除了有排渣作用外还有钻芯结束后为掰断岩芯时提供空间，钻芯结束后，关闭钻动操纵臂7开关，掰断岩芯，将伸缩气缸8缩短缓慢降下，整个钻芯过程结束。

如图10所示，经过钻孔后煤层被钻孔后示意图，图示阴影部分为巷道顶板10，

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种井下煤巷快速取芯装置，其特征在于：包括能够与驱动设备连接的对装体（1），在对装体（1）的另一端可拆卸的构造有取芯刀筒（2）；由驱动设备驱动取芯刀筒（2）转动进行钻孔；

对装体（1）上沿轴向构造有中空的轴心孔（1.2）；

在取芯刀筒（2）上沿轴向构造有导液孔，对装体（1）与取芯刀筒（2）连接后，轴心孔（1.2）与导液孔连通，钻孔液由对装体（1）导入至取芯刀筒（2）的到头位置处；

在取芯刀筒（2）的顶部构造有中空的连接柱（2.1），在连接柱（2.1）的端部设置有与对装体（1）相适配的连接孔，对装体（1）安装在连接孔内，穿孔（1.3）伸入至连接柱（2.1）内，钻孔液由轴心孔（1.2）导入至连接柱（2.1）内；

取芯刀筒（2）上的导液孔为导流管（3），导流管（3）经由取芯刀筒（2）的轴向方向延伸至底部，在取芯刀筒（2）的底部可拆卸的连接够钻环（4），钻环（4）与取芯刀筒（2）通过锁位件（5）连接；

在钻环（4）上设置有导流孔，钻环（4）安装在取芯刀筒（2）上时，导流管（3）与导流孔对接，钻孔液经过导流孔排至钻环（4）的刀盘面上。

2.根据权利要求1所述的井下煤巷快速取芯装置，其特征在于：对装体（1）的外表面整体为六面体结构，在对装体（1）的两端分别设置有外螺纹形成为螺纹部（1.1）；

在对装体（1）的螺纹部（1.1）沿径向构造有穿孔（1.3）。

3.根据权利要求1所述的井下煤巷快速取芯装置，其特征在于：锁位件（5）为磁吸式销轴，钻环（4）套置在取芯刀筒（2）上后，在取芯刀筒（2）及钻环（4）的侧壁设置有锁位孔，销轴插入锁位孔内将两者锁定。

4.根据权利要求1所述的井下煤巷快速取芯装置，其特征在于：驱动设备为气动锚杆机。

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