CN110984980A - 一种煤矿井下钻孔定点密闭取样装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤矿井下钻孔定点密闭取样装置，它包括取样管，取样管前后两端对应固定联结第一圆饼挡块和第二圆饼挡块，第一圆饼挡块的顶部设有前端连接螺纹，第二圆饼挡块的底端开有尾部连接螺纹，取样管的前段和中段开有与前端连接螺纹及尾部连接螺纹旋向相反的配套螺纹，在两个配套螺纹之间的中间管壁上开有孔口，取样囊开口与孔口紧密粘合，取样囊塞入取样管的空心管内；取样管外壁套有滑动套筒组件，滑动套筒组件前段跨过取样管中段的配套螺纹，在滑动套筒组件前端和尾端对应开设有与两个配套螺纹相配合的内螺纹。本发明实现钻孔钻进过程中的定点、密闭取样，提高矿井煤层瓦斯含量测定的准确性。
Description
技术领域
本发明属于煤矿安全技术领域，尤其涉及一种煤矿井下钻孔定点密闭取样装置。
背景技术
煤层瓦斯含量是矿井瓦斯抽采设计与灾害预报预测的基础参数，随着我国煤矿采深的逐年递增，瓦斯灾害严重威胁煤矿工人的安全，准确地测定煤层瓦斯含量能保证煤矿的安全生产和煤矿工人的生命安全；瓦斯煤层抽采效果直接影响煤层瓦斯含量测定的准确性，使用长钻孔进行预抽，其抽采控制区域和范围显著增加，但较长钻孔孔底位置的瓦斯含量取样测试存在较大误差则严重影响矿井抽采设计与评估。
当前使用直接法对长钻孔孔底的煤样进行瓦斯含量取样测试的装置及取样方法有两类：一是开放式取样，如单层取芯管等直接钻取煤层岩芯进行取样，该取样装置及方法由于退钻换钻时间过长使得计算得出的瓦斯含量误差较大；二是封闭式取样，使用复杂的双层或多层套管机械结构完成取芯以及密封操作，该方法需要更换钻头装置，操作较为复杂，操作不便且成本较高。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明所要解决的技术问题就是提供一种煤矿井下钻孔定点密闭取样装置，它能实现钻孔钻进过程中的定点、密闭取样，提高矿井煤层瓦斯含量测定的准确性。
本发明所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括取样管，取样管前后两端对应固定联结第一圆饼挡块和第二圆饼挡块，第一圆饼挡块的顶部设有前端连接螺纹，第二圆饼挡块的底端开有尾部连接螺纹，取样管的前段和中段开有与前端连接螺纹及尾部连接螺纹旋向相反的配套螺纹，在两个配套螺纹之间的中间管壁上开有孔口，取样囊开口与孔口紧密粘合，取样囊塞入取样管的空心管内；取样管外壁套有滑动套筒组件，滑动套筒组件前段跨过取样管中段的配套螺纹，在滑动套筒组件前端和尾端对应开设有与两个配套螺纹相配合的内螺纹。
与现有技术相比，本发明的技术效果是：
在钻孔钻进的过程中无需更换钻头，直接定点、密闭采集样品，与钻杆、钻头配套衔接较为容易，能够收集足量煤样，在机械作用下将取样囊中的煤样进行密封，提高了煤层瓦斯含气量测试的准确性。另外还具有结构简单、使用简便的优点。
附图说明
本发明的附图说明如下：
图1为发明的结构示意图；
图2为图1中的滑动套筒组件结构图；
图3为本发明的取样密封结构图；
图4为钻孔钻进示意图。
图中，1、第一圆饼挡块；2、密封圈；3、配套螺纹；4、取样管；5、孔口；6、第一环形金属弹片；7、解吸接口；8、第二环形金属弹片；9、第二圆饼挡块；10、前端连接螺纹；11、前端塑胶圈；12、固定阻拦块；13、中间塑胶圈；14、后端塑胶圈；15、取样囊；16、尾部连接螺纹；17、套筒；18、钻头；19、第一根钻杆。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
本申请中，为了清楚描述各部件连接及位置关系，使用了“前”、“后”的方位词，“前”是指靠近钻头的位置，“后”指远离钻头、靠近钻杆的位置。
如图1所示，本发明包括取样管4，取样管4前后两端对应固定联结第一圆饼挡块1和第二圆饼挡块9，第一圆饼挡块1的顶部设有前端连接螺纹10，第二圆饼挡块9的底端开有尾部连接螺纹16，取样管4的前段和中段开有与前端连接螺纹10及尾部连接螺纹16旋向相反的配套螺纹3，在两个配套螺纹3之间的中间管壁上开有孔口5，取样囊15开口与孔口5紧密粘合，取样囊15塞入取样管4的空心管内；取样管4外壁套有滑动套筒组件，滑动套筒组件前段跨过取样管中段的配套螺纹3，在滑动套筒组件前端和尾端对应开设有与两个配套螺纹3相配合的内螺纹。
如图2所示，滑动套筒组件包括套筒17，套筒17外壁前后两段分别装接有第一环形金属弹片6和第二环形金属弹片8，套筒17中部开有解吸接口7，解吸接口7装有橡胶塞。
所述第一环形金属弹片6和第二环形金属弹片8各有6个，沿套筒17周向均布。两个环形金属弹片的作用是：在钻进中，两个环形金属弹片与钻孔壁抵触，滑动套筒组件向后滑动，打开取样管4的孔口5，向取样管4供带压水挤压取样囊15实现取样前的孔口封闭，停水后继续旋转1min使煤样灌入取样囊15；在退钻时，两个环形金属弹片助推滑动套筒组件前移，由于取样管4继续旋转，滑动套筒组件沿配套螺纹3锁紧密封。
如图1所示，在取样管4中段的配套螺纹的前沿装有固定阻拦块12，固定阻拦块12后面贴有密封圈，第一圆饼挡块1面向滑动套筒组件的侧面贴有密封圈2，套筒17内管装有三个塑胶圈11、13、14，滑动套筒组件向后移动取样时，中间塑胶圈13与固定阻拦块12前面接触，挡住瓦斯气体从后方泄露。如图3所示，滑动套筒组件向前移动锁紧时，前端塑胶圈11与第一圆饼挡块1的密封圈2接触，后端塑胶圈14与固定阻拦块12后面接触，实现取样后的密封。
如图4所示，本发明的使用过程为：
1、安装取样装置：将上述的取样装置通过前端连接螺纹连接钻头18，尾部连接螺纹孔连接第一根钻杆19，随后开始打钻；；
2、钻进取样：对钻杆进行正产供水，带压水通过钻杆和钻头，将钻头钻下的煤岩层碎屑冲出钻孔，取样装置钻进到达指定取样位置；
3、取样密封：停止供水，继续旋转钻杆1min；使得堆积煤样从孔口5灌入取样囊15；
4、外拔钻杆：反转钻杆，外拔钻杆，滑动套筒组件前移锁紧，将取样装置取出钻孔后连接井下解吸仪进行现场解吸。
Claims (4)
1.一种煤矿井下钻孔定点密闭取样装置，其特征是：包括取样管（4），取样管（4）前后两端对应固定联结第一圆饼挡块（1）和第二圆饼挡块（9），第一圆饼挡块（1）的顶部设有前端连接螺纹（10），第二圆饼挡块（9）的底端开有尾部连接螺纹（16），取样管（4）的前段和中段开有与前端连接螺纹（10）及尾部连接螺纹（16）旋向相反的配套螺纹（3），在两个配套螺纹（3）之间的中间管壁上开有孔口（5），取样囊（15）开口与孔口（5）紧密粘合，取样囊（15）塞入取样管（4）的空心管内；取样管（4）外壁套有滑动套筒组件，滑动套筒组件前段跨过取样管中段的配套螺纹（3），在滑动套筒组件前端和尾端对应开设有与两个配套螺纹（3）相配合的内螺纹。
2.根据权利要求1所述的煤矿井下钻孔定点密闭取样装置，其特征是：所述滑动套筒组件包括套筒（17），套筒（17）外壁前后两段分别装接有第一环形金属弹片（6）和第二环形金属弹片（8），套筒（17）中部开有解吸接口（7），解吸接口（7）装有橡胶塞。
3.根据权利要求1所述的煤矿井下钻孔定点密闭取样装置，其特征是：所述第一环形金属弹片（6）和第二环形金属弹片（8）各有6个，沿套筒（17）周向均布。
4.根据权利要求1、2或3所述的煤矿井下钻孔定点密闭取样装置，其特征是：在取样管（4）中段的配套螺纹的前沿装有固定阻拦块（12），固定阻拦块（12）后面贴有密封圈，第一圆饼挡块（1）面向滑动套筒组件的侧面贴有密封圈（2），套筒（17）内管装有与第一圆饼挡块的密封圈（2）接触的前端塑胶圈（11）、与固定阻拦块（12）前面接触的中间塑胶圈（13）、与固定阻拦块（12）后面接触的后端塑胶圈（14）。
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