[发明专利]一种子母钻头定点取样装置

说明书

技术领域

本发明属于煤矿瓦斯突出防治的安全技术领域，主要用于煤层瓦斯抽采和防突效果达标检验时的钻孔取样，具体涉及一种子母钻头定点取芯装置及方法。

背景技术

我国高瓦斯矿井和突出矿井约占矿井总数的48%，我国《煤矿安全规程》和《防治煤与瓦斯突出规定》中要求，高瓦斯矿井在开采前和采掘过程中要对煤层进行瓦斯抽采，并且抽采达标后方可回采。突出矿井要求对有突出危险的煤层区域进行大范围瓦斯预抽，预抽效果检验达标后方可进行采掘作业。无论是高瓦斯矿还是突出矿井，检验煤层瓦斯抽采是否达标的一项重要指标就是煤层瓦斯含量，而检验工作的主要工程内容就是打钻到预定位置采取煤样进行瓦斯含量测定。因此，定点取样技术是高瓦斯矿井和突出矿井瓦斯防治安全工作的关键技术之一，其可靠性是关系到矿井安全生产和从业人员生命安全的保障。

煤层顺层钻孔长度一般为10~300m，定点取样要求精确定位并在最短时间内取出该位置的钻屑煤样，取样时间越短越好，并且要避免混样。

目前，煤层钻孔采样普遍采用两种技术，一种是实芯钻头钻进自然排渣孔口接样，另一种是实芯钻头钻进到预定位置后更换取芯钻头取样。

前者由于自然排渣过程中钻屑运移速度不一，部分钻屑长时间滞留在孔中，造成孔口煤样来源位置和滞留时间均存在较大的差异，形成严重的混样现象。虽然采样前清孔可以缓解这一现象，但由于煤层应力作用使钻孔收缩、孔壁破坏脱落，或者钻杆旋翼对孔壁的剐蹭，特别是当钻孔长度较长时，也会造成严重的混样。

后者由于空芯取样管装满煤样后需要及时退出，因此未达到预定位置时，只能采用普通实芯钻头钻进，到达预定位置后，需要将全部钻杆退出、拆卸，更换空芯取芯钻头后再空进到预定位置取样，这样就多了一道“退钻-更换钻头”的繁琐工序，浪费了大量的时间。在这段时间内，预定取样位置的煤炭长时间暴露于空气中，大量的瓦斯散失到空气中，使采到的煤样与实际情况存在极大的差异，导致采样失败。

因此，对于瓦斯含量测定的采样而言，采样时间是决定采样是否成功的关键因素。

发明内容

针对现有采样技术中难以快速定点取样的问题，本发明旨在提供一种子母钻头定点取芯装置。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种子母钻头定点取样装置，包括取芯管，所述的取芯管包括内层筒和外层筒，取芯管端部设有母钻头，母钻头上间隔固设有钻齿，所述的母钻头上内嵌有子钻头，母钻头横向上设有未贯通母钻头的销孔，子钻头横向上设有贯通子钻头的销孔，母钻头和子钻头通过锁紧装置连接；所述的锁紧装置包括锁紧插销、挡板和牵引杆，锁紧插销穿设于母钻头和子钻头上的销孔内，挡板通过销钉与牵引杆连接，锁紧插销外部套设有插销弹簧，牵引杆的上端穿设于子钻头底部，牵引杆与子钻头底部连接处设有弹簧挡托，弹簧挡托上部设有牵引杆弹簧，牵引杆弹簧套设与牵引杆外部，牵引杆下端连接铁丝，铁丝穿设于钻杆接头中。

母钻头的侧面设有侧向喷水孔。

母钻头上销孔的相对侧设有一小孔。

取芯管的底部设有泄压孔。

所述的母钻头和子钻头上的销孔与外界不相通。

所述的钻齿材质为合金钢。

通过以上技术方案，本发明的有益效果为：本发明提供的子母钻头定点取芯装置以煤层瓦斯抽采效果检验要求定点快速取样为技术条件，不取样时子母钻头锁紧联动钻进，到达预定取样位置时启动解锁装置，母钻头以取样管的形式进行取样，即节约时间，又能准确定位并避免混样，达到了快速定点取样的目的；本发明将传统的取芯管与实芯钻头有机地结合在一起，并实现了由实心钻头向空芯取芯管转换的定点自动切换，与传统取样技术相比，不但做到了定点取样，防止混样，而且省去了退钻-更换钻头的工序和时间，大大缩短了采样时间，保障了采样成功率。

同时本发明提供的子母钻头定点取芯装置简化了打钻工艺，节省了打钻取样时间，节约了大量的劳动力和作业时间，有效地提高了采样成功率。

本发明除钻头外，无需对钻机、钻杆和钻进工艺进行任何改造，不但大大节约了推广应用成本，而且技术适用面宽泛，技术推广前景广阔。

本发明具有操作工艺简单、方便、省工省时和技术适用面宽泛、技术推广前景广阔等优点，它的推广应用，对提高煤层瓦斯抽采效果检验准确性，保证安全生产具有重要的意义。

附图说明

图1为本发明的示意图。

图2为子钻头解锁状态示意图。

图3为子钻头锁紧状态局部图。

图4为子钻头解锁状态局部图。