[发明专利]一种用于破碎煤岩体试样的标准取芯装置及施工方法

说明书

本发明公开了一种用于破碎煤岩体试样的标准取芯装置及施工方法,装置包括取芯钻杆、取芯套筒、取芯钻头及取芯封口机构；所述取芯钻杆的前端与取芯套筒的后端连接；所述取芯套筒为空心圆柱筒结构，取芯套筒的前端与取芯钻头连接，所述取芯钻头为空心钻头；所述取芯封口机构位于取芯套筒内，能够对取芯后的取芯钻头中心孔封堵。本发明结构简单，操作方便，且通过设计取芯封口机构，在钻取煤样后，通过控制杆释放弹簧杆推动半圆环切齿挡片进行封口，能保证松散的煤样在取芯套筒内完整的取出。

技术领域

本发明属于钻孔取芯技术领域，特别涉及一种用于破碎煤岩体试样的标准取芯装置及施工方法。

背景技术

目前，地下工程所面临的大多数是破碎岩体，尤其是地下采矿工程当中的，随着开采条件的复杂化，越来越多的松散破碎煤岩体巷道产生大变形，稳定性极差。为了更深入地研究这种破碎煤岩体的力学特性，以便给巷道支护提供基础数据，需要获取一些岩体样品进行力学试验。一般来讲，主要借助钻孔取芯取出相应样品再进行加工，但是，从现有取芯技术来看，目前较多的取芯钻机主要适用于各种硬岩或岩性较为完善的岩体中，而对于破碎煤体或者岩体等的取样，尤其是要保持原位煤岩体物理力学特性是非常困难的。

因此，为了解决破碎煤岩体取样难和失真程度大等问题，在不破坏样品本身状况的情况下完好地取出破碎煤岩体，形成标准试件，直接为岩石力学实验所用，本专利提供一种专门获取破碎煤岩体试件的标准取芯装置及施工方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单，操作方便，能确保煤样现场状况的完整性，还能确保取出的岩芯不漏出、不挤压、不破坏的用于破碎煤岩体试样的标准取芯装置及施工方法。

本发明采用的技术方案是：一种用于破碎煤岩体试样的标准取芯装置，包括取芯钻杆、取芯套筒、取芯钻头及取芯封口机构；所述取芯钻杆的前端与取芯套筒的后端连接；所述取芯套筒为空心圆柱筒结构，取芯套筒的前端与取芯钻头连接，所述取芯钻头为空心钻头；所述取芯封口机构位于取芯套筒内，能够对取芯后的取芯钻头中心孔封堵。

上述的用于破碎煤岩体试样的标准取芯装置中，所述的取芯封口机构，包括两个控制杆、两个弹簧助力器及两个半圆环切齿挡片；所述的两个弹簧助力器对称设置在取芯套筒侧壁上，位于取芯套筒底部；弹簧助力器包括销轴及套装在销轴上的弹簧，销轴的外端与取芯套筒侧壁螺接；所述的取芯套筒侧壁上设有两个控制杆孔，两个控制杆孔分别与两个弹簧助力器的销轴孔连通，控制杆孔沿取芯套筒轴线设置；控制杆插装在控制杆孔内，控制杆朝向销轴的一端设有卡槽，卡槽卡在销轴上，弹簧的内端与控制杆接触；所述的两个半圆环切齿挡片置于取芯钻头上端面上，弹簧能够推动两个半圆环切齿挡片堵住取芯钻头的中心孔。

上述的用于破碎煤岩体试样的标准取芯装置中，所述的控制杆孔后端处设有内螺纹，所述的控制杆后端设有凸缘，空心螺帽套在控制杆上，空心螺帽与控制杆孔螺接后，能够卡住控制杆后端的凸缘，防止控制杆在钻进时退出。

上述的用于破碎煤岩体试样的标准取芯装置中，所述的个半圆环切齿挡片相对端设有锯齿状的切削刃。

上述的用于破碎煤岩体试样的标准取芯装置的施工方法，包括以下步骤：

1）取芯钻杆、取芯钻头、取芯套筒的选取：

首先根据不同煤矿的地质特征和现场情况，选取合理安全的取芯钻头和取芯钻杆，然后根据取芯体积的需要选择取芯套筒；

2）取芯封口机构的组装：

设置取芯封口机构，取芯封口机构设置在取芯套筒底部，首先需要在取芯套筒内钻出两个圆柱中空筒用于控制杆的放置，然后将控制杆插入取芯套筒中并与底部销轴卡好，使得销轴上的弹簧处于压缩状态，最后让半圆环切齿挡片依次紧贴弹簧助力器；

3）取芯装置钻进操作：