[发明专利]一种松软煤层原位低损无尘取样装置及方法

权利要求书

1.一种松软煤层原位低损无尘取样装置，其特征在于：包括设置在取样装置最前端可自主伸缩的双向取样钻头与防止钻取过程中煤粉逸散的集尘罩，在中间位置从上至下依次设置有煤样割-抛装置、煤样夹持器、吸尘器及集尘箱；由旋转方向相反的内、外取样钻头向煤层预定取样位置钻进，将低损伤程度的煤样沿取样钻头输送至取样装置内部；当目标段煤样进入煤样夹持器内时，调节围压控制器的收缩状态，给予松软煤样约束，以防止煤样发生碎散现象，再利用煤样割-抛装置对煤样两端进行切割、打磨、抛光处理，进而获得一个规则的松软煤样试件；将夹持器及煤样一同拆卸、取出，为下一步开展力学参数、渗流实验提供更为真实的物质条件；

所述的煤样夹持器由围压控制器、煤样夹持器控制线路以及煤样夹持器平台组成；通过调节围压控制器的收缩状态实现煤样夹持器平台的伸缩，当目标段煤样进入煤样夹持器内时，调节围压控制器的伸展状态，使得煤样夹持器平台向煤样方向收缩，给予松软煤样约束力，以防止煤样发生碎散现象，进而实现松软煤层原位取样的目的；

所述的一种松软煤层原位低损无尘取样装置的使用方法，包括如下步骤：

S1根据实验目的、仪器尺寸选择对应的取样钻头，并调整煤样夹持器平台的位置，使其孔径略大于取样孔径，便于煤样的顺利通过；

S2将集尘罩紧贴煤体壁面，并进行简单固定与密封处理，防止取样过程中煤粉、煤屑的逸散与飞溅，进而达到无尘取样的效果；

S3利用可自主伸缩的双向取样钻头向煤体内部进行钻取，大幅地减少了钻取过程中对煤体的损伤破坏，并将低损伤程度的煤样沿取样钻头输送至取样装置内部；

S4当不规则的煤样断面进入取样器内部的切割机附近，调整煤样割-抛装置对其进行切割与剔除；

S5当目标段煤样进入煤样夹持器内，调节围压控制器的收缩状态，给予松软煤样约束，以防止松软煤样发生碎散现象；

S6在煤样夹持器平台的固定、加持作用下，利用煤样割-抛装置对煤样两端进行切割、打磨、抛光处理，进而获得一个规则的松软煤样试件；

S7吸尘器经吸尘孔将集尘罩和取样装置在钻取、切割、打磨以及抛光过程中产生的煤粉、煤屑进行清除与收集；

S8将夹持器及煤样一同进行拆卸、取出，并开展下一步力学参数、渗流实验。

2.根据权利要求1所述的一种松软煤层原位低损无尘取样装置，其特征在于，所述的双向取样钻头是由旋转方向相反的内、外两个取样钻头构成，避免单钻头对煤体产生单一方向较大的作用力而导致煤体产生较大范围的变形破坏；采用双向钻头钻进煤体内部，大幅地降低因钻取工作而造成松软煤体发生的损伤，达到低损取样的目的。

3.根据权利要求1所述的一种松软煤层原位低损无尘取样装置，其特征在于，所述的煤样在钻取过程中，利用集尘罩阻隔了煤粉的逸散，并通过吸尘器进行除尘；在取样装置内部的切割、打磨、抛光过程均通过吸尘孔口将产生的煤粉进行清除与收集，实现了取样全流程周期的无尘化。

4.根据权利要求1所述的一种松软煤层原位低损无尘取样装置，其特征在于，所述的煤样割-抛装置包括了割-抛控制器、切割机以及割-抛控制线路；在取样装置内部设置了两组切割刀片，分别为#1切割刀片和#2切割刀片；在切割刀片的侧面安装有用于切割后煤样的打磨和抛光功能，进而减少了煤样因转移而导致二次损伤发生的风险；所述的割-抛控制器通过割-抛控制线路实现切割机上升、下降以及煤样切割、打磨、抛光一体化的功能。

5.根据权利要求1所述的一种松软煤层原位低损无尘取样装置，其特征在于：所述的吸尘器位于煤样夹持器的下方，通过采用负压抽出的方式将煤样在切割、打磨、抛光过程中产生的煤粉进行收集，同理，在煤样钻取过程中产生的煤粉和煤屑经吸尘管口一同进入吸尘器；进入吸尘器中的煤尘经过润湿处理后排放在其下方的集尘箱内。