CN106769180B - 一种取芯装置及其取芯工艺 - Google Patents

Abstract

本发明一种取芯装置及其取芯工艺，取样管的前端安装有筒状结构的钻头，取样管的后端安装有封液过渡头，取样管内插置有一取样内管的后端与封液过渡头相连接，取样管的前端插置有前顶套，且前顶套的后端端面压合在取样内管的前端端面上，前顶套的内套孔和取样内管的管孔内滑动设置有一取样塞，取样管和取样内管之间为封液腔，封液过渡头上设置有多个进液通道和排气通道，进液通道的一端连通至封液腔，另一端连通至封液过渡头的后端端面上，排气通道的一端连通至取样内管的管腔内，另一端连通至封液过渡头的圆周侧面上。本发明一种取芯装置及其取芯工艺，取样精度高。

Description

一种取芯装置及其取芯工艺

技术领域

本发明涉及一种取芯装置及其取芯工艺，尤其是涉及一种对煤层进行取芯的装置及其取芯工艺，属于矿用设备技术领域。

背景技术

目前，在矿场需要对煤层进行钻孔取样，从而便于工程师对煤层内部地质状况进行分析；常规的取样方式为：直接将筒状结构的取样管连接钻头后插入早已施工完成的钻孔内，然后钻入煤层中，使得取样管内留存有取样芯棒；但是，在实际使用中发现，这种方式具有三大不足：

一、取样管在插入钻孔的过程中，孔壁上浮煤会进入取样管内，从而影响最终的取样芯棒的纯度，这些浮煤杂质的存在会对后期煤层的分析造成干扰；

二、取样管内的取样煤在随取样管提升的过程中，容易掉落，从影响后续的取样分析；

三、取样管内的取样煤缺乏相应的气密封保护，其内部气体将外逸，因此分析人员无法对煤层内部的气相状况进行分析处理，从而影响分析结论的精度和完整性；

因此，亟需一种能够解决上述不足的取样装置及取样工艺。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种取样精度高的取芯装置及其取芯工艺。

本发明的目的是这样实现的：

一种取芯装置，所述装置包含有取样管，所述取样管的前端安装有筒状结构的钻头，所述取样管的后端安装有封液过渡头，所述取样管内插置有一取样内管的后端与封液过渡头相连接，所述取样管的前端插置有前顶套，且前顶套的后端端面经一弹性件（如弹簧）压合在取样内管的前端端面上，所述前顶套的内套孔和取样内管的管孔内滑动设置有一取样塞，且一切断销插置于前顶套和取样塞之间；

所述取样管和取样内管之间为封液流道，所述封液过渡头上设置有多个进液通道和排气通道，所述进液通道的一端连通至封液流道，另一端连通至封液过渡头的后端端面上，所述排气通道的一端连通至取样内管的管腔内，另一端连通至封液过渡头的圆周侧面上。

本发明一种取芯装置，所述取样内管的前端开口端套装有密封环，前顶套的后端面经弹性件压合在该密封环的端面上，所述封液流道内设置有多条导液管，所述导液管穿插在密封环上，且导液管的一端与进液通道相连通，另一端朝向前顶套的端面。

本发明一种取芯装置，所述前顶套内套孔的孔径小于取样内管的管径；所述取样塞的头部端的外径小于尾部端的外径，所述取样塞的尾部端的外缘面与取样内管的内管壁之间紧密滑动接触，且取样塞的尾部端的外缘面上套装有多个密封圈，所述取样塞内设置有抽气通道，该抽气通道的一端连通至取样塞头部端的外缘面上，另一端连通至取样塞尾部端的端面上且插置有测压接头。

本发明一种取芯装置，所述取样管的后端连接有接头连接筒，所述接头连接筒上旋置有一钻杆过渡接头，接头连接筒和钻杆过渡接头之间压合固定有一封液筒，有一活塞设置于该封液筒的筒体内。

一种取芯工艺，当取样塞在钻孔内接触取样面后，随着钻头的取样钻入，取样塞与前顶套之间的切断销断裂，取样煤压迫取样塞沿着取样内管向内滑动，此时前顶套克服弹性件的弹力向后移动压合在取样内管的端面上，同时密闭在取样塞和封液过渡头之间的气体经由排气通道排出，从而使得取样煤和取样塞能够顺利进入；

当取样塞移动至取样内管底部完成取样时，钻头停止工作且后退，此时弹簧件的弹力释放推动前顶套向前移动使得前顶套与取样内管的端面脱开，前顶套与取样内管的端面之间形成一密封腔，随后封堵液经进液通道和封液流道后进入密封腔，从而对取样煤构成气密性封闭。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采用封堵液的封堵方式，不但能够完整的取出整根取样煤芯棒，而且形成的气密封结构能够完整的保存取样煤中的气体成本，便于后续对地质结构进行详尽的分析；同时通过取样塞的设计，防止在取样前浮煤进入取样内管中，保证了取样的精确性。

附图说明

图1为本发明一种取芯装置的工作前的状态示意图。

图2为本发明一种取芯装置的取芯完毕后的状态示意图。

图3为本发明一种取芯装置的图1的局部放大图。

其中：

取样管1、取样内管2、封液过渡头3、取样塞4、前顶套5、切断销6、接头连接筒7、钻杆过渡接头8、封液筒9、活塞10；

钻头1.1；密封环2.1；进液通道3.1；抽气通道4.1、测压接头4.2；弹性件5.1；

封液流道101、封液腔102；

取样煤201、挤压煤202、密封腔203。

具体实施方式

参见图1~3，本发明涉及的一种取芯装置，所述装置包含有取样管1，所述取样管1的前端安装有筒状结构的钻头1.1，所述取样管1的后端安装有封液过渡头3，所述取样管1内插置有一取样内管2的后端与封液过渡头3相连接，所述取样管1的前端插置有前顶套5，且前顶套5的后端端面经一弹性件5.1压合在取样内管2的前端端面上，所述前顶套5的内套孔和取样内管2的管孔内滑动设置有一取样塞4，且一切断销6插置于前顶套5和取样塞4之间，所述切断销6的材质为铝，其起到暂时定位阻挡浮煤进入取样内管2中，当开始取样时，切断销6受力断裂，从而使得取样塞4沿取样内管2向内滑动进入其底部；

所述取样管1和取样内管2之间为封液流道101，所述封液过渡头3上设置有多个进液通道3.1和排气通道，所述进液通道3.1的一端连通至封液流道101，另一端连通至封液过渡头3的后端端面上，所述排气通道的一端连通至取样内管2的管腔内，另一端连通至封液过渡头3的圆周侧面上；

进一步的，所述取样内管2的前端开口端套装有密封环2.1，前顶套5的后端面经弹性件5.1压合在该密封环2.1的端面上，所述封液流道101内设置有多条导液管，所述导液管穿插在密封环2.1上，且导液管的一端与进液通道3.1相连通，另一端朝向前顶套5的端面；从而使得封堵液（如胶水）无需灌注满整个封液流道101，仅需通过导液管即可，大大减少了封堵液的用量；

进一步的，所述前顶套5内套孔的孔径小于取样内管2的管径；所述取样塞4的头部端的外径小于尾部端的外径，所述取样塞4的尾部端的外缘面与取样内管2的内管壁之间紧密滑动接触，且取样塞4的尾部端的外缘面上套装有多个密封圈，所述取样塞4内设置有抽气通道4.1，该抽气通道4.1的一端连通至取样塞4头部端的外缘面上，另一端连通至取样塞4尾部端的端面上且插置有测压接头4.2；当取样完成后，通过该抽气通道4.1抽取密封与取样内管2中的气体进行化验；

进一步的，所述取样管1的后端连接有接头连接筒7，所述接头连接筒7上旋置有一钻杆过渡接头8，接头连接筒7和钻杆过渡接头8之间压合固定有一封液筒9，有一活塞10设置于该封液筒9的筒体内，使用时，封液筒9的筒体作为封液腔102灌注有封堵液（如胶水），利用钻孔时的高压水驱动活塞10前行推动封液腔102内的封堵液经由进液通道3.1进入前端工作部件中；

一种取芯工艺，当取样塞4在钻孔内接触取样面后，随着钻头1.1的取样钻入，取样塞4与前顶套5之间的切断销6断裂，取样煤201压迫取样塞4沿着取样内管2向内滑动，此时前顶套5克服弹性件5.1的压力向后移动压合在取样内管2的端面上，同时密闭在取样塞4和封液过渡头3之间的气体经由排气通道排出，从而使得取样煤201和取样塞4能够顺利进入；

当取样塞4移动至取样内管2底部完成取样时，钻头1.1停止工作且后退一定距离，此时弹簧件5.1推动前顶套5向前移动使得前顶套5与取样内管2的端面脱开，此时前后煤柱分别为挤压煤202和取样煤201，前顶套5与取样内管2的端面之间形成一密封腔203，随后封堵液（如胶水）经进液通道3.1和封液流道101后进入密封腔203，从而对取样煤201构成气密性封闭；

另外：需要注意的是，上述具体实施方式仅为本专利的一个优化方案，本领域的技术人员根据上述构思所做的任何改动或改进，均在本专利的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种取芯装置，其特征在于：所述装置包含有取样管（1），所述取样管（1）的前端安装有筒状结构的钻头（1 .1），所述取样管（1）的后端安装有封液过渡头（3），所述取样管（1）内插置有一取样内管（2）的后端与封液过渡头（3）相连接，所述取样管（1）的前端插置有前顶套（5），且前顶套（5）的后端端面经一弹性件（5 .1）压合在取样内管（2）的前端端面上，所述前顶套（5）的内套孔和取样内管（2）的管孔内滑动设置有一取样塞（4），且一切断销（6）插置于前顶套（5）和取样塞（4）之间；

所述取样管（1）和取样内管（2）之间为封液流道（101），所述封液过渡头（3）上设置有多个进液通道（3 .1）和排气通道，所述进液通道（3 .1）的一端连通至封液流道（101），另一端连通至封液过渡头（3）的后端端面上，所述排气通道的一端连通至取样内管（2）的管腔内，另一端连通至封液过渡头（3）的圆周侧面上；

所述取样管（1）的后端连接有接头连接筒（7），所述接头连接筒（7）上旋置有一钻杆过渡接头（8），接头连接筒（7）和钻杆过渡接头（8）之间压合固定有一封液筒（9），有一活塞（10）设置于该封液筒（9）的筒体内。

2.如权利要求1所述一种取芯装置，其特征在于：所述取样内管（2）的前端开口端套装有密封环（2 .1），前顶套（5）的后端面经弹性件（5 .1）压合在该密封环（2 .1）的端面上，所述封液流道（101）内设置有多条导液管，所述导液管穿插在密封环（2 .1）上，且导液管的一端与进液通道（3 .1）相连通，另一端朝向前顶套（5）的端面。

3.如权利要求1所述一种取芯装置，其特征在于：所述前顶套（5）内套孔的孔径小于取样内管（2）的管径；所述取样塞（4）的头部端的外径小于尾部端的外径，所述取样塞（4）的尾部端的外缘面与取样内管（2）的内管壁之间紧密滑动接触，且取样塞（4）的尾部端的外缘面上套装有多个密封圈，所述取样塞（4）内设置有抽气通道（4 .1），该抽气通道（4 .1）的一端连通至取样塞（4）头部端的外缘面上，另一端连通至取样塞（4）尾部端的端面上且插置有测压接头（4 .2）。

4. 一种取芯工艺，采用如权利要求1~3中任一所述的一种取芯装置，其特征在于：当取样塞（4）在钻孔内接触取样面后，随着钻头（1 .1）的取样钻入，取样塞（4）与前顶套（5）之间的切断销（6）断裂，取样煤（201）压迫取样塞（4）沿着取样内管（2）向内滑动，此时前顶套（5）克服弹性件（5 .1）的弹力向后移动压合在取样内管（2）的端面上，同时密闭在取样塞（4）和封液过渡头（3）之间的气体经由排气通道排出，从而使得取样煤（201）和取样塞（4）能够顺利进入；

当取样塞（4）移动至取样内管（2）底部完成取样时，钻头（1 .1）停止工作且后退，此时弹性件（5 .1）的弹力释放推动前顶套（5）向前移动使得前顶套（5）与取样内管（2）的端面脱开，前顶套（5）与取样内管（2）的端面之间形成一密封腔（203），随后封堵液经进液通道（3.1）和封液流道（101）后进入密封腔（203），从而对取样煤（201）构成气密性封闭。

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