一种煤矿勘探用煤层取样装置及方法

技术领域

本发明涉及煤层取样设备技术领域，具体为一种煤矿勘探用煤层取样装置及方法。

背景技术

煤炭勘查以煤田地质学为理论指导，使用多种勘查手段发现煤田和评价煤炭资源的开发远景，并为矿井开发设计提供地质资源依据的地质勘查工作。其中对于煤层的取样是煤矿勘探的重点工作。

根据检索，中国专利文献，公告号：CN214149940U，公开了一种煤矿勘探用煤层取样装置。通过推动外板挤压外连接柱，便可在外连接柱的挤压下挤压取样筒进入到煤层内，此时在取样筒的挤压下可挤压底部的取样囊进行挤压形变，便可在外连接柱来回拉动挤压过程中，使其取样囊来回挤压过程中产生一定的吸附力，使其煤层内煤渣自动进入到取样囊内后进入到取样筒内的同时可由取样囊产生的一定吸附力的作用下使其煤渣能够快速进入到取样筒内的效果；通过煤渣进入到取样筒内时可挤压推动囊，使其推动囊在取样囊内往上移动，此时取样人员可观察套筒以及取样筒上的透明标尺，看推动囊达到取样筒内的位置，可在推动囊达到所需位置后停止挤压取样囊，便可平放式将套筒带动取样筒一同脱离煤层，即达到煤渣取样完成的作用。

但是上述取样装置还存在着以下缺陷：首先煤层距离地表最少也有一米以上的深度，当取样筒深入土壤之中后难以取出或者存在取出费力的问题，其次该取样装置取样深度被限定，难以满足实际需求。为此，我们提出一种煤矿勘探用煤层取样装置及方法用于解决上述问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种煤矿勘探用煤层取样装置及方法，具备等在取样结束后方便从土壤之中取出取样筒，并且可根据实际需求增减取样深度等优点，解决了上述技术问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种煤矿勘探用煤层取样装置，包括底架、连接套和取样筒，所述底架的顶部通过螺栓连接有立柱和支板，所述立柱的顶部开设矩形插口，且所述立柱的顶部通过转轴转动连接有铰座，所述铰座的顶部固定连接光杆，且所述铰座的外表面固定连接定位块，所述光杆的顶部固定连接顶板，所述顶板的下表面安装滑轮，所述立柱的侧面设置有卡接组件，所述光杆的外表面滑动连接滑筒，所述滑筒的外表面焊接连板，所述连板的外表面焊接安装板，所述安装板的顶部安装动力装置，且所述安装板的底部固定连接套筒，所述连板的顶部固定连接吊环，所述吊环内勾连吊钩，所述吊钩的顶端系有钢丝绳，所述支板内转动连接转杆，所述转杆的外表面固定连接收卷盘，且所述转杆的一端固定连接手柄。

作为本发明的优选技术方案，所述顶板的一侧焊接有两个支撑杆，所述支撑杆远离顶板的一端设置有橡胶垫。

作为本发明的优选技术方案，所述定位块的顶部贯穿开设定位孔，所述卡接组件包括矩形套、插块、拉杆和弹簧，所述矩形套焊接在立柱的外表面，且所述矩形套内滑动连接插块，所述插块的底部中心固定连接拉杆，所述拉杆的外表面套接弹簧。

作为本发明的优选技术方案，所述卡接组件还包括有压杆，所述压杆的两端各固定连接一个拉杆，所述插块的顶部开设斜面。

作为本发明的优选技术方案，所述动力装置为四冲程柴油机，所述取样筒设置有多个，且取样筒的顶部可螺纹连接冲击杆，所述冲击杆能够插入套筒内。

作为本发明的优选技术方案，所述底架的上表面固定连接置物箱，所述置物箱底部设置配重块。

作为本发明的优选技术方案，所述钢丝绳远离吊钩的一端缠绕在收卷盘的外表面，所述连板的两端焊接有滑筒。

作为本发明的优选技术方案，所述连接套单独设置，且所述连接套包括圆筒和接头组成，所述圆筒与接头之间转动连接，且所述圆筒可螺纹连接于套筒的外表面，所述接头可螺纹连接于取样筒的顶端。

作为本发明的优选技术方案，所述转杆的外表面固定连接棘轮，所述支板的外表面转动连接棘爪，所述棘爪的外表面勾连一号拉簧和二号拉簧，所述支板的外表面固定连接两个定位销。

本发明还提供一种煤矿勘探用煤层取样方法，按如下步骤进行：

S1、将顶板和两个光杆抬起使得铰座围绕其与立柱连接的轴转动90度，然后使得光杆树立起来；

S2、向下压住压杆使其带动两个拉杆向下运动，两个拉杆带动插块压缩弹簧，且插块缩回矩形套内，当铰座和光杆树立起来后，定位块位于插块的上方，随后松开压杆使得插块在弹簧的推动下插入到定位块的定位孔内，如此使得铰座固定住；

S3、将冲击杆与取样筒螺纹连接起来，然后将冲击杆伸入套筒内，启动动力装置对冲击杆造成冲击，进而带动取样筒深入土壤之中；

S4、当一根取样筒没入土壤之中后，通过手柄转动转杆，转杆带动收卷盘对钢丝绳进行收卷，钢丝绳带动吊钩，吊钩带动吊环拉升连板，使得动力装置升起，然后取出另外一个取样筒并且和冲击杆连接，然后将两个取样筒连接，再次启动动力装置继续取样作业；

S5、取样筒达到取样深度后，停止动力装置，然后将取样筒上的冲击杆取下，然后将取样筒和连接套连接，然后将连接套与套筒连接，随后转动手柄带动转杆，转杆带动收卷盘转动，收卷盘对钢丝绳进行收卷后起吊连板，连板带动安装板，安装板带动套筒逐步上升拔出取样筒，最后取出取样筒内的样品。

与现有技术相比，本发明提供了一种煤矿勘探用煤层取样装置及方法，具备以下有益效果：

1、本发明通过动力装置配合冲击杆将其中一个取样筒没入土壤之内后，停止动力装置，此时可以转动手柄使其带动转杆转动，转杆带动收卷盘，收卷盘收卷钢丝绳，如此钢丝绳在滑轮和吊钩的配合下拉动连板，连板带动滑筒在光杆上上升，进而能够带动动力装置上升，然后将冲击杆与另外一个取样筒连接，并且将该取样筒和没入土壤内的取样筒连接，再次启动动力装置能够继续将取样筒打入地下土壤内，整体结构能够根据取样要求选择合适的取样深度。

2、本发明在取样筒深入到一定深度满足取样要求后，停止动力装置，然后通过将冲击杆从取样筒顶端取下，然后将连接套的接头与取样筒顶部螺纹连接，将圆筒与套筒螺纹连接，通过转动手柄带动转杆转动，转杆带动收卷盘转动，能够将连板上升，最终方便将取样筒从土壤之中拔出。

附图说明

图1为本发明结构立体示意图；

图2为本发明结构折叠后立体示意图；

图3为本发明结构卡接组件立体示意图；

图4为本发明结构正面示意图；

图5为本发明结构取样筒、冲击杆和连接套的分解示意图；

图6为本发明结构图4中A的局部放大示意图。

其中：1、底架；2、立柱；3、矩形插口；4、铰座；5、光杆；6、定位块；7、顶板；8、滑轮；9、卡接组件；91、矩形套；92、插块；93、拉杆；94、弹簧；95、压杆；10、滑筒；11、连板；12、安装板；13、动力装置；14、套筒；15、吊环；16、吊钩；17、钢丝绳；18、支板；19、转杆；20、收卷盘；21、手柄；22、连接套；221、圆筒；222、接头；23、取样筒；24、支撑杆；25、橡胶垫；26、冲击杆；27、置物箱；28、棘轮；29、棘爪；30、一号拉簧；31、二号拉簧；32、定位销。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1-图6，一种煤矿勘探用煤层取样装置，包括底架1、连接套22和取样筒23，底架1的顶部通过螺栓连接有立柱2和支板18，立柱2的顶部开设矩形插口3，且立柱2的顶部通过转轴转动连接有铰座4，铰座4的顶部固定连接光杆5，且铰座4的外表面固定连接定位块6，光杆5的顶部固定连接顶板7，顶板7的下表面安装滑轮8，立柱2的侧面设置有卡接组件9，光杆5的外表面滑动连接滑筒10，滑筒10的外表面焊接连板11，连板11的外表面焊接安装板12，安装板12的顶部安装动力装置13，且安装板12的底部固定连接套筒14，连板11的顶部固定连接吊环15，吊环15内勾连吊钩16，吊钩16的顶端系有钢丝绳17，支板18内转动连接转杆19，转杆19的外表面固定连接收卷盘20，且转杆19的一端固定连接手柄21。

具体的，顶板7的一侧焊接有两个支撑杆24，支撑杆24远离顶板7的一端设置有橡胶垫25。优点是，在不使用该取样装置时，光杆5等部件可以折叠起来，橡胶垫25抵触在底架1的上表面，两个后支撑杆24对顶板7进行支撑，如此整个取样装置的体积能够缩小，使得方便运输。

具体的，定位块6的顶部贯穿开设定位孔，卡接组件9包括矩形套91、插块92、拉杆93和弹簧94，矩形套91焊接在立柱2的外表面，且矩形套91内滑动连接插块92，插块92的底部中心固定连接拉杆93，拉杆93的外表面套接弹簧94。优点是，当抬起顶板7带动光杆5，光杆5带动铰座4围绕其与立柱2之间连接的轴转动90度，随后光杆5被树立起来，进而使得动力装置13被树立起来，将插块92插入定位块6的定位孔内，如此能够固定住铰座4进而能够固定住光杆5和动力装置13等部件，取样装置可以进入工作模式。

具体的，卡接组件9还包括有压杆95，压杆95的两端各固定连接一个拉杆93，插块92的顶部开设斜面。优点是，工作结束时通过向下按压压杆95带动两个拉杆93，拉杆93带动插块92压缩弹簧94，如此插块92从定位块6的定位孔内脱离，进而可以折叠光杆5等部件，卡接组件9起到固定或者释放定位块6的目的。

具体的，动力装置13为四冲程柴油机，取样筒23设置有多个，且取样筒23的顶部可螺纹连接冲击杆26，冲击杆26能够插入套筒14内。优点是，取出一个取样筒23然后将冲击杆26螺纹连接在取样筒23的顶部，然后将冲击杆26伸入套筒14内，而取样筒23的底部接触土壤，随后启动动力装置13，动力装置13采用现有的四冲程柴油机，其输出端伸入套筒14内而接触到冲击杆26，工作过程中对冲击杆26不断造成冲击，使得冲击杆26能够带动取样筒23逐渐深入到土壤之中。

具体的，底架1的上表面固定连接置物箱27，置物箱27底部设置配重块。优点是，置物箱27可用于收纳多个取样筒23，还可以将冲击杆26、连接套22放入其中，甚至可以存放取样后的样品，通过在置物箱27的底部设置配重块能够增加底架1的稳定性，使得光杆5树立起来后，避免出现中心偏移的问题。

具体的，钢丝绳17远离吊钩16的一端缠绕在收卷盘20的外表面，连板11的两端焊接有滑筒10。优点是，当动力装置13配合冲击杆26将其中一个取样筒23没入土壤之内后，停止动力装置13，此时可以转动手柄21使其带动转杆19转动，转杆19带动收卷盘20，收卷盘20收卷钢丝绳17，如此钢丝绳17在滑轮8和吊钩16的配合下拉动连板11，连板11带动滑筒10在光杆5上上升，进而能够带动动力装置13上升，然后将冲击杆26与另外一个取样筒23连接，并且将该取样筒23和没入土壤内的取样筒连接，再次启动动力装置13能够继续将取样筒23打入地下土壤内，如此能够增加取样深度。

具体的，连接套22单独设置，且连接套22包括圆筒221和接头222组成，圆筒221与接头222之间转动连接，且圆筒221可螺纹连接于套筒14的外表面，接头222可螺纹连接于取样筒23的顶端。优点是，取样筒23深入到一定深度满足取样要求后，停止动力装置13，然后通过将冲击杆26从取样筒23顶端取下，然后将连接套22的接头222与取样筒23顶部螺纹连接，将圆筒221与套筒14螺纹连接，通过转动手柄21带动转杆19转动，转杆19带动收卷盘20转动，能够将连板11上升，最终方便将取样筒23从土壤之中拔出。

具体的，转杆19的外表面固定连接棘轮28，支板18的外表面转动连接棘爪29，棘爪29的外表面勾连一号拉簧30和二号拉簧31，支板18的外表面固定连接两个定位销32。优点是，手柄21带动转杆19逆时针转动过程中，棘爪29不会阻碍棘轮28的转动，而棘爪29能够防止棘轮28回转，如此收卷过程中防止连板11带动动力装置13回落；而一旦动力装置13工作时，则通过拨动棘爪29使其拉长一号弹簧30，将二号拉簧31固定在定位销32上，如此能够使得棘爪29暂时脱离棘轮28，使得棘轮28能够回转，如此不会阻碍动力装置13工作时候下降。

一种煤矿勘探用煤层取样方法，按如下步骤进行：

S1、将顶板7和两个光杆5抬起使得铰座4围绕其与立柱2连接的轴转动90度，然后使得光杆5树立起来；

S2、向下压住压杆95使其带动两个拉杆93向下运动，两个拉杆93带动插块92压缩弹簧94，且插块92缩回矩形套91内，当铰座4和光杆5树立起来后，定位块6位于插块92的上方，随后松开压杆95使得插块92在弹簧94的推动下插入到定位块6的定位孔内，如此使得铰座4固定住；

S3、将冲击杆26与取样筒23螺纹连接起来，然后将冲击杆26伸入套筒14内，启动动力装置13对冲击杆26造成冲击，进而带动取样筒23深入土壤之中；

S4、当一根取样筒23没入土壤之中后，通过手柄21转动转杆19，转杆19带动收卷盘20对钢丝绳17进行收卷，钢丝绳17带动吊钩16，吊钩16带动吊环15拉升连板11，使得动力装置13升起，然后取出另外一个取样筒23并且和冲击杆26连接，然后将两个取样筒23连接，再次启动动力装置13继续取样作业；

S5、取样筒23达到取样深度后，停止动力装置13，然后将取样筒23上的冲击杆26取下，然后将取样筒23和连接套22连接，然后将连接套22与套筒14连接，随后转动手柄21带动转杆19，转杆19带动收卷盘20转动，收卷盘20对钢丝绳17进行收卷后起吊连板11，连板11带动安装板12，安装板12带动套筒14逐步上升拔出取样筒23，最后取出取样筒23内的样品。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。