一种井下钻孔测距、防尘定点取样装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种井下钻孔测距、防尘定点取样装置，包括钻机、钻杆、钻孔测距仪、防尘导流罩、预留导向管和钻屑除尘器，预留导向管固定安装在钻孔的孔口处，预留导向管的外端伸出钻孔，防尘导流罩上部设置在预留导向管上，防尘导流罩下端口与钻屑除尘器的进口连接，钻杆安装在钻机上，钻杆穿过钻屑除尘器同轴向伸入到预留导向管内，钻孔测距仪固定设置在钻机上，钻孔测距仪的测试部与钻杆外圆表面接触。本实用新型专利技术实现钻孔长度计量的智能化、精准化，提高定点取样的精确度，并且避免了大量的粉尘进入巷道中，为井下人员提供良好的工作环境。

【技术实现步骤摘要】
一种井下钻孔测距、防尘定点取样装置
本技术涉及一种煤样或岩样的取样工具，具体为一种井下钻孔测距、防尘定点取样装置。
技术介绍
瓦斯是在我国煤矿事故中占据较大比例，尤其是对于高瓦斯和突出矿井来说，其事故多会产生群死群伤，造成的后果十分惨痛。为此，瓦斯的消突和治理是保障矿井安全生产的基本准绳，进行瓦斯抽采是一种经济、环保、安全、高效的方法和手段。瓦斯抽采之后的效果验证是煤矿进行开采之前的重要环节和依据。钻孔长度的计量通过人工数钻杆的方式进行确定，减少因人为导致的误差，实现钻孔长度计量的智能化、精准化。如何定点、精确取到指定方位和深度的煤样对于准确检验抽采效果是否达标至关重要。同时，在钻孔取样的过程中，产生的粉尘对井下空气和人员健康产生不利的影响，通过一定的技术手段和措施，将防尘工作应用到钻孔取样的全过程，确保井下人员提供良好的工作环境。目前，对于长距离的定点取样，通过千米钻机可以实现轨迹位置的定点追踪。对于中短距离的定点取样，由于千米钻机价格昂贵，设备的搬运困难，以及取样地点条件的限制，导致千米钻机在中短距离的定点取样难以实现。在当前的中短距离取样过程中存在以下问题：1）现有的中短距离取样过程中，采用取样时打钻孔的方式，一般在布置完抽采管路，并进行抽采工作之后，进行效果验证时，才重新找方位角和位置打钻孔，这种方式费时费力。2）现有的中短距离取样过程中，虽然普通钻机体积和价格与千米钻机相比较小，但是在移动、搬运过程中仍然不便，钻机底座与巷道地面摩擦产生一定的磨损。3）现有的中短距离取样过程中，对于钻杆在煤层中的位置和方位轨迹的不准确性仍然存在，无法精准的测定钻头的位置，进而对于预定取样位置难以做到定点取样。4）现有的中短距离取样过程中，从钻头进入煤/岩体到取样位置，都会产生一定量的钻屑从钻孔中流出，大量的粉尘进入巷道中，影响巷道风流的质量和工作人员的身心健康。5）现有的中短距离取样过程中，钻孔长度的计量通过人工数钻杆的方式，尚未实现智能化、精准化，人为因素引起的误差较大且精度较低。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种井下钻孔测距、防尘定点取样装置，以解决现有技术存在移动钻机过程中劳动强度较大和移动对钻机底座磨损严重的问题；钻孔长度的计量通过人工数钻杆的方式，尚未实现智能化、精准化，人为因素引起的误差较大且精度较低；取样过程中的钻杆位置、方位和轨迹的不确定，以及是否取得预定位置煤样问题；取样过程中由于钻屑从钻孔中流出，粉尘等有害物质随风流进入巷道中，影响巷道内空气质量和工作人员的健康等问题。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种井下钻孔测距、防尘定点取样装置，包括钻机、钻杆、钻孔测距仪、防尘导流罩、预留导向管和钻屑除尘器，预留导向管固定安装在钻孔的孔口处，预留导向管的外端伸出钻孔，防尘导流罩上部设置在预留导向管上，防尘导流罩下端口与钻屑除尘器的进口连接，钻杆安装在钻机上，钻杆穿过钻屑除尘器同轴向伸入到预留导向管内，钻孔测距仪固定设置在钻机上，钻孔测距仪的测试部与钻杆外圆表面接触。钻机包括钻机本体、底座、液压支架和减震支撑轮，钻机本体安装在底座上，减震支撑轮安装在底座底部的四周，液压支架设置在底座的底部。防尘导流罩包括罩壳、导流管和取样管，罩壳的相对两侧开设有用于穿过预留导向管的通孔，罩壳上设有用于封堵通孔并与钻杆滑动密封配合的带毛毡密封圈，导流管竖向设置，导流管上端与罩壳底部连接，取样管的进口与导流管的下部连接，导流管下端口与钻屑除尘器的进口连接，取样管的出口低于取样管的进口，取样管上在邻近导流管处设有第一闸板阀，导流管上在邻近取样管且位于取样管下方的第二闸板阀。预留导向管上部设有沿轴线方向设有若干个定位块，相邻定位块之间形成定位槽，罩壳的一侧壁穿过预留导向管后挂接在一个定位槽内。钻孔测距仪包括箱体、显示屏、球形滚轮、传感器和处理器，箱体一侧固定安装在钻机本体上，箱体的相对两侧开设有用于穿过钻杆的穿孔，球形滚轮、传感器和处理器均安装在箱体内，显示屏设置在箱体外侧面，球形滚轮为橡胶材质，球形滚轮与钻杆的圆周表面接触，传感器用于监测球形滚轮的速度方向和大小，处理器通过控制线分别与传感器和显示屏连接。采用上述技术方案，本技术的一种井下钻孔测距、防尘定点取样装置的工作方法，包括以下步骤：（1）在布置抽采管路过程中，利用所用的装备和仪器，确定钻孔的方位角和深度，使用钻机预先在钻取点钻取0.5-1m深的钻孔，采用聚氨酯将预留导向管固定在钻孔内，预留导向管的外端伸出钻孔，为之后的钻孔取样检验抽采效果作准备；（2）当抽采工作完成之后，进行钻孔取样工作时，预留导向管凝固后，转动钻杆使得钻头靠近预留导向管，移动和调节钻机位置，将钻杆方向与预留导向管的方位角保持一致；（3）当带有减震支撑轮的钻机移动至指定位置之后，操作液压支架，使液压支架向下伸长与地面接触，从而确保钻机的稳定；（4）转动钻机本体，将钻杆从预留导向管位置往后转动收回；将防尘导流罩上的通孔套到预留导向管上，并使罩壳的前侧位于相邻两个定位孔之间的定位槽内，这样就将防尘导流罩定位，预留导向管的外端口位于罩壳内部；（5）在钻机本体前方安装可实现定点取样的钻孔测距仪；（6）再次转动钻机本体，使钻杆穿过钻孔测距仪和罩壳内部，向煤/岩壁预留导向管方向移动；（7）当钻杆的钻头穿过预留导向管到达煤/岩体时，启动钻孔测距仪，在显示屏上开始进行计时和位移的显示和记录；（8）关闭第一闸板阀，打开第二闸板阀，启动钻机本体，钻机本体驱动钻杆对钻孔进行钻进作业，钻屑通过预留导向管落入到罩壳当中，再由导流管进入钻屑除尘器中，从而减少巷道风流中的粉尘；（9）及时观察显示屏上位移数据的变化情况，当显示屏上的位移到达预定取样位置的附近时，降低钻杆前进的速率，避免错过取样位置的煤样获取；（10）打开第一闸板阀，关闭第二闸板阀，煤样在罩壳内流入导流管的上部，再顺着取样管中流出，取出煤样罐进行接煤，实现定点取样。步骤（4）在固定防尘导流罩时，在罩壳上方的煤/岩壁上打入锚杆，锚杆的外端头与罩壳的顶部后侧之间连接拉线。钻孔测距仪测距的原理和方法为：钻杆在钻进过程中，钻杆转动并驱动球形滚轮转动，将球形滚轮的速度进行分解，产生沿钻杆轴向的钻速和沿钻杆径向前进/后退方向的速度，同时，在沿钻杆径向前进/后退方向的速度在处理器内进行数学积分计算，得到不同时刻下钻杆沿径向方向的位移，以数值的方式通过显示屏上的显示出来，从而确定钻杆在煤层中的位置和方位轨迹，精准的确定出钻头的位置，进而实现对于预定取样位置的定点取样；其中，传感器监测的万向测试滚轮的速度V分解成沿钻杆轴向的钻速Vn和沿钻杆径向前进/后退方向的速度Vs；其中关系之间为：在沿钻杆径向前进/后退方向的速度通过进行数学积分，得到不同时刻t下钻杆沿径向方向的位移L；钻孔长度L（钻孔）、钻孔测距仪测定钻杆移动的位移L以及钻机至煤岩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种井下钻孔测距、防尘定点取样装置，其特征在于：包括钻机、钻杆、钻孔测距仪、防尘导流罩、预留导向管和钻屑除尘器，预留导向管固定安装在钻孔的孔口处，预留导向管的外端伸出钻孔，防尘导流罩上部设置在预留导向管上，防尘导流罩下端口与钻屑除尘器的进口连接，钻杆安装在钻机上，钻杆穿过钻屑除尘器同轴向伸入到预留导向管内，钻孔测距仪固定设置在钻机上，钻孔测距仪的测试部与钻杆外圆表面接触。/n

【技术特征摘要】
1.一种井下钻孔测距、防尘定点取样装置，其特征在于：包括钻机、钻杆、钻孔测距仪、防尘导流罩、预留导向管和钻屑除尘器，预留导向管固定安装在钻孔的孔口处，预留导向管的外端伸出钻孔，防尘导流罩上部设置在预留导向管上，防尘导流罩下端口与钻屑除尘器的进口连接，钻杆安装在钻机上，钻杆穿过钻屑除尘器同轴向伸入到预留导向管内，钻孔测距仪固定设置在钻机上，钻孔测距仪的测试部与钻杆外圆表面接触。


2.根据权利要求1所述的一种井下钻孔测距、防尘定点取样装置，其特征在于：钻机包括钻机本体、底座、液压支架和减震支撑轮，钻机本体安装在底座上，减震支撑轮安装在底座底部的四周，液压支架设置在底座的底部。


3.根据权利要求1所述的一种井下钻孔测距、防尘定点取样装置，其特征在于：防尘导流罩包括罩壳、导流管和取样管，罩壳的相对两侧开设有用于穿过预留导向管的通孔，罩壳上设有用于封堵通孔并与钻杆滑动密封配合的带毛毡密封圈，导流管竖向设...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨通，韩宜村，吴锦旗，张露伟，卫彦昭，刘军，王立国，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：新型
国别省市：河南;41