[发明专利]一种用于矿井岩石取芯的取芯装置及施工方法

说明书

本发明公开了一种用于矿井岩石取芯的取芯装置及施工方法，装置包括取芯钻头、取芯筒和钻杆,取芯钻头前端设有钻齿，钻齿内侧为圆柱形，与取芯筒内径相同，钻齿外侧突出，钻头侧壁上布置有供水通道，出口位于钻头内齿和外齿中间；取芯钻头后端与取芯筒前端螺接，取芯筒侧壁上设有供水通道Ⅱ，供水通道Ⅱ前端连接取芯钻头供水通道，后端与取芯筒尾部连通，取芯筒内设有活塞；取芯筒后端与钻杆前端螺接，钻杆由若干中空结构的取芯钻杆连接而成。本发明结构简单，适应性强，取芯过程简单，取芯效果可靠。

技术领域

本发明属于岩石力学测试领域；具体地说涉及一种用于矿井岩石取芯的圆筒形取芯装置及施工方法。

背景技术

随着国内外资源开采不断向深部推进，巷道围岩条件越发复杂，围岩控制的难度也逐渐增大。研究表明，安全的资源开采的前提必须对开采区域的地质、地貌等进行严密勘察，了解并掌握所开采区域存在的灾害隐患，及时对潜在的灾害进行控制和规避。详细的地质勘察是煤矿开采工作的基础，也是防止各种煤矿地质灾害发生的前提。

矿井岩体力学参数是矿井地质资料的重要组成部分，岩体力学参数的测定多在室内实验室中进行，如何获取矿井岩石岩样、所获岩样的完整性对岩石力学参数的测定至关重要。巷道围岩力学参数的测定、矿井原岩应力的测定等都离不开岩石取芯。

现阶段国内外以及研发出成套的岩石取芯装置，可以满足矿井多数场合下的岩石取芯工作，为后续矿井资料的补充提供了参考。然而，现阶段的岩石取芯装置仍存在着很多的问题，取芯装置不够科学，取芯工作较为繁琐，取芯过程中常常伴随着钻头卡住、出水困难、岩渣堆积和岩芯卡住取芯筒等问题，取芯工作困难，有效岩心很少，取芯效果差。

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，适应性强，取芯过程简单，取芯效果可靠的矿井岩石取芯的圆筒形取芯装置及施工方法。

本发明采用的技术方案是：一种用于矿井岩石取芯的圆筒形取芯装置，包括取芯钻头、取芯筒和钻杆, 取芯钻头前端设有钻齿，钻齿内侧为圆柱形，与取芯筒内径相同，钻齿外侧突出，钻头侧壁上布置有供水通道，出口位于钻头内齿和外齿中间；取芯钻头后端与取芯筒前端螺接，取芯筒侧壁上设有供水通道Ⅱ，供水通道Ⅱ前端连接取芯钻头供水通道，后端与取芯筒尾部连通，取芯筒内设有活塞；取芯筒后端与钻杆前端螺接，钻杆由若干中空结构的取芯钻杆连接而成。

上述的用于矿井岩石取芯的圆筒形取芯装置中，还包括电缆转接头，电缆转接头为T字形三通结构，电缆转接头的前端与钻杆后端螺接。

上述的用于矿井岩石取芯的圆筒形取芯装置中，所述的取芯钻头前端的钻齿分为内齿和外齿，内齿和外齿均呈环形布置；相邻的内齿及相邻的外齿之间留有空隙，空隙为齿宽的0.3-0.5倍；钻头侧壁上对称布置有两供水通道。

上述的用于矿井岩石取芯的圆筒形取芯装置中，所述的取芯筒尾部设有一通孔，通孔沿着径向设置，通孔中设有一阻挡杆，阻挡杆为圆柱形，阻挡杆的两端处设有螺母。

上述的用于矿井岩石取芯的圆筒形取芯装置中，所述的活塞包括橡胶层，钢制层和垫片，垫片由橡胶材料制成，橡胶层设置在钢制层前端面上，垫片设置在钢制层后端面上。

上述的用于矿井岩石取芯的圆筒形取芯装置中，所述的取芯筒在侧壁上设有两条对称供水通道Ⅱ，两供水通道Ⅱ前端分别连接取芯钻头上的两供水通道。

上述的用于矿井岩石取芯的圆筒形取芯装置中，所述取芯钻杆中心处设有一通孔，通孔侧壁上均匀布置有三个沿轴向设置的凹槽，凹槽内设有多个钢珠，钢圈置于通孔内，钢圈的外壁与钢珠接触，钢圈的两端与取芯钻杆之间布置有钢球，取芯钻杆的一端设有外螺纹，另一端设有与外螺纹配合的内螺纹。