钻孔煤屑瓦斯解吸特征参数随钻测定装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种钻孔煤屑瓦斯解吸特征参数随钻测定装置，包括双壁钻杆、外管和钻头，外管的前端与钻头相连；外管与钻头之间设有安装腔，安装腔内安装设有测定装置和管内活塞式密封装置，测定装置位于管内活塞式密封装置的前侧；双壁钻杆包括双壁钻杆外管，双壁钻杆外管内套装设有与其间隙配合的双壁钻杆内管，并在双壁钻杆外管和双壁钻杆内管之间形成膨胀间隙；双壁钻杆内管穿过钻杆连接头并与活塞外管的后端密闭连接，双壁钻杆外管与钻杆连接头固定连接，双壁钻杆外管外套装设有钻孔封隔装置。本发明专利技术的钻孔煤屑瓦斯解吸特征参数随钻测定装置，能够在打钻过程中，不撤钻测定煤层瓦斯参数，提高测定工作与打钻工作的连续性。

Device for measuring gas desorption characteristic parameters of borehole coal dust

The invention discloses a device for measuring the characteristic parameters of coal chips gas desorption while drilling, which comprises a double-wall drill pipe, an outer pipe and a drill bit, the front end of the outer pipe is connected with the drill bit, an installation cavity is arranged between the outer pipe and the drill bit, and a measuring device and a piston-type sealing device are installed in the installation cavity, and the measuring device is located in the piston-type density of the pipe. The double-wall drill pipe includes the outer pipe of the double-wall drill pipe, and the outer pipe of the double-wall drill pipe is sleeved with the inner pipe of the double-wall drill pipe matching with its clearance, and an expansion gap is formed between the outer pipe of the double-wall drill pipe and the inner pipe of the double-wall drill pipe; the inner pipe of the double-wall drill pipe passes through the drill pipe connection bit and is tightly connected with the back end of the outer pipe of the piston, and the double-wall drill The connecting rod of the rod outer pipe and the drill pipe is fixedly connected, and the outer wall of the double wall drill pipe is sleeved with a borehole sealing device. The device for measuring the characteristic parameters of coal cuttings gas desorption while drilling can measure the gas parameters of coal seam without withdrawing drilling during drilling, thereby improving the continuity of measurement and drilling.

【技术实现步骤摘要】
钻孔煤屑瓦斯解吸特征参数随钻测定装置
本专利技术属于通过测量气体或蒸气的压力或体积分析材料
，具体的为一种钻孔煤屑瓦斯解吸特征参数随钻测定装置。
技术介绍
煤与瓦斯突出是严重威胁煤矿安全生产的主要灾害之一。几十年来，我国对其进行了大量而卓有成效的研究，形成了一套“四位一体”的综合防突体系。在煤矿开采过程中，煤层瓦斯参数的测定一直是瓦斯矿井安全开采的前提，特别是瓦斯参数及时有效测定是我国高效矿井建设必须解决的问题之一。目前，煤层瓦斯参数测定多通过从煤层钻取出煤样，放置特定的仪器装置中测量，这种测定方法一般存在着取样设备要求高、测量工作连续性差等问题，可能会严重影响到测定结果精度，不能准确反映煤层瓦斯赋存性质。因此，需要提出一种新的测量装置，能够在打钻过程中不撤钻，打钻到哪测量到哪，使测量与打钻两种井下作业连续进行，提高整体矿井开采的效率。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种钻孔煤屑瓦斯解吸特征参数随钻测定装置，能够在打钻过程中，不撤钻测定煤层瓦斯参数，提高测定工作与打钻工作的连续性。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种钻孔煤屑瓦斯解吸特征参数随钻测定装置，包括双壁钻杆、外管和钻头，所述双壁钻杆与所述外管之间设有钻杆连接头，所述外管的前端与所述钻头相连；所述外管与所述钻头之间设有安装腔，所述安装腔内安装设有测定装置和管内活塞式密封装置，所述测定装置位于所述管内活塞式密封装置的前侧；所述测定装置的外径小于所述安装腔的内径，且所述测定装置的后端设有连接头；所述管内活塞式密封装置包括外径小于所述安装腔内径的活塞外管，所述活塞外管的前端设有前端限位板、后端设有后端限位环，所述前端限位板与后端限位环之间形成活塞腔，所述活塞腔的两端侧壁上分别设有前端连接孔和后端连接孔，且所述活塞腔内设有活塞机构；所述活塞机构在自由状态下封闭所述后端连接孔并打开所述前端连接孔；且所述活塞机构在受到所述双壁钻杆指向所述钻头方向的轴向外力时，封闭所述前端连接孔并打开所述后端连接孔；所述活塞外管的前端与所述连接头密闭连接，且所述前端限位板上设有用于连通所述测定装置与所述活塞腔的连接孔；所述双壁钻杆包括双壁钻杆外管，所述双壁钻杆外管内套装设有与其间隙配合的双壁钻杆内管，并在所述双壁钻杆外管和双壁钻杆内管之间形成膨胀间隙；所述双壁钻杆内管穿过所述钻杆连接头并与所述活塞外管的后端密闭连接，所述双壁钻杆外管与所述钻杆连接头固定连接，所述双壁钻杆外管外套装设有钻孔封隔装置；所述钻孔封隔装置包括固定套装在所述双壁钻杆外管外的外套杆，所述外套杆包括套杆前段、套杆后段和位于所述套杆前段与套杆后段之间的可膨胀段，所述可膨胀段包括套装在所述双壁钻杆外管外的可膨胀橡胶，所述可膨胀橡胶的两端分别套装设有密封保护环，两个所述密封保护环之间设有膨胀突出间隙，且所述双壁钻杆外管上设有用于连通所述可膨胀橡胶和所述膨胀间隙的膨胀连接孔；所述活塞外管的后端外周壁设有径向向外延伸的密封环，所述密封环与所述安装腔的内壁之间密闭配合，且所述密封环位于所述后端连接孔背向所述钻头的后侧；或所述双壁钻杆内管与所述双臂钻杆外管之间设有位于所述膨胀连接孔前端的密封结构；或所述双壁钻杆内管与所述钻杆连接头之间设有密封结构；所述钻头的前端端面上设有排渣小孔，且所述钻头的侧壁上设有用于降温的冷却小孔，所述排渣小孔和冷却小孔均与所述安装腔和所述测定装置之间的间隙相连通。进一步，所述前端限位板与所述连接头之间设有滤网。进一步，所述钻头的前端面上环形均布设有一圈外截齿和一圈内截齿，所述内截齿位于所述外截齿以内。进一步，所述排渣小孔设置在所述内截齿以内，且所述排渣小孔间隔设置为至少一个。进一步，所述测定装置包括密闭连接的前壳和后壳，所述连接头设置在所述后壳的后端面上，且所述连接头内设有测量元件，所述后壳内设有测定电路及储存安装腔，所述前壳内设有电源安装腔。进一步，所述前壳与所述钻头固定连接，且所述后壳侧壳体内设有用于连通所述排渣小孔与所述安装腔和所述测定装置之间的间隙的外设孔。进一步，所述活塞外管包括前端外管、中间连接管和后端外管，所述中间连接管的两端分别与所述前端外管和后端外管固定连接；所述前端限位板设置在所述前端外管内，所述后端限位环设置在所述后端外管内，所述前端外管与所述连接头密闭连接。进一步，所述活塞机构包括固定安装在所述活塞腔中部的固定套，所述固定套内套装设有导杆，且所述固定套的前端固定安装设有套装在所述导杆上的限位套、后端设有径向向内延伸的限位环，所述导杆的后端设有滑动配合套装在所述限位环内的连接杆，且所述导杆上套装位于所述限位套和所述连接杆之间的复位弹簧；所述导杆伸出所述限位套的前端固定安装设有前端活塞头，所述连接杆伸出所述限位环的后端固定安装设有后端活塞头，所述前端连接孔与所述后端限位环之间的轴向距离大于所述活塞机构的轴向长度，所述后端连接孔与所述前端限位板之间的轴向距离大于所述活塞机构的轴向长度。进一步，所述中间连接管与所述固定套之间设有定位销。本专利技术的有益效果在于：本专利技术的钻孔煤屑瓦斯解吸特征参数随钻测定装置的使用过程如下：在钻进过程中，首先从双壁钻杆内管中进水，活塞机构受到朝向钻头方向的力，后端连接孔打开，前端连接孔封闭，水流从后端连接孔进入到活塞外管与安装腔之间的间隙中，并分别从排渣小孔和冷却小孔内流出，两股水流分别起到排渣及钻头降温的作用；水流携渣从钻具与钻孔之间的空间排出；当钻头打到指定测量位置时，清空，停水，活塞机构处于自由状态，即后端连接孔封闭，前端连接孔打开；而后钻进一段距离，将煤从前方煤壁处剥离下来，退钻一定距离后，从双壁钻杆外管与双壁钻杆内管之间的间隙中注入一定压力的水，由于活塞外管的后端外周壁上设有与安装腔密闭配合的密封环，此时水流无法进入到安装腔内，水流经膨胀连接孔进入到膨胀橡胶内，驱动膨胀橡胶胀大变形，变形后的膨胀橡胶从膨胀突出间隙处径向向外突出，密封住钻孔，形成一段自钻孔底端到膨胀橡胶处的密闭空间；在该密闭空间内，煤解吸的瓦斯从钻孔底端到钻头处，经前端连接孔和连接孔进入到测定装置内，测定装置测量煤的瓦斯解吸压力的信号并记录存储；测量完成后，排渣，进行下一个循环，如此往复，即可实现测定工作与打钻工作的连续性。综上可知，本专利技术的钻孔煤屑瓦斯解吸特征参数随钻测定装置，能够在打钻过程中，不撤钻测定煤层瓦斯参数，提高测定工作与打钻工作的连续性，并能够有效提高测量精度。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为本专利技术钻孔煤屑瓦斯解吸特征参数随钻测定装置实施例的结构示意图；图2为钻头的结构示意图；图3为图2的俯视图；图4为测定装置的结构示意图；图5为管内活塞式密封装置的结构示意图；图6为双壁钻杆的结构示意图；图7为本实施例钻孔煤屑瓦斯解吸特征参数随钻测定装置在钻进过程中和测量过程中的水流、瓦斯流和水携渣的流向示意图。附图标记说明：1钻头；1-1排渣小孔；1-2冷却小孔；1-3外截齿；1-4内截齿；2测定装置；2-1滤网；2-2连接头；2-3测定电路及储存安装腔；2-4电源安装腔；2-5外设孔；2-6密封圈；3外管；4管内活塞式密封装置；4-1前端外管；4-2前端连接孔；4-3连接孔；4-4定位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钻孔煤屑瓦斯解吸特征参数随钻测定装置，其特征在于：包括双壁钻杆(6)、外管(3)和钻头(1)，所述双壁钻杆(6)与所述外管(3)之间设有钻杆连接头(5)，所述外管(3)的前端与所述钻头(1)相连；所述外管(3)与所述钻头(1)之间设有安装腔，所述安装腔内安装设有测定装置(2)和管内活塞式密封装置(4)，所述测定装置(2)位于所述管内活塞式密封装置(4)的前侧；所述测定装置(2)的外径小于所述安装腔的内径，且所述测定装置(2)的后端设有连接头(2‑2)；所述管内活塞式密封装置(4)包括外径小于所述安装腔内径的活塞外管，所述活塞外管的前端设有前端限位板(4‑15)、后端设有后端限位环(4‑16)，所述前端限位板(4‑15)与后端限位环(4‑16)之间形成活塞腔，所述活塞腔的两端侧壁上分别设有前端连接孔(4‑2)和后端连接孔(4‑7)，且所述活塞腔内设有活塞机构；所述活塞机构在自由状态下封闭所述后端连接孔(4‑7)并打开所述前端连接孔(4‑2)；且所述活塞机构在受到所述双壁钻杆(6)指向所述钻头(1)方向的轴向外力时，封闭所述前端连接孔(4‑2)并打开所述后端连接孔(4‑7)；所述活塞外管的前端与所述连接头(2‑2)密闭连接，且所述前端限位板(4‑15)上设有用于连通所述测定装置(2)与所述活塞腔的连接孔(4‑3)；所述双壁钻杆(6)包括双壁钻杆外管(6‑1)，所述双壁钻杆外管(6‑1)内套装设有与其间隙配合的双壁钻杆内管(6‑2)，并在所述双壁钻杆外管(6‑1)和双壁钻杆内管(6‑2)之间形成膨胀间隙；所述双壁钻杆内管(6‑2)穿过所述钻杆连接头(5)并与所述活塞外管的后端密闭连接，所述双壁钻杆外管(6‑1)与所述钻杆连接头(5)固定连接，所述双壁钻杆外管(6‑1)外套装设有钻孔封隔装置(7)；所述钻孔封隔装置(7)包括固定套装在所述双壁钻杆外管(6‑1)外的外套杆，所述外套杆包括套杆前段(7‑1)、套杆后段(7‑2)和位于所述套杆前段(7‑1)与套杆后段(7‑2)之间的可膨胀段，所述可膨胀段包括套装在所述双壁钻杆外管(6‑1)外的可膨胀橡胶(7‑3)，所述可膨胀橡胶(7‑3)的两端分别套装设有密封保护环(7‑4)，两个所述密封保护环(7‑4)之间设有膨胀突出间隙，且所述双壁钻杆外管(6‑1)上设有用于连通所述可膨胀橡胶(7‑3)和所述膨胀间隙的膨胀连接孔(6‑3)；所述活塞外管的后端外周壁设有径向向外延伸的密封环(4‑18)，所述密封环(4‑18)与所述安装腔的内壁之间密闭配合，且所述密封环(4‑18)位于所述后端连接孔(4‑7)背向所述钻头(1)的后侧；或所述双壁钻杆内管(6‑2)与所述双臂钻杆外管之间设有位于所述膨胀连接孔(6‑3)前端的密封结构；或所述双壁钻杆内管(6‑2)与所述钻杆连接头(5)之间设有密封结构；所述钻头(1)的前端端面上设有排渣小孔(1‑1)，且所述钻头(1)的侧壁上设有用于降温的冷却小孔(1‑2)，所述排渣小孔(1‑1)和冷却小孔(1‑2)均与所述安装腔和所述测定装置(2)之间的间隙相连通。...

【技术特征摘要】
1.一种钻孔煤屑瓦斯解吸特征参数随钻测定装置，其特征在于：包括双壁钻杆(6)、外管(3)和钻头(1)，所述双壁钻杆(6)与所述外管(3)之间设有钻杆连接头(5)，所述外管(3)的前端与所述钻头(1)相连；所述外管(3)与所述钻头(1)之间设有安装腔，所述安装腔内安装设有测定装置(2)和管内活塞式密封装置(4)，所述测定装置(2)位于所述管内活塞式密封装置(4)的前侧；所述测定装置(2)的外径小于所述安装腔的内径，且所述测定装置(2)的后端设有连接头(2-2)；所述管内活塞式密封装置(4)包括外径小于所述安装腔内径的活塞外管，所述活塞外管的前端设有前端限位板(4-15)、后端设有后端限位环(4-16)，所述前端限位板(4-15)与后端限位环(4-16)之间形成活塞腔，所述活塞腔的两端侧壁上分别设有前端连接孔(4-2)和后端连接孔(4-7)，且所述活塞腔内设有活塞机构；所述活塞机构在自由状态下封闭所述后端连接孔(4-7)并打开所述前端连接孔(4-2)；且所述活塞机构在受到所述双壁钻杆(6)指向所述钻头(1)方向的轴向外力时，封闭所述前端连接孔(4-2)并打开所述后端连接孔(4-7)；所述活塞外管的前端与所述连接头(2-2)密闭连接，且所述前端限位板(4-15)上设有用于连通所述测定装置(2)与所述活塞腔的连接孔(4-3)；所述双壁钻杆(6)包括双壁钻杆外管(6-1)，所述双壁钻杆外管(6-1)内套装设有与其间隙配合的双壁钻杆内管(6-2)，并在所述双壁钻杆外管(6-1)和双壁钻杆内管(6-2)之间形成膨胀间隙；所述双壁钻杆内管(6-2)穿过所述钻杆连接头(5)并与所述活塞外管的后端密闭连接，所述双壁钻杆外管(6-1)与所述钻杆连接头(5)固定连接，所述双壁钻杆外管(6-1)外套装设有钻孔封隔装置(7)；所述钻孔封隔装置(7)包括固定套装在所述双壁钻杆外管(6-1)外的外套杆，所述外套杆包括套杆前段(7-1)、套杆后段(7-2)和位于所述套杆前段(7-1)与套杆后段(7-2)之间的可膨胀段，所述可膨胀段包括套装在所述双壁钻杆外管(6-1)外的可膨胀橡胶(7-3)，所述可膨胀橡胶(7-3)的两端分别套装设有密封保护环(7-4)，两个所述密封保护环(7-4)之间设有膨胀突出间隙，且所述双壁钻杆外管(6-1)上设有用于连通所述可膨胀橡胶(7-3)和所述膨胀间隙的膨胀连接孔(6-3)；所述活塞外管的后端外周壁设有径向向外延伸的密封环(4-18)，所述密封环(4-18)与所述安装腔的内壁之间密闭配合，且所述密封环(4-18)位于所述后端连接孔(4-7)背向所述钻头(1)的后侧；或所述双壁钻杆内管(6-2)与所述双臂钻杆外管之间设有位于所述膨胀连接孔(6-3)前端的密封结构；或所述双壁钻杆内管(6-2)与所述钻杆连接头(5)之间设有密封结构；所述钻头(1)的前端端面上设有排渣小孔(1-1)，且所述钻头(1)的侧壁上设有用于降温的冷却小孔(1-2)，所述排渣小孔(1-1)和冷却小孔(1-2)均与...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕贵春，赵旭生，陈德敏，张宪尚，张睿，李柏均，李建功，胡杰，隆清明，刘志伟，冯康武，吴教锟，董洪凯，
申请(专利权)人：中煤科工集团重庆研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50