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(dòng)分段排渣與截?cái)鄮r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(duì)巷道圍巖進(jìn)行巖石取樣的過(guò)程。

目前，巷道內(nèi)取芯通過(guò)取芯管與鉆機(jī)配合完成，傳統(tǒng)的取芯管接在鉆機(jī)鉆桿連接端，待取芯切割頭切割進(jìn)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(jiǎn)單及其操作單一而被廣泛應(yīng)用，然而該方法的一個(gè)嚴(yán)重缺陷就是當(dāng)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(jìn)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)卡鉆與嚴(yán)重的粉塵現(xiàn)象，因此工人不得不佩戴層層嚴(yán)密的防塵口罩而嚴(yán)重影像工作效率。

因?yàn)樯鲜鰡?wèn)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(jì)出來(lái)，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(zhǎng)距離5m以上取芯上仍然顯得力不從心，卡鉆問(wèn)題依然突出，由此造成大量的鉆孔被中途浪費(fèi)。

除上述問(wèn)題之外，還有一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題就是在堅(jiān)硬煤巖層中當(dāng)取芯管到達(dá)一定深度后，難以將深部的巖芯沿著其底部截?cái)?，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(jī)的帶動(dòng)下上下左右來(lái)回多次擺動(dòng)以求折斷巖芯而將其取出。這不僅嚴(yán)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。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種在巷道內(nèi)可以自動(dòng)分段排渣與截?cái)鄮r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(wèn)題的技術(shù)方案是：一種自動(dòng)分段排渣與截?cái)鄮r芯的取芯系統(tǒng)，包括取芯管、專用鉆機(jī)、高低壓三通接頭和水壓增壓泵；所述取芯管與專用鉆機(jī)連接，高低壓三通接頭連接專用鉆機(jī)，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(shí)體段，設(shè)有能夠與專用鉆機(jī)連接的螺紋連接頭，尾部實(shí)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(shí)體段之間的管壁內(nèi)設(shè)有低壓水腔，低壓水腔由穿過(guò)尾部實(shí)體段的尾部通水孔與低壓水管連通；高壓水管穿過(guò)尾部通水孔進(jìn)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(zhǎng)度設(shè)置至少兩排，排水孔連通低壓水腔，實(shí)現(xiàn)分段排渣；所述專用鉆機(jī)內(nèi)設(shè)有同軸設(shè)置的低壓水管和高壓水管，當(dāng)專用鉆機(jī)與取芯管連接時(shí)，鉆機(jī)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(gè)接頭通過(guò)低壓管與煤礦巷道內(nèi)供水管道對(duì)接；另一個(gè)接頭通過(guò)管道與煤礦巷道內(nèi)供水管道對(duì)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(guò)橡膠密封塞固定，其端部延伸至第三個(gè)接頭中，與第三個(gè)接頭同軸設(shè)置，通過(guò)螺紋與專用鉆機(jī)內(nèi)中的高、低壓水管連接。

所述排水孔的開(kāi)口方向與取芯管的鉆進(jìn)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(zhǎng)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(jī)的機(jī)頭連接端設(shè)置外螺紋，兩者旋轉(zhuǎn)連接。

所述取芯管上的高壓水管和低壓水管設(shè)置外螺紋連接頭，所述專用鉆機(jī)內(nèi)的高壓水管和低壓水管一端設(shè)置外螺紋連接頭，一端設(shè)置內(nèi)螺紋連接頭，高低壓三通接頭的接頭設(shè)置內(nèi)螺紋。

一種自動(dòng)分段排渣與截?cái)鄮r芯的取芯系統(tǒng)的使用方法，具體步驟為：

1）將高低壓三通接頭的其中一個(gè)接頭通過(guò)低壓管與煤礦巷道內(nèi)供水管道對(duì)接，將水壓增壓泵與巷道內(nèi)供水管道相連接，并將水壓增壓泵出水端的高壓水管由另一個(gè)接頭穿入第三個(gè)接頭，同時(shí)用橡膠密封塞在第二個(gè)接頭中對(duì)高壓水管進(jìn)行固定；

2）將高低壓三通接頭的第三個(gè)接頭與專用鉆機(jī)連接；

3）將專用鉆機(jī)與取芯管連接并接通水壓增壓泵的電源開(kāi)關(guān)；

4）將取芯管對(duì)準(zhǔn)煤巖壁合適的位置打開(kāi)鉆機(jī)開(kāi)始鉆進(jìn)，此時(shí)水壓增壓泵關(guān)閉不提供高壓水，只接通低壓管，即邊鉆進(jìn)邊用低壓水通過(guò)排水孔由深到淺逐步往外排渣；

5）鉆進(jìn)完畢后關(guān)閉低壓管，打開(kāi)水壓增壓泵提供高壓水，旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)截?cái)鄮r芯，取出取芯管。

本發(fā)明的有益效果是：自動(dòng)分段排渣與截?cái)鄮r芯的取芯系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)巧妙、應(yīng)用易于操作且安全可靠，在使用過(guò)程中可自動(dòng)有效的排出鉆孔深部的煤巖碎屑，并可以自動(dòng)對(duì)鉆孔深部巖芯進(jìn)行截?cái)?，克服了傳統(tǒng)取芯管難排深處煤巖渣及不能截?cái)鄮r芯的缺陷。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的取芯管整體結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明的取芯管外部結(jié)構(gòu)圖。

圖3為本發(fā)明中專用鉆機(jī)與取芯管連接結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明高低壓三通接頭與相應(yīng)接頭連接示意圖。

圖中, 1.截割齒、2.排水孔、3.排水孔尾槽、4.取芯管、5.連接頭、6.低壓水腔、7.尾部通水孔、8.尾部實(shí)體段、9.低壓水管，10.高壓水管、11.高壓水截割孔，12、13、14.連接頭，15.機(jī)頭連接端、16.專用鉆機(jī)、17.電源開(kāi)關(guān)、18.水壓增壓泵、19. 低壓管，20.管道，21.高低壓三通接頭，21-1.接頭、21-2.接頭、21-3接頭，22. 橡膠密封塞。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖1和2以及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。

如圖1、2所示：自動(dòng)分段排渣與截?cái)鄮r芯的取芯系統(tǒng)，包括取芯管4、專用鉆機(jī)16、高低壓三通接頭21和水壓增壓泵18；所述取芯管4的一端設(shè)置截割齒，另一端為尾部實(shí)體段8，設(shè)有能夠與專用鉆機(jī)16連接的螺紋連接頭5，尾部實(shí)體段8的中心固連有向外延伸的低壓水管9，低壓水管9內(nèi)同軸設(shè)置高壓水管10；所述取芯管4位于截割齒1與尾部實(shí)體段8之間的管壁內(nèi)設(shè)有低壓水腔6，低壓水腔6由穿過(guò)尾部實(shí)體段8的尾部通水孔7與低壓水管9連通；高壓水管10穿過(guò)尾部通水孔7進(jìn)入低壓水腔6內(nèi)，其出水端位于其中一截割齒1的內(nèi)側(cè)，垂直指向取芯管4的軸線；所述取芯管4的管壁上設(shè)有排水孔2，所述排水孔2沿取芯管4周向均布，并沿取芯管4的長(zhǎng)度設(shè)置至少兩排，排水孔2連通低壓水腔6，實(shí)現(xiàn)分段排渣。所述排水孔2的開(kāi)口方向與取芯管4的鉆進(jìn)方向相反，各排水孔2均設(shè)有半錐形排水孔尾槽3，排水孔尾槽3為半圓錐形結(jié)構(gòu)，起到導(dǎo)流的作用，低壓水腔6內(nèi)的水沿排水孔尾槽3排出沖洗鉆孔，使渣體排出孔外。

如圖1所示，所述的其中一截割齒1設(shè)有高壓水截割孔11，高壓水截割孔11為L(zhǎng)形結(jié)構(gòu)，其一端與低壓水腔6連通，另一端垂直指向取芯管4的圓心，且出水口收縮，所述高壓水管10與截割孔1插接。所述高壓水截割孔11出水口的直徑小于高壓水管10的內(nèi)徑。

如圖2所示，所述取芯管的連接頭設(shè)置內(nèi)螺紋，所述專用鉆機(jī)的機(jī)頭連接端設(shè)置外螺紋，兩者旋轉(zhuǎn)連接。

如圖3所示，所述專用鉆機(jī)16內(nèi)設(shè)有同軸設(shè)置的低壓水管9和高壓水管10，當(dāng)專用鉆機(jī)16與取芯管4連接時(shí)，鉆機(jī)內(nèi)的高、低壓水管同取芯管4的高、低壓水管分別密封連接。

如圖4所示，所述高低壓三通接頭21的其中一個(gè)接頭21-1通過(guò)低壓管19與煤礦巷道內(nèi)供水管道對(duì)接；另一個(gè)接頭21-2通過(guò)管道20與煤礦巷道內(nèi)供水管道對(duì)接，管道20上設(shè)置水壓增壓泵18，并且管道20穿入高低壓三通接頭21內(nèi)并通過(guò)橡膠密封塞22固定，其端部延伸至第三個(gè)接頭21-3中，與第三個(gè)接頭21-3同軸設(shè)置，通過(guò)螺紋與專用鉆機(jī)16內(nèi)中的高、低壓水管10、9連接。

如圖1-4所示，所述取芯管上的高壓水管和低壓水管設(shè)置外螺紋連接頭12，所述專用鉆機(jī)16內(nèi)的高壓水管和低壓水管一端設(shè)置外螺紋連接頭14，一端設(shè)置內(nèi)螺紋連接頭13，高低壓三通接頭21的接頭21-3設(shè)置內(nèi)螺紋。

所述取芯管4與專用鉆機(jī)16連接，高低壓三通接頭21連接專用鉆機(jī)16，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；

在施工過(guò)程中，利用自動(dòng)分段排渣與截?cái)鄮r芯的取芯系統(tǒng)的使用方法，具體步驟為：

1）將高低壓三通接頭21的其中一個(gè)接頭通過(guò)低壓管19與煤礦巷道內(nèi)供水管道對(duì)接，將水壓增壓泵18與巷道內(nèi)供水管道相連接，并將水壓增壓泵18出水端的高壓水管由另一個(gè)接頭21-2穿入第三個(gè)接頭21-3，同時(shí)用橡膠密封塞22在第二個(gè)接頭21-2中對(duì)高壓水管10進(jìn)行固定；

2）將高低壓三通接頭21的第三個(gè)接頭21-3與專用鉆機(jī)16連接；

3）將專用鉆機(jī)16與取芯管4連接并接通水壓增壓泵18的電源開(kāi)關(guān)17；

4）將取芯管4對(duì)準(zhǔn)煤巖壁合適的位置打開(kāi)鉆機(jī)開(kāi)始鉆進(jìn)，此時(shí)水壓增壓泵18關(guān)閉不提供高壓水，只接通低壓管19，即邊鉆進(jìn)邊用低壓水通過(guò)排水孔由深到淺逐步往外排渣；

5）鉆進(jìn)完畢后關(guān)閉低壓管19，打開(kāi)水壓增壓泵18提供高壓水，旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)截?cái)鄮r芯，取出取芯管4。

這樣就完成了利用自動(dòng)分段排渣與截?cái)鄮r芯的取芯系統(tǒng)的使用方法。

實(shí)施例

如圖1所示，所述的取芯管4包含兩排排水孔2與六個(gè)截割齒1，兩排排水孔2將管體三等分，六個(gè)截割齒1位于管體圓周六等分點(diǎn)；所述的取芯管4中間設(shè)有一段空心部分，即低壓水腔6；所述的取芯管4尾端是與專用鉆機(jī)16機(jī)頭的連接端，設(shè)有內(nèi)螺紋，能夠使低壓水管9與高壓水管10通過(guò)，內(nèi)螺紋用于與鉆機(jī)的機(jī)頭連接端15連接。

所述的六個(gè)截割齒1中的其中一個(gè)截割齒設(shè)有高壓水截割孔11，該高壓水截割孔11與低壓水腔6聯(lián)通。

所述的專用鉆機(jī)16機(jī)頭連接端15外部刻有外螺紋與取芯管4尾部相連接，內(nèi)部有一段中空部分用于連接取芯管4尾端高壓水管10和低壓水管9；所述的高壓水管10穿過(guò)鉆機(jī)內(nèi)的低壓水管9與其形成共同的裸露接頭端于手持柄下方。

所述的高低壓三通接頭21的三個(gè)接頭21-1、21-2、21-3，其中一個(gè)接頭21-3與所述的專用鉆機(jī)16的高壓水管10和低壓水管9的連接頭14連接，另一個(gè)接頭21-2與水壓增壓泵18高壓管相連接，還有一個(gè)接頭21-1與低壓管19相連接。

所述的高低壓三通接頭21的接頭21-2內(nèi)部含有橡膠密封塞22，高壓水管通過(guò)接頭21-2穿過(guò)該橡膠密封塞22進(jìn)入接頭21-3；所述的三個(gè)接頭21-1、21-2、21-3內(nèi)部均刻有內(nèi)螺紋用于連接彼此對(duì)應(yīng)的接頭。

所述的水壓增壓泵18用于提高巷道內(nèi)供水管道內(nèi)水的壓力，使其達(dá)到一定水壓通過(guò)高壓水管10到達(dá)高壓水截割孔11，在取芯管4轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)高壓水流圍繞巖芯轉(zhuǎn)動(dòng)逐步切斷巖芯；所述的水壓增壓泵18含有電源開(kāi)關(guān)17與巷道內(nèi)供電源接通，含有與巷道內(nèi)供水管道相連接的管道20。

使用時(shí)，將專用鉆機(jī)15與取芯管4以及高低壓三通接頭21連接；接通水壓增壓泵18的電源開(kāi)關(guān)17；將取芯管4對(duì)準(zhǔn)煤巖壁合適的位置打開(kāi)鉆機(jī)開(kāi)始鉆進(jìn)，此時(shí)水壓增壓泵18關(guān)閉不提供高壓水，只接通低壓管19，即邊鉆進(jìn)邊用低壓水排渣；鉆進(jìn)完畢后關(guān)閉低壓管19，打開(kāi)水壓增壓泵18提供高壓水，旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)截?cái)鄮r芯，取出取芯管4即可。