大直径钻孔取芯装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开大直径钻孔取芯装置，包括依次连接的取芯钻头、岩芯管、螺丝头，所述取芯钻头的外径至少Φ130mm；本发明专利技术还公开大直径钻孔取芯方法，包括钻进起始位置、连接好螺丝头、岩芯管、取芯钻头形成组件后下入孔中与钻杆连接、开始取芯钻进、取芯后起钻杆并卸掉岩芯管、取芯钻头、取出岩心、检查岩芯管及取芯钻头完好情况、重复下钻取芯至设计深度；本发明专利技术的有益效果：能够满足煤岩冲击地压倾向性鉴定需求；提高取芯率，提高了岩芯质量。

Large diameter drilling and coring device and method

【技术实现步骤摘要】
大直径钻孔取芯装置及方法
本专利技术涉及一种取芯装置及方法，尤其涉及的是一种取芯装置及方法。
技术介绍
钻孔取芯是通过钻进工艺取出岩体(煤体)一种方法，目前钻孔取芯常规至今为直径90mm取芯工艺。而根据国家及淮南矿业集团煤岩冲击地压倾向性鉴定要求，常规取芯直径无法满足需要。申请号：CN201320369378.X，公开软硬互层岩体大直径钻孔取芯装置，包括液压装置、钻杆、钻头装置、液压连接管，钻头装置为管状，其特征在于，1.1、在钻头装置的底部设置有岩芯切断装置；所述的岩芯切断装置为一弧形刀具，包括刀头与刀体，刀体尾端通过销钉活动连接在钻头装置上；刀体中端设置有第二液压千斤顶，第二液压千斤顶前端通过销钉与刀体连接，尾端通过销钉与钻头装置活动连接，刀头为梯形；刀体上还设置有刀具复位弹簧(11)；1.2、在钻杆上设置有进刀推进装置，所述的推进装置包括套在钻杆上的圆环，与圆环上的第一液压千斤顶，及第一液压千斤顶的推力控制装置；所述的推力控制装置为:第一液压千斤顶的尾端设置有压力传感器，压力传感器和液压阀控制单元连接，压力传感器和液压阀控制单元之间还设置有压力计算芯片。该装置结构复杂，更适应硬岩硬度较大的复合型岩层。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于：如何解决现有取芯装置无法满足大直径取芯的问题。本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：大直径钻孔取芯装置，包括取芯钻头、岩芯管、螺丝头，所述取芯钻头的外径至少Φ130mm，取芯钻头的一端与岩芯管连接，另一端外部沿圆周焊接多个刀片，岩芯管的另一端连接螺丝头，螺丝头的另一端连接钻杆，取芯钻头、岩芯管与螺丝头连接后形成底端为空的取芯空间。本专利技术通过将取芯钻头的直径增加到至少130mm，能够满足煤岩冲击地压倾向性鉴定需求；提高取芯率，提高了岩芯质量。优选的，所述取芯钻头远离与岩芯管的一端沿圆周设有多个出水口。大直径钻孔取芯方法，采用上述大直径钻孔取芯装置进行取芯的方法，包括以下步骤：S01:稳固钻机，调整钻机方位、倾角，对准孔位，使用开孔钻进至起始取芯位置，起钻卸掉开孔钻钻头；S02:在地面上依次安装连接好螺丝头、岩芯管、取芯钻头形成组件，钻机落平后将连接好的组件下入孔底，调整钻机对准孔口，使钻杆与螺丝头连接；S03：连接水源，操作钻杆至起始取芯位置，开始取芯钻进；SO4:取芯钻进到位后，排净孔内残余煤岩粉后起钻杆，组件完全退出钻孔后将钻机落平，卸掉岩芯管、取芯钻头；SO5:从岩芯管中取出岩芯，按照由浅入深的顺序放入岩芯箱，张贴岩芯票，记录岩心情况；SO6:检查岩芯管及取芯钻头完好情况，重新下钻取芯；SO7:重复上述步骤，直至取芯至设计孔深。本专利技术通过将组合后的螺丝头、岩芯管、取芯钻头先下入起始取芯位置，再通过钻杆的旋转与螺丝头拧紧，解决了大部分施工地点钻机夹持器与开孔巷道间距小于岩芯管长度，岩芯管无法穿过夹持器，岩芯管下入孔内困难的问题；优选的，步骤S01中的开孔钻为Φ133mm三翼合金钢钻头。优选的，步骤S02中在地面安装螺丝头、岩芯管、取芯钻头时，连接处缠绕油盘根或油棉纱，并涂抹丝扣油。解决后期岩芯管、取芯钻头拧卸困难的问题。优选的，步骤S03中取芯钻进时，泥岩正常给进压力2～3MPa，砂岩正常给进压力4～5MPa，给进压力不超过5Mpa，转速为120～160转/min。本专利技术通过施工时合理控制给进压力和转速，解决岩芯管抗压强度低，施工中钻压超高时孔内温度升高，容易造成烧钻，岩芯管炸裂、扭曲等，导致取芯失败的问题。优选的，步骤S03中取芯钻进时，单趟钻进深度为岩芯管长度的80-90％。解决单根岩芯管取满岩芯易造成岩芯在岩芯管内受压憋劲，破坏岩芯，且取出岩芯困难的问题。优选的，步骤S04中取芯钻进到位后，降低转速空转3～5min，或关闭压力水，干钻3～5min，或保持钻具旋转，来回拉动钻杆，行程最大不超过100mm。本专利技术能够解决取芯结束时，不易拧断的问题。优选的，步骤S04中拆卸前，采用起吊装置将夹岩芯管和取芯钻头落至地面，后采用链鞭对夹岩芯管和取芯钻头进行拆卸。采用起吊装置，避免施工时取出取芯钻具存在安全隐患，提高安全性；采用链鞭拆卸，满足大直径的拆卸，拆卸方便。优选的，步骤S05中岩芯管中取出岩芯的具体方法：开启压力水，将岩芯从岩芯管内冲出。避免敲砸损坏岩芯。本专利技术的优点在于：(1)本专利技术通过设计取芯钻孔的尺寸以及钻孔取芯的方法，能够满足煤岩冲击地压倾向性鉴定需求；提高取芯率，提高了岩芯质量。(2)通过将组合后的螺丝头、岩芯管、取芯钻头先下入起始取芯位置，再通过钻杆的旋转与螺丝头拧紧，解决了大部分施工地点钻机夹持器与开孔巷道间距小于岩芯管长度，岩芯管无法穿过夹持器，岩芯管下入孔内困难的问题；使得岩芯管下孔容易；(3)通过在地面安装螺丝头、岩芯管、取芯钻头时，连接处缠绕油盘根或油棉纱，并涂抹丝扣油，解决后期岩芯管、取芯钻头拧卸困难的问题；使得取芯较为容易；(4)通过施工时合理控制给进压力和转速，减少因岩芯管抗压强度低，施工中钻压超高时孔内温度升高，容易造成烧钻，岩芯管炸裂、扭曲等，导致取芯失败的问题；(5)能够解决取芯结束时，不易拧断的问题；(6)采用起吊装置，避免施工时取出取芯钻具存在安全隐患，提高安全性；采用链鞭拆卸，满足大直径的拆卸，拆卸方便；(7)采用压力水取芯，避免敲砸损坏岩芯。附图说明图1是本专利技术大直径钻孔取芯装置的结构示意图；图2是取芯钻头的结构示意图；图3岩芯管的结构示意图；图4螺丝头的结构示意图。图中标号：取芯钻头1、刀片11、出水口12、岩芯管2、螺丝头3具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一：如图1-图3所示，大直径钻孔取芯装置，包括依次连接的取芯钻头1、岩芯管2、螺丝头3，取芯钻头1、岩芯管2与螺丝头3连接后形成前端为空的取芯空间。如图2所示，所述取芯钻头1直径Φ133mm，钻头体外径Φ130mm，壁厚8mm，前端沿圆周焊接多个刀片11，本实施例中刀片为金刚石复合片，复合片内外出刃1.5mm，底出刃1.5mm，且钻头前端加工4个“V型”出水口12。金刚石复合片使用硬质合金材料加工，抗拉强度为750MPa～1500MPa，而所取岩层中，岩石正常抗拉强度为20MPa～200本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.大直径钻孔取芯装置，其特征在于，包括取芯钻头、岩芯管、螺丝头，所述取芯钻头的外径至少Φ130mm，取芯钻头的一端与岩芯管连接，另一端外部沿圆周焊接多个刀片，岩芯管的另一端连接螺丝头，螺丝头的另一端连接钻杆，取芯钻头、岩芯管与螺丝头连接后形成底端为空的取芯空间。/n

【技术特征摘要】
1.大直径钻孔取芯装置，其特征在于，包括取芯钻头、岩芯管、螺丝头，所述取芯钻头的外径至少Φ130mm，取芯钻头的一端与岩芯管连接，另一端外部沿圆周焊接多个刀片，岩芯管的另一端连接螺丝头，螺丝头的另一端连接钻杆，取芯钻头、岩芯管与螺丝头连接后形成底端为空的取芯空间。


2.根据权利要求1所述的大直径钻孔取芯装置，其特征在于，所述取芯钻头远离与岩芯管的一端沿圆周设有多个出水口。


3.大直径钻孔取芯方法，其特征在于，采用上述权利要求1-2中任意大直径钻孔取芯装置进行取芯的方法，包括以下步骤：
S01:稳固钻机，调整钻机方位、倾角，对准孔位，使用开孔钻进至起始取芯位置，起钻卸掉开孔钻钻头；
S02:在地面上依次安装连接好螺丝头、岩芯管、取芯钻头形成组件，钻机落平后将连接好的组件下入孔底，调整钻机对准孔口，使钻杆与螺丝头连接；
S03：连接水源，操作钻杆至起始取芯位置，开始取芯钻进；
SO4:取芯钻进到位后，排净孔内残余煤岩粉后起钻杆，组件完全退出钻孔后将钻机落平，卸掉岩芯管、取芯钻头；
SO5:从岩芯管中取出岩芯，按照由浅入深的顺序放入岩芯箱，张贴岩芯票，记录岩心情况；
SO6:检查岩芯管及取芯钻头完好情况，重新下钻取芯；
SO7:重复上述步骤，直至取芯至设计孔深。


4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏涛，方有向，石德洲，殷广标，
申请(专利权)人：淮南矿业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34