CN212803120U - 一种干钻捞渣作业装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种干钻捞渣作业装置及其使用方法，该装置包括连续导管作业装备、捞渣器；连续导管作业装备包括传递装置，传递装置包括注入头、坑道钻机；捞渣器包括内管总成、外管总成，外管总成通过钻杆连接坑道钻机，内管总成连接连续导管，内管总成和外管总成卡合连接，内管总成包括内管组件、中心组件，内管组件底部设有自重力阀门。本实用新型解决了干钻取芯作业的捞渣问题，保障了干钻取芯作业的顺利进行。

Description

一种干钻捞渣作业装置

技术领域

本实用新型涉及煤矿坑道取芯作业领域，尤其涉及一种干钻捞渣作业装置及其使用方法。

背景技术

我国既是煤炭生产大国，也是煤炭消费大国，煤炭是我国重要的基础能源和原料。煤层瓦斯含量和煤层瓦斯压力是突出煤层突出危险性区域预测和区域效果检验的主要指标，煤层瓦斯含量通常采用地面煤层气含量测定、地勘瓦斯含量测定、矿井井下煤层钻孔取芯等方法进行测定，由于煤层瓦斯含量测试条件和测试方法等区别，上述煤层瓦斯含量测试结果往往差异较大精度不高，普遍存在估算损失，对煤矿开采的指导意义有限。

而直接法测定煤层瓦斯含量，最关键的一步是现场取煤样，目前的煤层瓦斯取芯采用传统的钻进取芯方式，目前提高煤层气(瓦斯)含量测试精度最为直接有效的途径之一就是保压密闭取芯，通过对岩芯的样品进行测试分析得到所需相关参数。

保压密闭取芯技术主要应用在油气、页岩气、天然气水合物等领域，在取芯后通常需要排除孔底的岩屑的影响，例如公开号为CN110541681A，名为一种智能岩屑清理装置，通常以流体为介质排除孔底的岩屑，但流体介质的使用会对钻取的煤层岩芯造成污染，同时影响瓦斯含量的测定，而使用干钻取芯作业，又会产生排渣困难的问题。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种干钻捞渣作业装置及其使用方法，解决了干钻取芯作业的捞渣问题，保障了干钻取芯作业的顺利进行。

为达到上述目的，本实用新型是采用以下技术方案实现的：

本实用新型公开一种干钻捞渣作业装置及其使用方法，包括连续导管作业装备、捞渣器；

连续导管作业装备包括传递装置，传递装置包括注入头、坑道钻机；

捞渣器包括内管总成、外管总成，外管总成通过钻杆连接坑道钻机，内管总成连接连续导管，注入头用于下放/提拉连续导管，内管总成和外管总成卡合连接，

内管总成包括内管组件、中心组件，内管组件底部为捞渣外筒，捞渣外筒底部设有自重力阀门，自重力阀门包括环形阀座、圆形阀瓣，圆形阀瓣边沿铰接环形阀座顶面边沿，圆形阀瓣具有弹性结构，当自重力阀门开启时，圆形阀瓣处于竖直位置，圆形阀瓣呈弧形，圆形阀瓣适配捞渣外筒内壁。

优选的，内管组件顶部设有弹卡机构，外管总成顶部内壁设有弹卡室，弹卡机构外壁设有锁闩槽，锁闩槽内安装有锁闩，锁闩底部转动连接锁闩槽内壁，锁闩顶部与锁闩槽之间设有弹簧，锁闩适配弹卡室。

优选的，外管总成包括自顶至底依次设置的外管、扩孔段、取芯钻头，

扩孔段外周沿周向设有多个扩孔凸楞。

优选的，外管总成顶部设有悬挂环，悬挂环适配弹卡机构底面。

优选的，中心组件包括自定至底依次固连的中心杆、捞渣内筒，中心杆与弹卡机构顶部内壁滑动配合，捞渣内筒适配弹卡机构底部的阶梯孔，

连续导管和中心杆均为中空结构，弹卡机构内设置有压感传感器，压感传感器通过信号线缆连接处理终端，信号线缆安装在连续导管和中心杆内。

优选的，注入头包括外框，外框内设有传送机构、传送链计数器、载荷传感器，两个传送机构并排设置，传送机构包括传送链，传送链顶部设有传送链马达，传送链底部设有下链轮，传送链上安装有加持块，两个传送链的相邻部分穿过液压夹紧机构，液压夹紧机构包括两个夹紧臂，夹紧臂两端分别设有夹紧液压缸，夹紧臂与传送链滑动配合，注入头底部设有翻转装置，

加持块包括加持基座、加持爪，加持爪安装在加持基座上，加持基座连接传送链，加持爪内设有摩擦凸起。

优选的，传递装置还包括导向拱，导向拱顶部沿长度方向设有多个导轮，导向拱顶部沿长度方向设有多个压轮，导向拱和注入头之间设有液压组件，液压组件包括折叠液压杆，折叠液压杆底端铰接注入头，折叠液压杆顶端铰接滑动块，滑动块与导向拱底面滑动配合。

优选的，连续导管作业装备还包括卷盘装置，卷盘装置包括卷筒，卷筒安装在卷筒架上，卷筒架上设有排管装置总成，排管装置总成用于控制连续导管卷盘顺序，卷筒由卷筒马达驱动；

排管装置总成包括支架、力矩限制器，支架和卷筒架之间设有升降液压杆，支架上设有双向丝杠，双向丝杠上设有导向装置，导向装置内设有机械计数器、转动系统，转动系统包括多个传送轮，导向装置和双向丝杠之间设有举升油缸。

本实用新型还公开了上述装置的使用方法，包括以下步骤：

S1、完成干钻取芯之后，取出取芯器，拆下取芯器的中心杆和弹卡机构；

S2、将中心杆、弹卡机构和捞渣筒组装后，得到捞渣器；

S3、通过快速接头连接捞渣器的中心杆和连续导管；

S4、从钻杆放入内管组件，通过连续导管作业装备连续下放连续导管，内管组件卡合连接外管总成；

S5、上提外管总成，将岩屑抖落至孔底，下放外管总成，将孔底的岩屑压入捞渣内筒内部；

S6、重复多次步骤S5，将大部分岩屑压入捞渣内筒内，上提中心杆；

S7、当捞渣内筒经过自重力阀门之后，圆形阀瓣在弹力及重力的作用下闭合，将岩屑封装在捞渣内筒内部；

S8、上提内管组件，将内管组件提出底面，取出岩屑。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型解决了干钻取芯作业的捞渣问题，保障了干钻取芯作业的顺利进行。

2、本实用新型可以与干钻取芯作业完美配合，不需要额外增加附件。

3、本实用新型中捞渣工具本身无传动部件，借助原有的取芯装备提供动力，结构简单，工作性能可靠。

附图说明

图1为本实用新型的示意图；

图2为捞渣器外部总成的剖视图；

图3为扩孔段的示意图；

图4为捞渣器的剖视图；

图5为弹卡机构处的剖视图；

图6为连续导管作业装备的示意图；

图7为传递装置的侧视图；

图8为卷盘装置的示意图；

图9为卷盘装置的侧视图；

图10为导向拱和注入头的示意图；

图11为注入头的示意图一；

图12为注入头的示意图二；

图13为加持块的示意图；

图14为液压夹紧机构的示意图。

图中：1-卷盘装置、2-传递装置、3-捞渣器、4-钻杆、51-第一管段、511-弹卡室、52-第二管段、53-第三管段、54-悬挂环、55-扩孔段、551-扩孔凸楞、56-取芯钻头、561-刀片、562-第一坡面、563-通孔、61-锁紧螺母、62-弹卡机构、621-锁闩槽、622-锁闩、623-销轴、624-弹簧孔、625-凹陷、626-弹簧、627-限位环、628-第一斜面、629-第二斜面、63-第四管段、631-密封环、64-捞渣外筒、641-环形凹陷、642-自重力阀门、643-环形阀座、644-圆形阀瓣、645-锁紧段、646-第二坡面、71-中心杆、72-第五管段、721-环形密封槽、73-捞渣内筒、74-补偿段、8-连续导管、103-压感传感器、104-信号线缆、1101-卷筒、1102-卷筒架、1103-排管装置总成、1104-支架、1105-升降液压杆、1106-双向丝杠、1107-导向装置、1108-举升油缸、1109-传送轮、1201-导向拱、1202-注入头、1203-钻机支架、1204-钻杆驱动机构、1205-钻机液压缸、1206-导轮、1207-压轮、1208-折叠液压杆、1209-滑动块、1210-外框、1211-传送链、1212-传送链马达、1213-下链轮、1214-加持块、1215-加持基座、1216-加持爪、1217-摩擦凸起、1218-液压夹紧机构、1219-夹紧臂、1220-夹紧液压缸、1221-传送链计数器、1222-载荷传感器、1223-防喷盒、1224-拱粱、1225-锁紧片、1226-张紧装置、1301-移动底座、1302-履带。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。

如图1～14所示，本实用新型公开了一种干钻捞渣作业装置，其包括连续导管作业装备、捞渣器3；

连续导管作业装备包括卷盘装置1、传递装置2，卷盘装置1、传递装置2均设有移动底座1301，移动底座1301均设有履带1302，

卷盘装置1用于收纳连续导管8，卷盘装置1包括卷筒1101、卷筒架1102，卷筒1101设于卷筒架1102上，卷筒架1102上设有排管装置总成1103，排管装置总成1103包括支架1104、力矩限制器，支架1104转动连接卷筒架1102，支架1104和卷筒架1102设有升降液压杆1105，支架1104上设有双向丝杠1106，双向丝杠1106设有导向装置1107，导向装置1107内设有机械计数器、转动系统，导向装置1107与双向丝杠1106之间设有举升油缸1108，转动系统包括多个传送轮1109，当连续导管8在传递过程中，导向装置1107沿双向丝杠1106往返运动，使得连续导管8整齐的收纳在卷筒1101上，

传递装置2包括导向拱1201、注入头1202、坑道钻机，坑道钻机包括钻机支架1203，钻机支架1203上设有钻杆驱动机构1204，钻机支架1203底端铰接移动底座1301，钻机支架1203与移动底座1301之间设有钻机液压缸1205，钻机支架1203顶端铰接注入头1202，

导向拱1201底端铰接注入头1202顶端，导向拱1201顶部沿长度方向等间隔的设有多个导轮1206，导向拱1201顶部沿长度方向等间隔的设有多个压轮1207，导轮1206和压轮1207组成连续导管8的供给通道，

导向拱1201底部设有液压组件，液压组件包括折叠液压杆1208，折叠液压杆1208底端铰接注入头1202，折叠液压杆1208顶端铰接滑动块1209，滑动块1209与导向拱1201底面滑动配合，导向拱1201包括多个拱粱1224，拱粱1224之间铰接配合，相邻拱粱1224之间设有锁紧片1225，锁紧片1225用于在拱粱1224伸展时锁紧导向拱1201，防止导向拱1201坍塌，

注入头1202包括外框1210，外框1210内安装有两个并排设置的传送机构，连续导管8位于两个传送机构之间，传送机构包括传送链1211，传送链1211顶部设有传送链马达1212，传送链1211底部设有下链轮1213，下链轮1213上设有张紧装置1226，张紧装置1226用于保持传送链1211处于张紧状态，传送链1211上安装有加持块1214，加持块1214包括加持基座1215、加持爪1216，加持爪1216内设有摩擦凸起1217，两个传送链1211的相邻部分通过液压夹紧机构1218，液压夹紧机构1218包括两个夹紧臂1219，夹紧臂1219两端分别设有夹紧液压缸1220，夹紧臂1219和传送链1211滑动配合，注入头1202与钻机支架1203之间设有翻转装置，外框1210内设有传送链计数器1221、载荷传感器1222，传递装置2的钻杆驱动机构1204通过钻杆4连接捞渣器3的外管总成，钻杆驱动机构1204上部设有防喷盒1223，防喷盒1223连接钻杆4顶端，防喷盒1223可以在内管总成下放和上提过程中的密封性，防止瓦斯泄露、喷发。

捞渣器3包括外管总成、内管总成，内管总成包括内管组件、中心组件，内管组件安装在外管总成内部，内管组件外壁与外管总成内壁间隙配合，中心组件安装在内管组件内，中心组件外壁与内管组件内壁滑动配合，外管总成连接钻杆4，

外管总成包括自顶至底同轴安装连接的第一管段51、第二管段52、第三管段53、扩孔段55、取芯钻头56，第一管段51、第二管段52、第三管段53组成外管，

其中第一管段51与第二管段52可拆卸的连接，第一管段51底端为公头，第二管段52顶端为母头，第一管段51中部设有弹卡室511，弹卡室511沿周向设置，弹卡室511共有两个，两个弹卡室511相对设置，第一管段51和第二管段52之间设有悬挂环54，悬挂环54与内管组件滑动配合，悬挂环54适配弹卡机构62底面边沿，内管总成到达外管总成中的预定位置时，弹卡机构62底面坐落在悬挂环54上，用于限制内管总成的下行位置，

第二管段52与第三管段53可拆卸的连接，第二管段52底端为公头，第三管段53顶端为母头，

第三管段53与扩孔段55可拆卸的连接，第三管段53底端为公头，扩孔段55顶端为母头，扩孔段55外壁沿周向设有多个扩孔凸楞551，扩孔凸楞551与竖直方向呈角度设置，相邻扩孔凸楞551之间形成斜向通道，

扩孔段55与取芯钻头56可拆卸的连接，扩孔段55底端为公头，取芯钻头56顶端为母头，钻头的刀片561布置在取芯钻头56的底面上，多个刀片561以取芯钻头56中心点为圆心呈环形阵列分布，取芯钻头56底面中心设有通孔563，通孔563直径小于取芯钻头56内径，取芯钻头56中部内壁设有自顶至底直径逐渐减小的第一坡面562。

内管组件包括自顶至底依次设置的锁紧螺母61、弹卡机构62、第四管段63、捞渣外筒64，

锁紧螺母61可拆卸的连接弹卡机构62，锁紧螺母61底端为母头，弹卡机构62顶端为公头，

弹卡机构62可拆卸的连接第四管段63，弹卡机构62底端为公头，第四管段63顶端为母头，弹卡机构62外壁设有锁闩槽621，锁闩槽621沿周向设置，锁闩槽621有两个，两个锁闩槽621相对设置，锁闩槽621内安装有锁闩622，锁闩槽621两侧壁间设有销轴623，销轴623贯穿锁闩622，销轴623与锁闩622转动连接，销轴623设于锁闩槽621的底部，锁闩622顶部朝向弹卡机构62的面设有弹簧孔624，锁闩槽621顶部设有凹陷625，锁闩622和锁闩槽621之间安装有弹簧626，弹簧626一端插于弹簧孔624内，弹簧626另一端插于凹陷625内，锁闩槽621顶部边沿处安装有限位环627，限位环627套装在弹卡机构62外周，限位环627与弹卡机构62滑动连接，限位环627底面为朝向锁闩槽621的第一斜面628，锁闩622顶部背向弹卡机构62的面为第二斜面629，第一斜面628适配第二斜面629进而控制锁闩622顶部弹出的距离，弹卡机构62底部内壁为阶梯孔结构，

第四管段63可拆卸的连接捞渣外筒64，第四管段63底端为公头，捞渣外筒64顶端为母头，第四管段63顶部内壁为阶梯孔结构，第四管段63顶部内安装有密封环631，密封环631滑动连接中心组件外壁，

捞渣外筒64底端内壁设有环形凹陷641，环形凹陷641顶部安装有自重力阀门642，自重力阀门642包括环形阀座643、圆形阀瓣644，环形阀座643固连环形凹陷641内壁，圆形阀瓣644为可形变结构，圆形阀瓣644边缘铰接环形阀座643顶面边沿，

自重力阀门642开启时，圆形阀瓣644呈弧形，圆形阀瓣644储存在环形凹陷641内，

环形凹陷641底端安装有锁紧段645，锁紧段645顶部内壁为阶梯孔结构，锁紧段645底端外壁为自顶至底尺寸逐渐减小的第二坡面646，第一坡面562适配第二坡面646。

中心组件包括自顶至底依次安装的中心杆71、第五管段72、捞渣内筒73、补偿段74，

中心杆71底端可拆卸的连接第五管段72内壁，第五管段72适配弹卡机构62底端的阶梯孔结构，卷盘装置1向传递装置2提供连续导管8，连续导管8贯穿钻杆4后与中心杆71顶端连接，

第五管段72与捞渣内筒73可拆卸的连接，第五管段72底端为公头，捞渣内筒73顶端为母头，第五管段72外壁中部沿轴向设置两道环形密封槽721，环形密封槽721内安装有O型密封环，

捞渣内筒73与补偿段74可拆卸的连接，捞渣内筒73底端为公头，补偿段74顶端为母头，补偿段74底端为适配锁紧段645内壁的阶梯孔结构。

连续导管8和中心杆71均为中空结构，弹卡机构62内设置有压感传感器103，压感传感器103通过信号线缆104连接处理终端，信号线缆104安装在连续导管8和中心杆71内。

实际使用时，在完成一次干钻取芯之后，从钻杆4内部将取芯器从孔底提至地面，然后使用绳索或连续导管8下入内管组件，内管组件进入外管总成后，锁闩622弹起，锁闩622卡入锁闩槽621，先上提钻杆4使外管总成上提一段距离，将外管总成周围的岩屑抖落至孔底，然后下放外管总成，同时适当旋转外管总成，此动作往复几次，将大部分岩屑压入捞渣内筒73内，然后上提地面的绳索或连续导管8带动上提中心杆71，从而提动捞渣内筒73，当捞渣内筒73经过自重力阀门642之后，圆形阀瓣644在弹力及重力的作用下闭合，将岩屑封装在捞渣内筒73内部，然后机械式上提，将内管组件提出地面取出岩屑。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种干钻捞渣作业装置，其特征在于：包括连续导管作业装备、捞渣器；

连续导管作业装备包括传递装置，传递装置包括注入头、坑道钻机；

捞渣器包括内管总成、外管总成，外管总成通过钻杆连接坑道钻机，内管总成连接连续导管，注入头用于下放/提拉连续导管，内管总成和外管总成卡合连接，内管总成包括内管组件、中心组件，内管组件底部为捞渣外筒，捞渣外筒底部设有自重力阀门。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：自重力阀门包括环形阀座、圆形阀瓣，圆形阀瓣边沿铰接环形阀座顶面边沿，圆形阀瓣具有弹性结构，

当自重力阀门开启时，圆形阀瓣处于竖直位置，圆形阀瓣呈弧形，圆形阀瓣适配捞渣外筒内壁。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：内管组件顶部设有弹卡机构，外管总成顶部内壁设有弹卡室，弹卡机构外壁设有锁闩槽，锁闩槽内安装有锁闩，锁闩底部转动连接锁闩槽内壁，锁闩顶部与锁闩槽之间设有弹簧，锁闩适配弹卡室。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：外管总成包括自顶至底依次设置的外管、扩孔段、取芯钻头，扩孔段外周沿周向设有多个扩孔凸楞。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：外管总成顶部设有悬挂环，悬挂环适配弹卡机构底面。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：中心组件包括自定至底依次固连的中心杆、捞渣内筒，中心杆与弹卡机构顶部内壁滑动配合，捞渣内筒适配弹卡机构底部的阶梯孔，

连续导管和中心杆均为中空结构，弹卡机构内设置有压感传感器，压感传感器通过信号线缆连接处理终端，信号线缆安装在连续导管和中心杆内。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：注入头包括外框，外框内设有传送机构、传送链计数器、载荷传感器，两个传送机构并排设置，传送机构包括传送链，传送链顶部设有传送链马达，传送链底部设有下链轮，传送链上安装有加持块，两个传送链的相邻部分穿过液压夹紧机构。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：传递装置还包括导向拱，导向拱顶部沿长度方向设有多个导轮，导向拱顶部沿长度方向设有多个压轮，导向拱和注入头之间设有液压组件，液压组件包括折叠液压杆，折叠液压杆底端铰接注入头，折叠液压杆顶端铰接滑动块，滑动块与导向拱底面滑动配合。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：连续导管作业装备还包括卷盘装置，卷盘装置包括卷筒，卷筒安装在卷筒架上，卷筒架上设有排管装置总成，排管装置总成用于控制连续导管卷盘顺序，卷筒由卷筒马达驱动。

Images