随钻煤层密封取样装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种随钻煤层密封取样装置，包括用于钻进煤层达到取样位置的进钻机构、设置于进钻机构内部用于采集煤样的取样机构和对煤样进行瓦斯解吸参数测量的测量机构；所述进钻机构包括中空且可拆卸连接的进钻钻头和外管；所述取样机构包括内部为空心用于采集煤样的取样钻头和用于盛装煤样并在进钻机构内可被控制地滑动的煤样筒，所述取样钻头和所述煤样筒之间设置有用于建立/关闭所述取样钻头和所述煤样筒之间煤样通道的球闸组件。本发明专利技术能够实现煤层随钻密封取样，以解决现有的煤层取样技术中打钻和取样分属两个过程，打钻到位后需起钻再下取样钻头的问题。

Sealing sampling device for coal seam while drilling

【技术实现步骤摘要】
随钻煤层密封取样装置
本专利技术涉及煤炭开采及煤矿安全
，具体涉及一种随钻煤层密封取样装置。
技术介绍
煤与瓦斯突出是在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤、岩和瓦斯由煤体或岩体内突然向采掘空间抛出的异常的动力现象，是煤矿井下生产的一种强大的自然灾害，严重威胁着煤矿的安全生产，具有极大的破坏性。科学准确的煤与瓦斯突出预测，是指导煤与瓦斯突出防治措施合理有效地实施的前提和关键所在，因此，煤与瓦斯突出预测具有重大的现实意义。煤层瓦斯含量近年来被广泛使用在预测煤与瓦斯突出危险性上。煤层瓦斯含量测量误差的根源在于取样过程中的瓦斯损失量，因此，取样是煤层瓦斯含量准确测量的关键。近年来，围绕着煤层快速取样，国内外的学者开展了一系列的研究，研发了许多取样方法和装备，主要有：①反循环取样；②煤样管取样。然而，反循环取样过程中，煤样在空气中暴露时间长，瓦斯损失量大，造成测量误差偏大；现有的煤样管取芯技术取样时要起钻后，再下取样钻头和煤样管，操作复杂，取样时间长。因此，为解决以上问题，需要一种随钻煤层密封取样装置，能够实现煤层随钻密封取样，以解决现有的煤层取样技术中打钻和取样分属两个过程，打钻到位后需起钻再下取样钻头的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是克服现有技术中的缺陷，提供随钻煤层密封取样装置，能够实现煤层随钻密封取样，以解决现有的煤层取样技术中打钻和取样分属两个过程，打钻到位后需起钻再下取样钻头的问题。本专利技术的随钻煤层密封取样装置，包括用于钻进煤层达到取样位置的进钻机构、设置于进钻机构内部用于采集煤样的取样机构和对煤样进行瓦斯解吸参数测量的测量机构；所述进钻机构包括中空且可拆卸连接的进钻钻头和外管；所述取样机构包括内部为空心用于采集煤样的取样钻头和用于盛装煤样并在进钻机构内可被控制地滑动的煤样筒，所述取样钻头和所述煤样筒之间设置有用于建立/关闭所述取样钻头和所述煤样筒之间煤样通道的球闸组件。进一步，所述球闸组件包括具有通孔的球闸及将球闸抵靠于所述煤样筒前端开口的压紧盖，所述球闸上设置有用于驱动球闸在所述进钻机构内部纵向滚动的齿轮，所述齿轮啮合于设置于所述进钻机构内壁上的齿条。进一步，所述齿轮的中心线与所述球闸的通孔中心线垂直。进一步，所述煤样筒前端开口设置有用于挡靠球闸的挡圈，所述压紧盖与所述球闸之间设置有密封环。进一步，所述进钻钻头前端设置有用于对取样钻头工作时进行限位的定位组件。进一步，所述定位组件包括穿设于所述进钻钻头孔壁内的定位销、设置于进钻钻头上的定位螺栓及安装于定位销与定位螺栓之间为定位销提供弹性力的定位弹簧。进一步，所述取样钻头在相对应所述定位销的位置开设供定位销滑动的沟槽和卡设定位销的限位槽。进一步，还包括用于驱动煤样筒回位的回位组件，所述回位组件包括固定设置于所述外管内壁上的止推环、回位弹簧及端盖，所述端盖固定连接于所述煤样筒末端；所述回位弹簧套设于煤样筒表面并处于压缩状态，两端分别与所述止推环及端盖抵接。进一步，所述端盖通过轴套接受来自活塞的水压驱动，外部水压通过转接头作用于活塞受力面。进一步，测量机构包括设置于端盖上的压力传感器、设置于轴套内的无线通讯模块及主板和装载数据处理APP的防爆手机；所述压力传感器与主板信号连接，所述主板与所述无线通讯模块信号连接，所述无线通讯模块与所述防爆手机信号连接；所述压力传感器、无线通讯模块及主板均由设置于轴套内的电池提供电能。本专利技术的有益效果是：本专利技术公开的一种随钻煤层密封取样装置，通过设置取样机构，实现同一套钻杆可进行正常钻进和取样钻进，正常钻进到取样位置时，通过水压力推动活塞，使取样钻头从进钻钻头内部伸出，再开动钻机，实现取样钻进；取样钻头在伸出的过程中，密封装置的球闸旋转90°，取样钻头和煤样筒的通道连通，煤样经球闸进入煤样筒；取样钻进完成后，撤掉水压，此时，煤样筒在回位弹簧的作用下后退，带动球闸旋转90°，球闸和煤样筒的通道关闭，煤样被球闸密封在煤样筒中；煤样筒中的煤样开始解吸瓦斯，连接在后端的压力传感器采集数据，主板存储数据，起钻后，通过防爆手机读取这些数据，防爆手机上的APP对数据进行处理，形成测量结果，本专利技术的随钻煤层密封取样装置，一趟管柱实现正常钻进和取样钻进，实现了随钻随测，在缩短测量时间的同时，减少了煤样因暴露时间长引起的测量误差，极大的提高了煤层瓦斯含量等参数测量的准确性。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述：图1为本专利技术的结构示意图；图2为图1中的A-A剖面图；图3为图1中的B-B剖面图；图4为图1中的C-C剖面图；图5为本专利技术取样时的结构示意图；图6为本专利技术的齿条结构示意图。附图标记说明：1、进钻钻头；2、取样钻头；3、定位弹簧；4、定位螺栓；5、定位销；6、压紧盖；7、密封环；8、球闸；9、挡圈；10、煤样筒；11、外管；12、止推环；13、回位弹簧；14、端盖；15、轴套；16、电池；17、无线通讯模块；18、压力传感器；19、主板；20、防爆手机；21、活塞；22、转接头；23、齿轮；24、销钉；25、齿条。具体实施方式图1为本专利技术的结构示意图，图2为图1中的A-A剖面图，图3为图1中的B-B剖面图，图4为图1中的C-C剖面图，图5为本专利技术取样时的结构示意图，图6为本专利技术的齿条结构示意图，如图所示，本实施例中的随钻煤层密封取样装置包括用于钻进煤层达到取样位置的进钻机构、设置于进钻机构内部用于采集煤样的取样机构和对煤样进行瓦斯解吸参数测量的测量机构；所述进钻机构包括中空且可拆卸连接的进钻钻头1和外管11；所述取样机构包括内部为空心用于采集煤样的取样钻头2和用于盛装煤样并在进钻机构内可被控制地滑动的煤样筒10，所述取样钻头2和所述煤样筒10之间设置有用于建立/关闭所述取样钻头2和所述煤样筒10之间煤样通道的球闸组件。本实施例中，所述球闸组件包括具有通孔的球闸8及将球闸8抵靠于所述煤样筒10前端开口的压紧盖6，所述球闸8上设置有用于驱动球闸8在所述进钻机构内部纵向滚动的齿轮23，所述齿轮23啮合于设置于所述进钻机构内壁上的齿条25。本实施例中，所述齿轮23的中心线与所述球闸8的通孔中心线垂直。本实施例中，所述煤样筒10前端开口设置有用于挡靠球闸8的挡圈9，所述压紧盖6与所述球闸8之间设置有密封环7。本实施例中，所述进钻钻头1前端设置有用于对取样钻头2工作时进行限位的定位组件。本实施例中，所述定位组件包括穿设于所述进钻钻头1孔壁内的定位销5、设置于进钻钻头1上的定位螺栓4及安装于定位销5与定位螺栓4之间为定位销5提供弹性力的定位弹簧3。本实施例中，所述取样钻头2在相对应所述定位销5的位置开设供定位销5滑动的沟槽和卡设定位销5的限位槽。本实施例中，还包括用于驱动煤样筒10回位的回位组件，所述回位组件包括固定设置于所述外管11内壁上的止本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种随钻煤层密封取样装置，其特征在于：包括用于钻进煤层达到取样位置的进钻机构、设置于进钻机构内部用于采集煤样的取样机构和对煤样进行瓦斯解吸参数测量的测量机构；/n所述进钻机构包括中空且可拆卸连接的进钻钻头和外管；/n所述取样机构包括内部为空心用于采集煤样的取样钻头和用于盛装煤样并在进钻机构内可被控制地滑动的煤样筒，所述取样钻头和所述煤样筒之间设置有用于建立/关闭所述取样钻头和所述煤样筒之间煤样通道的球闸组件。/n

【技术特征摘要】
1.一种随钻煤层密封取样装置，其特征在于：包括用于钻进煤层达到取样位置的进钻机构、设置于进钻机构内部用于采集煤样的取样机构和对煤样进行瓦斯解吸参数测量的测量机构；
所述进钻机构包括中空且可拆卸连接的进钻钻头和外管；
所述取样机构包括内部为空心用于采集煤样的取样钻头和用于盛装煤样并在进钻机构内可被控制地滑动的煤样筒，所述取样钻头和所述煤样筒之间设置有用于建立/关闭所述取样钻头和所述煤样筒之间煤样通道的球闸组件。


2.根据权利要求1所述的随钻煤层密封取样装置，其特征在于：所述球闸组件包括具有通孔的球闸及将球闸抵靠于所述煤样筒前端开口的压紧盖，所述球闸上设置有用于驱动球闸在所述进钻机构内部纵向滚动的齿轮，所述齿轮啮合于设置于所述进钻机构内壁上的齿条。


3.根据权利要求2所述的随钻煤层密封取样装置，其特征在于：所述齿轮的中心线与所述球闸的通孔中心线垂直。


4.根据权利要求2所述的随钻煤层密封取样装置，其特征在于：所述煤样筒前端开口设置有用于挡靠球闸的挡圈，所述压紧盖与所述球闸之间设置有密封环。


5.根据权利要求1所述的随钻煤层密封取样装置，其特征在于：所述进钻钻头前端设置有用于对取样钻头工作时进行限位的定位组件。


6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈德敏，隆清明，吕贵春，唐勇，张宪尚，岳建平，张睿，李柏均，常宇，邱飞，任文贤，饶家龙，胡杰，周锦萱，杨娟，江旭，周燕，兰祥云，刘娟，张森林，
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