CN102706690A - 一种新型煤样采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型煤样采集装置，包括外保护钻杆、内取样钻杆和风路变向机构，外保护钻杆、内取样钻杆和风路变向机构通过钻杆连接机构相连。该煤样采集装置结构简单，操作简便，使用时分为进给和取样两种工作状态，在进给过程中，外保护钻管和取样钻管中均有气流通过，可保证刀片的冷却和取样钻管的清洁；当进给到采样点时，取样钻管最先接触煤壁，在进给力的作用下，取样钻管向后移动压缩气流换向压簧，风路变向机构动作，气流路线改变，进入取样工作状态；在取样过程中，外保护钻管中有气流通过，取样钻管中无气流通过，从而保证刀片的冷却和取样钻管的正常取样，可确保煤样采集工作的顺利实施，且煤样采集效率高，煤样符合测定标准。

Description

一种新型煤样采集装置

技术领域

本发明属于煤矿井下煤样采集设备技术领域，特别涉及一种新型煤样采集装置。

背景技术

煤样采集装置用于煤矿井下瓦斯抽放孔的钻进过程中，对采样点进行煤样采集，通过对采集出的煤样进行实验以测定瓦斯含量，从而对采样点煤层的瓦斯含量有所掌握，为保证钻进过程中人员及设备的安全提供参考数据。

目前，煤样采集装置主要有负压排粉式和采样管直接采集式两种类型。

负压排粉式是通过外接风机对钻杆内腔形成的负压将钻头切割下的煤粉抽出来，该采样方式的特点是无须将钻杆拔出即可采样，并可以随时取样。但是，由于煤粉在钻杆内腔中的活动，使得抽出的煤样颗粒度变小，造成符合瓦斯测定标准的煤样很少，导致煤样采集效率低；另外，该采样方式采用的煤样采集装置成本较高，严重制约了此方法的应用和推广。

采样管直接采集式即是当钻机钻进到设定的采样点时，将钻杆抽出来，拧下切割钻头、换上采样管，然后将采样管推进到采样点进行煤样采集；煤样采集完成后，再把装满煤样的采样管抽出来。由于 此法只需一个采样管，设备简单、成本很低，在煤矿井下采样现场应用较多；其次，从采样点取出的煤样颗粒度完好，一次采样即可满足测定所需标准。但是，依据实践发现，经此法得到的煤样所测瓦斯含量数据不准确、误差极大，不能真正代表采样点煤层的瓦斯含量，究其原因，主要是由于采样管在进给采样时，内腔不能通风，无法对采样刀具进行冷却，造成切割时产生的热量不能及时排出，使得煤样烧结、煤样失去原本性状，失去了测定的意义。

发明内容

本发明提供了一种结构简单、操作简便、煤样采集效率高和煤样符合测定标准的新型煤样采集装置。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种新型煤样采集装置，包括外保护钻杆、内取样钻杆、风路变向机构和钻杆连接机构；所述外保护钻杆包括外保护钻管和外保护钻管前端的刀片；内取样钻杆包括取样钻管和取样钻管前端的取样钻头；风路变向机构包括通气芯轴和通气芯轴外部依次设置的调压螺母、气流换向压簧与气流换向滑套，调压螺母与通气芯轴螺纹配合，气流换向滑套与通气芯轴间隙配合，气流换向滑套一端面上设有通气槽，通气芯轴内腔由前腔和后腔构成，通气芯轴上设有与其后腔相通的导向孔、外出气孔和换向出气孔，通气芯轴上设有与其前腔相通的换向进气孔，气流换向滑套内腔与换向出气孔和换向进气孔相连通；钻杆连接机构包括外螺纹套、内螺纹套和钻杆连接套，钻杆连接套上设有销孔，销孔内设有扭力销，扭力销穿设在通气芯轴的导向孔内；外螺纹套一端与外保护钻管后端固连、另一端与钻杆连接套螺纹连接，内螺纹套外壁与取样钻管螺纹连接、内壁与通气芯轴间隙配合，钻杆连接套与通气芯轴间隙配合，钻杆连接套内端面与气流换向滑套设有通气槽的一端面相顶接。

所述通气芯轴端部设有与其后腔相连通的阶梯孔，阶梯孔内设有挡销，挡销上设有挡销复位弹簧，钻杆连接套内设有与挡销相适应的挡销槽。

所述扭力销为哑铃形。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1、本发明用于煤矿井下瓦斯抽放孔的钻进过程中对煤样的采集，其结构简单，操作简便，使用时分为进给和取样两种工作状态，在进给过程中，由外部气源提供的高压风经钻杆连接套进入通气芯轴的后腔，高压风分为两路，一路通过外出气孔与通气槽到达外保护钻管和取样钻管之间，另一路通过换向出气孔、气流换向滑套的内腔和换向进气孔到达取样钻管内部，使外保护钻管和取样钻管中均有气流通过，可保证刀片的冷却和取样钻管的清洁；当进给到采样点时，取样钻管最先接触煤壁，在进给力的作用下，取样钻管向后移动，并压缩气流换向压簧，风路变向机构动作，气流路线改变，进入取样工作状态；在取样过程中，由外部气源提供的高压风经钻杆连接套进入通气芯轴的后腔，再通过外出气孔与通气槽到达外保护钻管和取样钻管之间，同时气流换向滑套隔断换向出气孔与换向进气孔，阻断高压风进入取样钻管的路径，使外保护钻管中有气流通过，取样钻管中无气流通过，从而保证刀片的冷却和取样钻管的正常取样，可确保煤样采集工作的顺利实施，且煤样采集效率高，煤样符合测定标准。

2、通气芯轴端部设有与其后腔相连通的阶梯孔，阶梯孔内设有挡销，挡销上设有挡销复位弹簧，钻杆连接套内设有与挡销相适应的挡销槽，通气芯轴发生轴向滑动时，挡销在挡销复位弹簧作用下弹出并卡在挡销槽内，对取样过程中的通气芯轴起到限位作用。

附图说明

图1为本发明处于进给状态时的结构示意图；

图2为本发明处于取样状态时的结构示意图；

图3为图1中通气芯轴的结构示意图；

图4为图3中的B向示意图；

图5为图4中的A-A剖视图；

图6为图1中气流换向滑套的结构示意图；

图7为图6中的C-C剖视图；

图8为图1中钻杆连接套的结构示意图；

图9为图1中扭力销的结构示意图。

具体实施方式

如图1-9所示的新型煤样采集装置，其包括外保护钻杆、内取样钻杆和风路变向机构，外保护钻杆、内取样钻杆和风路变向机构通过钻杆连接机构相连。

所述的外保护钻杆包括外保护钻管3和外保护钻管3前端的刀片2。

所述的内取样钻杆包括取样钻管4和取样钻管4前端的取样钻头1。

所述的风路变向机构包括通气芯轴8和通气芯轴8外部依次设置的调压螺母6、气流换向压簧7与气流换向滑套9，气流换向压簧7位于调压螺母6与气流换向滑套9之间，调压螺母6与通气芯轴8螺纹配合，气流换向滑套9与通气芯轴8间隙配合。通气芯轴8的内腔由前腔86和后腔87构成，在通气芯轴8后部设有与其后腔87相通的导向孔81、外出气孔82、换向出气孔83和阶梯孔85，通气芯轴8前部设有与其前腔86相通的换向进气孔84，且气流换向滑套9的内腔能与换向出气孔83和换向进气孔84相连通。在气流换向滑套9一端面上设有通气槽91。

所述的钻杆连接机构包括外螺纹套10、内螺纹套5和钻杆连接套11。在钻杆连接套11上设有销孔111，销孔111内设有扭力销12，扭力销12为哑铃形，扭力销12穿设在通气芯轴8的导向孔81内，对通气芯轴8起到定位作用。外螺纹套10的左端与外保护钻管3后端固连、右端与钻杆连接套11螺纹连接，内螺纹套5的外壁与取样钻管4螺纹连接、内壁与通气芯轴8间隙配合，钻杆连接套11与通气芯轴8间隙配合，确保通气芯轴8在钻杆连接套11内轴向滑动。钻杆连接套11的左端面与气流换向滑套9设有通气槽91一端的端面相顶接，保证通气芯轴8轴向滑动时气流换向滑套9与钻杆连接套11相对静止，以便于气流换向滑套9隔断换向出气孔83与换向进气孔84，从而阻断气流。

在通气芯轴8的阶梯孔85内设有挡销13，挡销13上设有挡销复位弹簧14，钻杆连接套11内设有与挡销13相适应的挡销槽112，通气芯轴8发生轴向滑动时，挡销13在挡销复位弹簧14作用下弹出并卡在挡销槽112内，对取样过程中的通气芯轴8起到限位作用。

本发明用于煤矿井下瓦斯抽放孔的钻进过程中对煤样的采集，使用时分为进给和取样两种工作状态，在进给过程中，由外部气源提供的高压风经钻杆连接套11进入通气芯轴8的后腔87，高压风分为两路，一路通过外出气孔82与通气槽91到达外保护钻管3和取样钻管4之间，另一路通过换向出气孔83、气流换向滑套9的内腔和换向进气孔84到达取样钻管4内部，使外保护钻管3和取样钻管4中均有气流通过，可保证刀片2的冷却和取样钻管4的清洁；当进给到采样点时，取样钻管4最先接触煤壁，在进给力的作用下，取样钻管4向后移动，并压缩气流换向压簧7，风路变向机构动作，气流路线改变，进入取样工作状态；在取样过程中，由外部气源提供的高压风经钻杆连接套11进入通气芯轴8的后腔87，再通过外出气孔82与通气槽91到达外保护钻管3和取样钻管4之间，同时气流换向滑套9隔断换向出气孔83与换向进气孔84，阻断高压风进入取样钻管4的路径，使外保护钻管3中有气流通过，取样钻管4中无气流通过，从而保证刀片2的冷却和取样钻管4的正常取样，可确保煤样采集工作的顺利实施。

Claims (3)

1.一种新型煤样采集装置，其特征在于：包括外保护钻杆、内取样钻杆、风路变向机构和钻杆连接机构；所述外保护钻杆包括外保护钻管和外保护钻管前端的刀片；内取样钻杆包括取样钻管和取样钻管前端的取样钻头；风路变向机构包括通气芯轴和通气芯轴外部依次设置的调压螺母、气流换向压簧与气流换向滑套，调压螺母与通气芯轴螺纹配合，气流换向滑套与通气芯轴间隙配合，气流换向滑套一端面上设有通气槽，通气芯轴内腔由前腔和后腔构成，通气芯轴上设有与其后腔相通的导向孔、外出气孔和换向出气孔，通气芯轴上设有与其前腔相通的换向进气孔，气流换向滑套内腔与换向出气孔和换向进气孔相连通；钻杆连接机构包括外螺纹套、内螺纹套和钻杆连接套，钻杆连接套上设有销孔，销孔内设有扭力销，扭力销穿设在通气芯轴的导向孔内；外螺纹套一端与外保护钻管后端固连、另一端与钻杆连接套螺纹连接，内螺纹套外壁与取样钻管螺纹连接、内壁与通气芯轴间隙配合，钻杆连接套与通气芯轴间隙配合，钻杆连接套内端面与气流换向滑套设有通气槽的一端面相顶接。

2.如权利要求1所述的新型煤样采集装置，其特征在于：所述通气芯轴端部设有与其后腔相连通的阶梯孔，阶梯孔内设有挡销，挡销上设有挡销复位弹簧，钻杆连接套内设有与挡销相适应的挡销槽。

3.如权利要求1所述的新型煤样采集装置，其特征在于：所述扭力销为哑铃形。

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