一种可视化高位煤层刻槽采样装置的制作方法

本发明属于煤层刻槽采样，具体涉及一种可视化高位煤层刻槽采样装置。

背景技术：

1、在露天矿场或浅地下煤层的采样方法中，比较常用的是刻槽采样法，即通过在煤体表面刻出一个长方形或圆形的凹槽，然后将槽内的煤样采集出来，再进行分析。然而，对于煤矿或煤层进行全面分析时，要求对不同高度的煤体进行刻槽采样，传统的做法是用吊机将操作人员升吊至指定高度，再实地采样，这种类似高空作业的形式，安全系数较低。另外，刻槽时会产生大量灰尘和迸射的煤块，不仅对操作人员有危害，而且将造成视野不清，需要反复停机，待灰尘散去，再人工肉眼定位刻槽的准确位置和角度，采样效率较低。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供一种可视化高位煤层刻槽采样装置，包括刻槽采样主机、液压升降杆、定位调节杆和可视化装置，液压升降杆的顶端通过万向滚珠连接刻槽采样主机；定位调节杆的底端设有控制把手，供人为操作，顶端铰接刻槽采样主机的尾部；操作人员在地面通过控制把手调节定位调节杆的位置，再配合万向滚珠的方位控制，从而调节刻槽采样主机的头部对应煤体的位置；

2、可视化装置包括至少一个摄像头和屏幕，摄像头与屏幕通讯连接，摄像头设置刻槽采样主机上靠近钻头的位置，用于实时拍摄刻槽处的影像，屏幕设在控制把手上，便于操作人员观看。

3、可选的，所述液压升降杆的液压控制设备放置在地面上，液压升降杆的底部设有底座，提高液压升降杆的稳定性；液压升降杆为常规装置；

4、液压升降杆的顶端设有凹槽，用于放置万向滚珠，避免万向滚珠掉落，万向滚珠连接刻槽采样主机底面的中部，以万向滚珠为支点，便于刻槽采样主机向各个方向转动，以便调节刻槽采样主机的刻槽位置。

5、可选的，所述刻槽采样主机包括钻机筒和样品筒；样品筒的底部连接万向滚珠，尾部连接定位调节杆；钻机筒与样品筒之间通过若干个强力弹簧连接，减小钻井刻槽的振动对样品筒的影响；

6、钻机筒内设有相互连接的钻刻电机和钻头，钻头的头部伸出钻机筒头部，用于钻刻煤体，钻头头部的四周设有网状的围挡部，用于遮挡钻头钻刻时迸溅的煤块；

7、样品筒外侧设有至少两个摄像头，样品筒内分为并排设置的集尘筒和集样筒，集尘筒的头部设有吸尘管，用于吸收钻头钻刻时产生的烟尘；集样筒的头部设有可伸缩的集样口，集样口处于钻头头部的下方，便于收集钻下的煤样。

8、进一步可选的，所述钻机筒和样品筒相互平行且上下放置，钻机筒在上，样品筒在下，若干个强力弹簧沿着钻机筒的长度方向均匀设置，强力弹簧的一端连接钻机筒，另一端连接样品筒。

9、进一步可选的，沿着刻槽采样主机的长度方向均匀设置若干个固定绑带，用于绑定钻机筒和样品筒；样品筒的两侧分别设置一个驱动电机，驱动电机设在样品筒的中部，驱动电机的头部和尾部分别设有一个转轴，两个转轴均平行于样品筒，且两个转轴能同频同速转动；固定绑带环绕钻井筒的上表面和两个侧面，固定绑带的两端延伸到驱动电机的转轴上，并缠绕固定在转轴上，通过转轴的正转或反转，收紧或放松固定绑带。

10、进一步可选的，所述集尘筒与集样筒相互平行，由一块分隔板隔开；集尘筒的头部设有吸尘电机和吸尘管，吸尘管的尾部连接吸尘电机，头部靠近所述围挡部的外侧，能够将钻头钻刻时产生的烟尘吸入集尘筒内，为钻刻位置留出更为清晰的视野。

11、进一步可选的，所述集样筒从头至尾包括依次连通的集样口、输样段和储样段，集样口的开口向上，用于承接钻头钻下的煤样，集样口通过柔性筒状材料连接输样段的头部；

12、输样段内设有蛟龙机构，将进入输样段的煤样输入储样段，蛟龙机构的输样电机设在集样筒尾部的外侧，蛟龙机构的带有螺旋桨叶的旋转轴平行于集样筒；

13、储样段的下表面低于输样段的下表面，使得储样段形成一个向下凹陷的凹槽，增加储样体积，同时有蛟龙机构配合，避免刻槽采样主机的头部倾斜向下钻刻时煤样返回输样段或集样口。

14、进一步可选的，所述围挡部包括若干个扇形的遮挡网片，若干个遮挡网片沿着钻机筒头部的周向均匀分布，遮挡网片的侧边与相邻的遮挡网片的侧边接触，遮挡网片具有弧度，使得遮挡网片的中部向钻头方向凸出，进而使得整体围挡部呈喇叭口形状，钻头头部贯穿该喇叭口的中心后，再穿出围挡部；遮挡网片上均匀密布网孔，用于阻止钻刻时迸溅的煤样逃逸，煤样经围挡部阻挡，反弹回去，能落入集样口。

15、进一步可选的，所述遮挡网片的尾部伸入钻机筒头部的内部，钻机筒头部的内壁上设有一圈滑槽，滑槽内滑动连接若干个滑块，滑块数量与遮挡网片的数量相同，每个滑块通过连接杆连接对应的遮挡网片，能够带动遮挡网片沿着钻机筒头部的周向转动，使得整个围挡部在钻机筒头部顺时针或逆时针转动。

16、进一步可选的，所述遮挡网片的外侧面与钻机筒头部的侧壁边沿之间有空隙，钻机筒内部设有伸缩装置和若干个顶杆，顶杆的数量与遮挡网片的数量相同，伸缩装置设在钻刻电机与钻机筒尾部之间，伸缩装置的伸缩端并联若干个顶杆，若干个顶杆围绕在钻刻电机和钻头的外侧，不影响钻头工作，顶杆能伸出钻机筒头部，顶住对应的遮挡网片的外侧面，使得遮挡网片向钻头方向靠拢，从而使得围挡部整体合拢收缩。

技术特征：

1.一种可视化高位煤层刻槽采样装置，其特征在于，包括刻槽采样主机、液压升降杆、定位调节杆和可视化装置，液压升降杆的顶端通过万向滚珠连接刻槽采样主机；定位调节杆的底端设有控制把手，供人为操作，顶端铰接刻槽采样主机的尾部；操作人员在地面通过控制把手调节定位调节杆的位置，再配合万向滚珠的方位控制，从而调节刻槽采样主机的头部对应煤体的位置；

2.根据权利要求1所述的可视化高位煤层刻槽采样装置，其特征在于，所述液压升降杆的液压控制设备放置在地面上，液压升降杆的底部设有底座，提高液压升降杆的稳定性；

3.根据权利要求1所述的可视化高位煤层刻槽采样装置，其特征在于，所述刻槽采样主机包括钻机筒和样品筒；样品筒的底部连接万向滚珠，尾部连接定位调节杆；钻机筒与样品筒之间通过若干个强力弹簧连接，减小钻井刻槽的振动对样品筒的影响；

4.根据权利要求3所述的可视化高位煤层刻槽采样装置，其特征在于，所述钻机筒和样品筒相互平行且上下放置，钻机筒在上，样品筒在下，若干个强力弹簧沿着钻机筒的长度方向均匀设置，强力弹簧的一端连接钻机筒，另一端连接样品筒。

5.根据权利要求3所述的可视化高位煤层刻槽采样装置，其特征在于，沿着刻槽采样主机的长度方向均匀设置若干个固定绑带，用于绑定钻机筒和样品筒；

6.根据权利要求3所述的可视化高位煤层刻槽采样装置，其特征在于，所述集尘筒与集样筒相互平行，由一块分隔板隔开；集尘筒的头部设有吸尘电机和吸尘管，吸尘管的尾部连接吸尘电机，头部靠近所述围挡部的外侧，能够将钻头钻刻时产生的烟尘吸入集尘筒内，为钻刻位置留出更为清晰的视野。

7.根据权利要求3所述的可视化高位煤层刻槽采样装置，其特征在于，所述集样筒从头至尾包括依次连通的集样口、输样段和储样段，集样口的开口向上，用于承接钻头钻下的煤样，集样口通过柔性筒状材料连接输样段的头部；

8.根据权利要求3所述的可视化高位煤层刻槽采样装置，其特征在于，所述围挡部包括若干个扇形的遮挡网片，若干个遮挡网片沿着钻机筒头部的周向均匀分布，遮挡网片的侧边与相邻的遮挡网片的侧边接触，遮挡网片具有弧度，使得遮挡网片的中部向钻头方向凸出，进而使得整体围挡部呈喇叭口形状，钻头头部贯穿该喇叭口的中心后，再穿出围挡部；遮挡网片上均匀密布网孔，用于阻止钻刻时迸溅的煤样逃逸，煤样经围挡部阻挡，反弹回去，能落入集样口。

9.根据权利要求8所述的可视化高位煤层刻槽采样装置，其特征在于，所述遮挡网片的尾部伸入钻机筒头部的内部，钻机筒头部的内壁上设有一圈滑槽，滑槽内滑动连接若干个滑块，滑块数量与遮挡网片的数量相同，每个滑块通过连接杆连接对应的遮挡网片，能够带动遮挡网片沿着钻机筒头部的周向转动，使得整个围挡部在钻机筒头部顺时针或逆时针转动。

10.根据权利要求9所述的可视化高位煤层刻槽采样装置，其特征在于，所述遮挡网片的外侧面与钻机筒头部的侧壁边沿之间有空隙，钻机筒内部设有伸缩装置和若干个顶杆，顶杆的数量与遮挡网片的数量相同，伸缩装置设在钻刻电机与钻机筒尾部之间，伸缩装置的伸缩端并联若干个顶杆，若干个顶杆围绕在钻刻电机和钻头的外侧，不影响钻头工作，顶杆能伸出钻机筒头部，顶住对应的遮挡网片的外侧面，使得遮挡网片向钻头方向靠拢，从而使得围挡部整体合拢收缩。

技术总结本发明涉及一种可视化高位煤层刻槽采样装置，包括刻槽采样主机、液压升降杆、定位调节杆和可视化装置，液压升降杆的顶端通过万向滚珠连接刻槽采样主机；定位调节杆的底端设有控制把手，供人为操作，顶端铰接刻槽采样主机的尾部；操作人员在地面通过控制把手调节定位调节杆的位置，再配合万向滚珠的方位控制，从而调节刻槽采样主机的头部对应煤体的位置；可视化装置包括至少一个摄像头和屏幕，摄像头与屏幕通讯连接，摄像头设置刻槽采样主机上靠近钻头的位置，用于实时拍摄刻槽处的影像，屏幕设在控制把手上，便于操作人员观看。技术研发人员：严晓云,宁树正,张莉,孙杰,邸少波,黄少青受保护的技术使用者：中国煤炭地质总局勘查研究总院技术研发日：技术公布日：2024/7/25