本发明专利技术属于煤矿坑道取芯技术领域，具体涉及一种新型井下煤层密闭取芯装置，包括肋骨钻杆组装件、尾部轴承组、电机筒组件和取样筒组件，肋骨钻杆组装件由肋骨钻杆、尾部钻杆接头和头部钻杆接头组成；尾部轴承组安装在尾部钻杆接头的内部，用于在肋骨钻杆钻进时保护内部结构不会发生相对转动，从而保证取样筒的稳定性；电机筒组件安装在肋骨钻杆的内部，用于为取样筒组件中的中心轴动作提供动力。本发明专利技术通过取样筒内置传感器和贴于钻杆外部的传输线路，实现对井下煤层气进行长距离远程监测，降低煤样泄露瓦斯气体的可能性；多层密封以及轴承组对取样主体的保持作用，保证取样筒内气体气压维持在恒定状态，使取样结果更加准确。使取样结果更加准确。使取样结果更加准确。
【技术实现步骤摘要】
新型井下煤层密闭取芯装置
[0001]本专利技术属于煤矿坑道取芯
，具体涉及一种新型井下煤层密闭取芯装置。
技术介绍
[0002]我国绿色煤炭资源量有限，实施煤炭精准智能开采是未来绿色采矿的必由之路，其中地质保障技术体系是重要的基础。煤矿瓦斯灾害防治是矿井安全生产的重点和难点，其核心是煤层瓦斯含量与压力的精准测定。目前含瓦斯煤层或煤矿取样普遍采用开放式或球阀密闭式取芯技术，取芯效率低，且瓦斯容易损失、测量时效性差，难以保证瓦斯含量与压力数据的准确性与有效性，不能有效评估煤层风险特征指标以指导工程实践。
[0003]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。
[0004]对于煤层坑道取芯，公开号为CN204646157U的专利说明书中公开了一种煤层气绳索取芯装置，该装置使用绳索提升/下放取芯器，同时需要为取芯装置通入压缩空气，驱动取芯装置动作。公开号为CN107905752A的专利说明书公开了一种取芯器，该装置也是使用绳索提升/下放取芯器，同时取芯装置需要依靠水压驱动取芯装置动作。为了进一步实现对煤层的保压取芯，公开号为CN201811862U的专利说明书中公开了一种煤样取样器，其依靠粘液、真空装置进行样品的保压取芯，上述装置中均存在流体介质，会对煤层岩芯造成一定的污染，并影响含水率等参数的测定。公开号为CN104453759B的专利说明书公开了一种地面钻井煤层气、岩层气含量测试密闭取心装置，该装置依靠样品自身推动作用打开启动割心密封球阀，结构较为复杂，对于不同的煤层需要更换不同的配件来实现切割，操作不易，工作效率较低。
[0005]因此，有必要提供一种新型井下煤层密闭取芯装置。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于克服传统技术中存在的上述问题，提供一种新型井下煤层密闭取芯装置。
[0007]为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术是通过以下技术方案实现：
[0008]本专利技术提供一种新型井下煤层密闭取芯装置，包括：
[0009]肋骨钻杆组装件，所述肋骨钻杆组装件由肋骨钻杆、尾部钻杆接头和头部钻杆接头组成；所述肋骨钻杆的两端处分别设有便于安装钻杆接头的钻头安装座；
[0010]尾部轴承组，所述尾部轴承组安装在尾部钻杆接头的内部，所述尾部轴承组用于在肋骨钻杆钻进时保护内部结构不会发生相对转动，从而保证取样筒的稳定性；
[0011]电机筒组件，所述电机筒组件安装在肋骨钻杆的内部，用于为取样筒组件中的中
心轴动作提供动力；
[0012]取样筒组件，所述取样筒组件安装在肋骨钻杆的内部，所述取样筒组件包括中心轴、尾部盖板、尾部密封圈、尾部旋转门、取样筒、头部旋转门、头部密封圈、头部盖板和后螺母挡圈，所述取样筒的内部设有便于安装中心轴的中空轴套，所述取样筒的头端开设有头部取样口，尾端开设有尾部取样口，所述中心轴上安装有尾部盖板、尾部旋转门、头部旋转门、头部盖板和后螺母挡圈。
[0013]进一步地，上述新型井下煤层密闭取芯装置中，所述尾部轴承组包括通风轴承座、前螺母挡圈、轴承支架和圆锥滚子轴承组，所述通风轴承座的内部通过钩爪架安装有轴承支架，所述轴承支架支撑有圆锥滚子轴承组，所述圆锥滚子轴承组的尾端外侧安装有防止其轴向位移的前螺母挡圈。
[0014]进一步地，上述新型井下煤层密闭取芯装置中，所述电机筒组件包括电机筒、电池、直流电机和电机筒盖板，所述电机筒的内腔中安装有电池、直流电机，所述电机筒的内腔开口处安装有电机筒盖板，所述直流电机的输出轴贯穿电机筒盖板并经套筒联轴器与中心轴的端部固定。
[0015]进一步地，上述新型井下煤层密闭取芯装置中，所述电机筒的尾端与勾爪架通过螺纹连接，所述电机筒的尾端中心处设有伸入圆锥滚子轴承组的中空穿线轴，中空穿线轴上安装有防止其轴向位移的支撑挡圈，所述中空穿线轴的内腔作为通线、通气的通道。
[0016]进一步地，上述新型井下煤层密闭取芯装置中，所述尾部盖板的外侧螺纹连接有通风支撑管，所述肋骨钻杆内壁之间安装有与通风支撑管配合的支撑轴承，所述套筒联轴器的一端与电机筒盖板固定，另一端与取样筒的中空轴套之间安装有防尘深沟球轴承，所述套筒联轴器通过贯穿自身的销钉实现与中心轴的固定，所述尾部盖板、电机筒盖板、通风支撑管、套筒联轴器、防尘深沟球轴承共同构成通风连接组件。
[0017]进一步地，上述新型井下煤层密闭取芯装置中，所述尾部盖板设置在尾部旋转门的外侧且两者之间安装有尾部密封圈，所述头部盖板设置在头部旋转门的外侧且两者之间安装有头部密封圈。
[0018]进一步地，上述新型井下煤层密闭取芯装置中，所述尾部旋转门、头部旋转门需要在三个工作状态下进行相应角度的转动，设定初始装配位置的两个门都在0
°
位置，观测角度为从取样筒尾部到头部的方向，以逆时针转动为转动正方向；
[0019]在初始位置时，尾部旋转门单个槽口圆心分别在90
°
和135
°
，取样筒的头部取样口角度为45
°
到225
°
；
[0020]当开始取样时，控制中心轴13转动45
°
，使尾部旋转门18为闭合状态，头部旋转门为全开状态；
[0021]当取样结束时，控制中心轴13再转动180
°
，与初始角度相差225
°
，使头尾两部分的旋转门都是密封状态。
[0022]进一步地，上述新型井下煤层密闭取芯装置中，所述头部钻杆接头安装有煤样切削机构。
[0023]进一步地，上述新型井下煤层密闭取芯装置中，所述尾部旋转门、头部旋转门由铜基石墨自润滑材料制成。
[0024]进一步地，上述新型井下煤层密闭取芯装置中，所述电机筒的内部安装有集成远
程控制模块的控制芯片；所述取样筒的内壁上安装有贴片式的温度传感器、湿度传感器、压力传感器；所述电池、温度传感器、湿度传感器、压力传感器、直流电机均与控制芯片连接，所述控制芯片通过集成的远程控制模块与远程后端进行无线通信。
[0025]本专利技术的有益效果是：
[0026]1、本专利技术能够实现对煤样的长距离定点取样，并能通过不替换钻头钻杆的情况下使钻进取样同时进行，大幅缩短了取样时间。取样筒和钻杆为双层结构，当取样完成，可使钻杆留在钻孔内，单独将取样筒提出，下一次取样时，再用新的取样筒下放到钻杆内部，从而实现对不同深度的煤样进行多次采集检测，降低了煤样在钻孔内解析瓦斯气体的时间，使取样效果更好。
[0027]2、本专利技术通过取样筒内置传感器和贴于钻杆外部的传输线路，实本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.新型井下煤层密闭取芯装置，其特征在于，包括：肋骨钻杆组装件，所述肋骨钻杆组装件由肋骨钻杆、尾部钻杆接头和头部钻杆接头组成；所述肋骨钻杆的两端处分别设有便于安装钻杆接头的钻头安装座；尾部轴承组，所述尾部轴承组安装在尾部钻杆接头的内部，所述尾部轴承组用于在肋骨钻杆钻进时保护内部结构不会发生相对转动，从而保证取样筒的稳定性；电机筒组件，所述电机筒组件安装在肋骨钻杆的内部，用于为取样筒组件中的中心轴动作提供动力；取样筒组件，所述取样筒组件安装在肋骨钻杆的内部，所述取样筒组件包括中心轴、尾部盖板、尾部密封圈、尾部旋转门、取样筒、头部旋转门、头部密封圈、头部盖板和后螺母挡圈，所述取样筒的内部设有便于安装中心轴的中空轴套，所述取样筒的头端开设有头部取样口，尾端开设有尾部取样口，所述中心轴上安装有尾部盖板、尾部旋转门、头部旋转门、头部盖板和后螺母挡圈。2.根据权利要求1所述的新型井下煤层密闭取芯装置，其特征在于：所述尾部轴承组包括通风轴承座、前螺母挡圈、轴承支架和圆锥滚子轴承组，所述通风轴承座的内部通过钩爪架安装有轴承支架，所述轴承支架支撑有圆锥滚子轴承组，所述圆锥滚子轴承组的尾端外侧安装有防止其轴向位移的前螺母挡圈。3.根据权利要求2所述的新型井下煤层密闭取芯装置，其特征在于：所述电机筒组件包括电机筒、电池、直流电机和电机筒盖板，所述电机筒的内腔中安装有电池、直流电机，所述电机筒的内腔开口处安装有电机筒盖板，所述直流电机的输出轴贯穿电机筒盖板并经套筒联轴器与中心轴的端部固定。4.根据权利要求3所述的新型井下煤层密闭取芯装置，其特征在于：所述电机筒的尾端与勾爪架通过螺纹连接，所述电机筒的尾端中心处设有伸入圆锥滚子轴承组的中空穿线轴，中空穿线轴上安装有防止其轴向位移的支撑挡圈，所述中空穿线轴的内腔作为通线、通气的通道。5.根据权利要求4所述的新型井下煤层密闭取芯装置，其特征在于：所述尾部盖板的外侧螺纹连接有通风支撑管，所述肋骨钻杆内壁之间安装有与通风支撑管配合的支撑轴承，所述套...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛生，王乐凡，郑晓亮，刘萍，申晨，金刚，刘维波，张思航，周靖壹，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：
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