CN104316347A - 一种定位销式煤层瓦斯含量测量取样装置及取样方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤层瓦斯含量测量领域，具体地说是一种取样地点准确且不受开采打钻等因素影响的定位销式煤层瓦斯含量测量取样装置及取样方法，包括定位销、中心钻、钻头套和钻杆，其中中心钻和钻头套的前端均设有钻头，所述中心钻的后端设有用于存放煤样的钻杆，所述中心钻的后端即插入该钻杆中并通过定位销与所述钻杆相连，所述中心钻的前端则伸入至所述钻头套中并与所述钻头套之间为止口配合，所述钻头套套装在所述钻杆上，所述定位销在获取煤样时通过钻机推力作用剪断。本发明不受开采打钻、退钻、换钻头等因素影响，有效解决了瓦斯的解吸问题。

Description

一种定位销式煤层瓦斯含量测量取样装置及取样方法

技术领域

本发明涉及煤层瓦斯含量测量领域，具体地说是一种不受开采打钻等因素影响且取样地点准确的定位销式煤层瓦斯含量测量取样装置及取样方法。

背景技术

在煤炭采掘过程中，煤层瓦斯含量的测定对于安全生产十分重要。现有技术中，在获取用于测量瓦斯含量的煤样时，通常须钻孔到指定的煤层位置，然后退出钻杆，将钻头卸下并换上岩心管，然后再使钻杆沿原钻孔重新钻入煤层钻取煤样,用岩心管钻取煤样后,再将钻杆连同岩心管一同退出完成煤样采集。

这种采集方式不但工序复杂，效率较低，而且所述钻杆退出并更换岩心管的过程需要花费一定时间，而在这段时间中，钻孔内要进行取样的煤层已经暴露在大气层中，这会使一部分瓦斯解吸掉，影响瓦斯含量测试的准确度，而且煤层的瓦斯压力越大(一般煤层的瓦斯压力在0.5～1.2MPa,最大可超过10MPa)，这部分解吸掉的瓦斯就越多，对瓦斯含量测试的准确度影响也就越大。另外，由于岩心管前端是开放的，在将岩心管沿钻孔送入取样煤层时，钻孔中残留的煤渣会进入岩心管，很难确保获取的煤样就是钻孔最底部的煤样，无法实现定点取样，同样会影响瓦斯含量测定的精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不受开采打钻等因素影响且取样地点准确的定位销式煤层瓦斯含量测量取样装置，有效解决取样前煤样的瓦斯的解吸问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种定位销式煤层瓦斯含量测量取样装置，包括定位销、中心钻、钻头套和钻杆，其中中心钻和钻头套的前端均设有钻头，所述中心钻的后端插入钻杆中并通过定位销与所述钻杆相连，所述中心钻的前端伸入所述钻头套中，所述钻头套套装在所述钻杆上；所述定位销在获取煤样时通过打钻机推力作用剪断。

所述钻头套与钻杆之间均布有传递旋转力矩的连接键。

所述钻头套与钻杆相连的一端设有一个长孔，一个螺栓容置于所述长孔中，并且该螺栓拧入钻杆的侧壁中。

所述中心钻和钻头套之间为止口配合。

一种根据所述定位销式煤层瓦斯含量测量取样装置的取样方法，其特征在于：打钻机在钻孔深度距离取样煤层还有一段距离时退出并卸下钻头；所述钻杆在打钻机卸下钻头后安装在打钻机上，所述中心钻和钻头套依次安装在所述钻杆头部；所述钻杆在中心钻和钻头套安装完毕后重新进入钻孔中继续打钻；打钻机在所述中心钻和钻头套到达取样煤层时停止转动并增大推进力剪断定位销；所述中心钻在定位销被剪断后、在打钻机继续向前推进过程中被推入到钻杆中，取样煤层的钻屑在中心钻被推入钻杆后进入并容置于所述钻杆中；钻屑在煤样采集完成后随所述钻杆一同退出。

打钻机在钻孔深度距离取样煤层还有1～2米时退出并卸下钻头。

所述钻杆在所述定位销被剪断后钻入取样煤层至少1米的深度。

本发明的优点与积极效果为：

1、在获取煤样时，本发明在钻孔深度距离煤层取样地点还有一段距离时即更换到钻杆上，使待取样地点的煤层没有暴露在大气层下，有效防止取样前煤样的瓦斯解吸。

2、本发明在获取煤样时，通过钻机推力剪断连接取样器和钻杆的定位销，使钻屑(即煤样)进入到钻杆中，整个结构简单实用，而且获取煤样时，本发明依旧位于钻孔中，有效防止瓦斯的解吸效应。

3、本发明在钻取煤样时使钻杆深入取样煤层至少1米的深度，保证钻杆端部的煤样就是待采煤层的煤样，从而保证取样地点准确。

附图说明

图1为本发明结构示意图，

图2为图1中本发明的主视图，

图3为图2中本发明的侧视图，

图4为本发明取样时的状态示意图。

其中，1为定位销，2为中心钻，3为钻头套，4为钻杆，5为螺栓，6为连接键，7为长孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～3所示，本发明包括定位销1、中心钻2、钻头套3和钻杆4，其中所述中心钻2和钻头套3的前端均设有钻头，所述中心钻2的后端插入所述钻杆4中并通过一个定位销1与所述钻杆4相连，同时所述中心钻2的前端伸入至所述钻头套3中，且所述中心钻2与钻头套3之间为止口配合，所述钻头套3的后端套装在所述钻杆4上，所述钻头套3与所述钻杆4之间为键连接，如图3所示，所述钻头套3与钻杆4之间均布有三个传递旋转力矩的连接键6。

所述钻头套3与钻杆4相连的一端设有一个长孔7，一个螺栓5容置于所述长孔7中，并且该螺栓5拧入钻杆4的侧壁中。如图1和图4所示，钻杆4即通过所述连接键6和螺栓5带动钻头套3一起移动。本实施例中，所述螺栓5为内六角螺栓,以防止退钻过程中钻头3脱落。

本发明的工作原理为：

采取煤样时，打钻机在钻孔深度达到距煤层取样地点1～2米时退出并卸下钻头，这样可以防止煤层取样地点的瓦斯解吸，所述钻杆4在打钻机卸下钻头后安装在打钻机上，所述中心钻2和钻头套3依次安装在所述钻杆4上，然后将本发明送入至钻孔孔底，利用中心钻2和钻头套3前端的钻头继续向前打钻1～2米后，使本发明到达煤层取样地点，然后停止打钻机的旋转并增大打钻机的推进力，本实施例中，当推进力达到2～4吨时(推进力大小可根据煤层强度，由不同强度的定位销控制)，定位销1会被剪断，定位销1被剪断后，打钻机推动本发明继续向前打钻。

如图4所示，由于定位销1已被剪断，本发明中部的中心钻2在继续向前打钻的过程中会被推入钻杆4内，钻屑(即煤样)从而进入到钻杆4中，本发明在钻取煤样时，使钻杆4钻入取样煤层至少1米的深度，以保证钻杆4内获取的煤样就是待采煤层的煤样，最后退出钻杆4，将煤样随钻杆4一同取出，此时钻屑由于被压实只会有少量掉落，钻屑取出后，将钻屑(即煤样)倒入煤样罐，开始瓦斯含量的测试工作。

Claims (7)

1.一种定位销式煤层瓦斯含量测量取样装置，其特征在于：包括定位销(1)、中心钻(2)、钻头套(3)和钻杆(4)，其中中心钻(2)和钻头套(3)的前端均设有钻头，所述中心钻(2)的后端插入钻杆(4)中并通过定位销(1)与所述钻杆(4)相连，所述中心钻(2)的前端伸入所述钻头套(3)中，所述钻头套(3)套装在所述钻杆(4)上；所述定位销(1)在获取煤样时通过打钻机推力作用剪断。

2.根据权利要求1所述的定位销式煤层瓦斯含量测量取样装置，其特征在于：所述钻头套(3)与钻杆(4)之间均布有传递旋转力矩的连接键(6)。

3.根据权利要求1或2所述的定位销式煤层瓦斯含量测量取样装置，其特征在于：所述钻头套(3)与钻杆(4)相连的一端设有一个长孔(7)，一个螺栓(5)容置于所述长孔(7)中，并且该螺栓(5)拧入钻杆(4)的侧壁中。

4.根据权利要求1所述的定位销式煤层瓦斯含量测量取样装置，其特征在于：所述中心钻(2)和钻头套(3)之间为止口配合。

5.一种根据权利要求1～4所述的定位销式煤层瓦斯含量测量取样装置的取样方法，其特征在于：打钻机在钻孔深度距离取样煤层还有一段距离时退出并卸下钻头；所述钻杆(4)在打钻机卸下钻头后安装在打钻机上，所述中心钻(2)和钻头套(3)依次安装在所述钻杆(4)头部；所述钻杆(4)在中心钻(2)和钻头套(3)安装完毕后重新进入钻孔中继续打钻；打钻机在所述中心钻(2)和钻头套(3)到达取样煤层时停止转动并增大推进力剪断定位销(1)；所述中心钻(2)在定位销(1)被剪断后、在打钻机继续向前推进过程中被推入到钻杆(4)中，取样煤层的钻屑在中心钻(2)被推入钻杆(4)后进入并容置于所述钻杆(4)中；钻屑在煤样采集完成后随所述钻杆(4)一同退出。

6.根据权利要求5所述的定位销式煤层瓦斯含量测量取样装置的取样方法，其特征在于：打钻机在钻孔深度距离取样煤层还有1～2米时退出并卸下钻头。

7.根据权利要求5所述的定位销式煤层瓦斯含量测量取样装置的取样方法，其特征在于：所述钻杆(4)在所述定位销(1)被剪断后钻入取样煤层至少1米的深度。