CN208350408U - 用于瓦斯含量定点取样的往复式取样装置 - Google Patents
用于瓦斯含量定点取样的往复式取样装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种用于瓦斯含量定点取样的往复式取样装置，包括空心钻杆、煤芯管和取芯杆；所述煤芯管为一端开口的筒体，筒体外径与空心钻杆的内径匹配；所述空心钻杆内侧壁的前端处设有用于固定煤芯管的煤芯管前限位和煤芯管后限位，煤芯管前限位为固定限位，煤芯管后限位为沿后向设置的单向限位；所述取芯杆为硬质钻杆，取芯杆的前端设有可拆卸的连接头，连接头用于驱动煤芯管后限位并与煤芯管连接；所述煤芯管的开口处内侧壁设有环槽，环槽内嵌设有气囊，气囊连接有充气管；所述充气管连接有充气阀。本实用新型用于煤层瓦斯含量定点取样，可以大幅提高煤层瓦斯含量定点取样的效率和精度，提高瓦斯含量测定的准确性。
Description
技术领域
本实用新型具体涉及一种用于瓦斯含量定点取样的往复式取样装置，属于地质钻探技术领域。
背景技术
目前，煤层瓦斯含量井下直接测定方法主要采用解吸法，具体过程分为三步：1在新暴露的煤壁，石门或岩石巷道打钻采集煤样；2井下自然解吸瓦斯量测定；3实验室残存瓦斯含量测定。其中2、3步理论成熟，可忽略对瓦斯含量测值产生的影响。由于1涉及定点取样方式及瓦斯损失量的计算是瓦斯含量测值误差的主要来源。煤矿井下瓦斯含量测定须采用煤芯管取芯法及基于孔口接样法的定点取样方法。孔口接样法的最大缺陷在于所取得的煤样纯度不高，“混样”现象严重，无法实现定点取样。取芯管法在取样钻孔施工完毕后快速退出钻具并将取芯管送至孔底钻进取芯，取样时依靠取芯管与煤层的摩擦钻进完成取样，取样完成后退出钻杆并取出煤样装入特制的煤罐内。该方法可以真正做到定点取样，然而存在以下几点问题：取样耗时远大于对取样用时不大于5min的规定；所取煤样一端长时间暴露，煤芯管与煤层摩擦生热会引起煤样温度升高产生变质、加速煤样瓦斯解吸的问题；钻孔施工完毕至煤芯管送至孔底的时间段内，孔底目标煤样段瓦斯已开始逸散，而此时的瓦斯逸散量并未考虑到所取煤样的瓦斯损失量中；松软煤层中钻孔稳定性差，退钻后再次钻进很容易偏离预定钻孔路径，导致煤芯管取样法在松软煤层中的应用性较差。
实用新型内容
为解决上述问题，降低取样作业的劳动强度，提高取样精度和质量，本实用新型提供了一种瓦斯含量定点取样的往复式取样装置，具体方案为：
一种瓦斯含量定点取样的往复式取样装置，包括空心钻杆、煤芯管和取芯杆；所述煤芯管为一端开口的筒体，筒体外径与空心钻杆的内径匹配；所述空心钻杆内侧壁的前端处设有用于固定煤芯管的煤芯管前限位和煤芯管后限位，煤芯管前限位为固定限位，煤芯管后限位为沿后向设置的单向限位；所述取芯杆为硬质钻杆，取芯杆的前端设有可拆卸的连接头，连接头用于驱动煤芯管后限位并与煤芯管连接；
所述煤芯管的开口处内侧壁设有环槽，环槽内嵌设有气囊，气囊连接有充气管；所述充气管连接有充气阀。
进一步的，所述充气阀设于煤芯管的后部。
进一步的，所述煤芯管内套设有密封性袋体，密封性袋体的开口方向与煤芯管的开口方向一致，所述气囊与密封性袋体的开口处连接。
进一步的，所述单向限位为与空心钻杆内侧壁弹性连接的限位块，限位块的一端为倾斜面，另一端为垂直面。
进一步的，所述煤芯管前限位为沿空心钻杆内侧壁设置的环形限位台。
进一步的，所述煤芯管的后端设有卡接头；所述连接头为与空心钻杆的内孔相匹配的筒形体，筒形体的前端开口，筒形体的前端设有用于与所述卡接头连接的快速卡扣。
该取样装置的工作原理为：在需要取样时，将外部充气机构的进气管与煤芯管上充气管的充气阀连接，再利用取芯杆将煤芯管沿空心钻杆的内孔推入至空心钻杆的前端，煤芯管的前端首先触动煤芯管后限位，并驱动煤芯管后限位动作失去限位作用，煤芯管继续推入直至后端处于煤芯管后限位之前，煤芯管后限位复位，对煤芯管起到固定作用。此时，空心钻杆进行钻孔，煤样完全进入煤芯管后，停止钻孔，对气囊进行充气，气囊膨胀后对煤芯管的管口封闭，然后将连接头连接至取芯杆顶端，将带有连接头的取芯杆沿空心钻杆内孔推入，连接头首先驱动煤芯管后限位动作，并与煤芯管后端的卡接头连接；最后将取芯杆连通煤芯管一同取出，完成取样作业。
附图说明
图1为本实用新型中取样装置的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种用于瓦斯含量定点取样的往复式取样装置，包括空心钻杆1、煤芯管2和取芯杆4；所述煤芯管2为一端开口的筒体，筒体外径与空心钻杆1的内径匹配；所述空心钻杆1内侧壁的前端处设有用于固定煤芯管2的煤芯管前限位7和煤芯管后限位6，煤芯管前限位7为固定限位，煤芯管后限位6为沿后向设置的单向限位；所述取芯杆4为硬质钻杆，取芯杆4的前端设有可拆卸的连接头3，连接头3用于驱动煤芯管后限位6并与煤芯管2连接。
所述煤芯管2的开口处内侧壁设有环槽，环槽内嵌设有气囊5，气囊5连接有充气管11；所述充气管11连接有充气阀12。所述充气阀12设于煤芯管2的后部。在气囊5未充气时，气囊5整体塌陷并紧贴于环槽内，不会影响煤样沿煤芯管2的开口进入煤芯管2内，而在气囊5以一定压力充气时，气囊5完全膨胀，并对煤芯管2的开口进行完全封闭。
所述煤芯管2内套设有密封性袋体10，密封性袋体10的开口方向与煤芯管2的开口方向一致，所述气囊5与密封性袋体10的开口处连接。气囊5与密封性袋体10连接成一体，充气膨胀后可将煤样完全密封于密封性袋体10中。
所述单向限位为与空心钻杆弹性连接的限位块，限位块的一端为倾斜面，另一端为垂直面。垂直面朝向限位向设置，沿垂直面推动限位块时，限位块可以有效起到限位作用；而沿倾斜面推动限位块时，可以将限位块压入空心钻杆或煤芯管的内侧壁，从而失去限位作用。
所述煤芯管前限位7为沿空心钻杆1内侧壁设置的环形限位台。
所述煤芯管2的后端设有卡接头8；所述连接头3为与空心钻杆1的内孔相匹配的柱形体，柱形体的前端设有用于与所述卡接头8连接的快速卡扣9。当快速卡扣9与卡接头8连接后，连接头3与煤芯管2的后端连接成一体。连接头3留设有用于布置进气管的通孔，以方便在取样时进气管与煤芯管2上的充气阀12连接。
本实施例中连接头3与取芯杆4可通过螺纹连接；快速卡扣9的具体结构可采用现有技术中惯用的快速接头形式，只要能实现连接头3在推动时能与煤芯管后端的卡接头8快速连接，并且在煤芯管取出后能够快速拆分即可。连接头3与煤芯管2的连接形式也可采用其它惯用手段进行替换，如螺纹连接或磁吸附连接。
Claims (6)
1.一种用于瓦斯含量定点取样的往复式取样装置，其特征在于：包括空心钻杆、煤芯管和取芯杆；所述煤芯管为一端开口的筒体，筒体外径与空心钻杆的内径匹配；所述空心钻杆内侧壁的前端处设有用于固定煤芯管的煤芯管前限位和煤芯管后限位，煤芯管前限位为固定限位，煤芯管后限位为沿后向设置的单向限位；所述取芯杆为硬质钻杆，取芯杆的前端设有可拆卸的连接头，连接头用于驱动煤芯管后限位并与煤芯管连接；
所述煤芯管的开口处内侧壁设有环槽，环槽内嵌设有气囊，气囊连接有充气管；所述充气管连接有充气阀。
2.根据权利要求1所述的用于瓦斯含量定点取样的往复式取样装置，其特征在于：所述充气阀设于煤芯管的后部。
3.根据权利要求1或2所述的用于瓦斯含量定点取样的往复式取样装置，其特征在于：所述煤芯管内套设有密封性袋体，密封性袋体的开口方向与煤芯管的开口方向一致，所述气囊与密封性袋体的开口处连接。
4.根据权利要求1所述的用于瓦斯含量定点取样的往复式取样装置，其特征在于：所述单向限位为与空心钻杆弹性连接的限位块，限位块的一端为倾斜面，另一端为垂直面。
5.根据权利要求1所述的用于瓦斯含量定点取样的往复式取样装置，其特征在于：所述煤芯管前限位为沿空心钻杆内侧壁设置的环形限位台。
6.根据权利要求5所述的用于瓦斯含量定点取样的往复式取样装置，其特征在于：所述煤芯管的后端设有卡接头；所述连接头为与空心钻杆的内孔相匹配的筒形体，筒形体的前端开口，筒形体的前端设有用于与所述卡接头连接的快速卡扣。
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| CN107991129A (zh) * | 2018-01-16 | 2018-05-04 | 河南理工大学 | 用于瓦斯含量定点取样的往复式取样方法及装置 |
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