[發(fā)明專利]一種自動分段排渣與截斷巖芯的取芯系統(tǒng)及其使用方法

有效

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• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN106907121B
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭玉;鄭西貴;郭罡業(yè);王延慶;盧衛(wèi)永;何風(fēng)貞
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: E21B25/00
• 分類號: E21B25/00;E21B25/10;E21B21/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 李志鴻

本發(fā)明涉及一種可以在巷道內(nèi)自動分段排渣與截斷巖芯的取芯系統(tǒng)及其使用方法，包括取芯管、專用鉆機、高低壓三通接頭和水壓增壓泵；所述取芯管與專用鉆機連接，高低壓三通接頭連接專用鉆機，為取芯作業(yè)提供用于排渣的低壓水和截割巖芯的高壓水。在使用過程中可自動有效的排出鉆孔深部的煤巖碎屑，并可以自動對鉆孔深部巖芯進行截斷，克服了傳統(tǒng)取芯管難排深處煤巖渣及不能截斷巖芯的缺陷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及礦山巷道工程用具領(lǐng)域，特別涉及一種可以在巷道內(nèi)自動分段排渣與截斷巖芯的取芯系統(tǒng)及其使用方法。

背景技術(shù)

煤礦巷道內(nèi)取芯是指為了解巷道圍巖巖體整體情況，對巷道圍巖進行巖石取樣的過程。

目前，巷道內(nèi)取芯通過取芯管與鉆機配合完成，傳統(tǒng)的取芯管接在鉆機鉆桿連接端，待取芯切割頭切割進入地層后，可用取芯管連續(xù)取芯，然后從鉆桿里取出。該方法因其取芯管結(jié)構(gòu)十分簡單及其操作單一而被廣泛應(yīng)用，然而該方法的一個嚴重缺陷就是當取芯管鉆到一定深度后不能有效的排出鉆孔深處的煤巖渣，由此造成鉆進過程中經(jīng)常出現(xiàn)卡鉆與嚴重的粉塵現(xiàn)象，因此工人不得不佩戴層層嚴密的防塵口罩而嚴重影像工作效率。

因為上述問題的存在，利用水沖鉆孔內(nèi)的煤巖渣的取芯管得以被設(shè)計出來，然而現(xiàn)有具備該功能的取芯管出水口位于其端部，雖然在一定鉆孔深度能夠排出一定的煤巖渣，但是在長距離5m以上取芯上仍然顯得力不從心，卡鉆問題依然突出，由此造成大量的鉆孔被中途浪費。

除上述問題之外，還有一個關(guān)鍵問題就是在堅硬煤巖層中當取芯管到達一定深度后，難以將深部的巖芯沿著其底部截斷，因此往往出現(xiàn)取芯管取出后，巖芯遺留在鉆孔內(nèi)部的尷尬局面，由此不得不在鉆機的帶動下上下左右來回多次擺動以求折斷巖芯而將其取出。這不僅嚴重影像工作效率而且還大大降低了相關(guān)器械的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種在巷道內(nèi)可以自動分段排渣與截斷巖芯的取芯系統(tǒng)及其使用方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是：一種自動分段排渣與截斷巖芯的取芯系統(tǒng)，包括取芯管、專用鉆機、高低壓三通接頭和水壓增壓泵；所述取芯管與專用鉆機連接，高低壓三通接頭連接專用鉆機，為取芯作業(yè)提供用于排渣的低壓水和截割巖芯的高壓水；所述取芯管的一端設(shè)置截割齒，另一端為尾部實體段，設(shè)有能夠與專用鉆機連接的螺紋連接頭，尾部實體段的中心固連有向外延伸的低壓水管，低壓水管內(nèi)同軸設(shè)置高壓水管；所述取芯管位于截割齒與尾部實體段之間的管壁內(nèi)設(shè)有低壓水腔，低壓水腔由穿過尾部實體段的尾部通水孔與低壓水管連通；高壓水管穿過尾部通水孔進入低壓水腔內(nèi)，其出水端位于其中一截割齒的內(nèi)側(cè)，垂直指向取芯管的軸線；所述取芯管的管壁上設(shè)有排水孔，所述排水孔沿取芯管周向均布，并沿取芯管的長度設(shè)置至少兩排，排水孔連通低壓水腔，實現(xiàn)分段排渣；所述專用鉆機內(nèi)設(shè)有同軸設(shè)置的低壓水管和高壓水管，當專用鉆機與取芯管連接時，鉆機內(nèi)的高、低壓水管同取芯管的高、低壓水管分別密封連接。

所述高低壓三通接頭的其中一個接頭通過低壓管與煤礦巷道內(nèi)供水管道對接；另一個接頭通過管道與煤礦巷道內(nèi)供水管道對接，管道上設(shè)置水壓增壓泵，并且管道穿入高低壓三通接頭內(nèi)并通過橡膠密封塞固定，其端部延伸至第三個接頭中，與第三個接頭同軸設(shè)置，通過螺紋與專用鉆機內(nèi)中的高、低壓水管連接。

所述排水孔的開口方向與取芯管的鉆進方向相反，各排水孔均設(shè)有半錐形排水孔尾槽，排水孔尾槽為半圓錐形結(jié)構(gòu)，起到導(dǎo)流的作用，低壓水腔內(nèi)的水沿排水孔尾槽排出沖洗鉆孔，使渣體排出孔外。

所述的其中一截割齒設(shè)有高壓水截割孔，高壓水截割孔為L形結(jié)構(gòu)，其一端與低壓水腔連通，另一端垂直指向取芯管的圓心，且出水口收縮，所述高壓水管與截割孔插接。

所述高壓水截割孔出水口的直徑小于高壓水管的內(nèi)徑。

所述取芯管的連接頭設(shè)置內(nèi)螺紋，所述專用鉆機的機頭連接端設(shè)置外螺紋，兩者旋轉(zhuǎn)連接。