[发明专利]煤矿井下用双管取样装置及方法

说明书

本发明公开了煤矿井下用双管取样装置，包括转换接头、取样管体、钻头、封堵球，所述转换接头一端通过取样管体连接有钻头，所述转换接头另一端通过钻杆与外部驱动相连，所述钻杆尾部设有送风器，用于为取样装置供风，所述外部驱动通过驱动所述转换接头带动钻头以其轴线为转轴旋转。本发明中，通过送风器可为取样装置进行供风，通过将取样管体设置为双层中空管状结构，并在转换接头内开设中心风道和侧面风道，可同时满足装置在下钻过程中排渣和取样时钻头端部出风的技术要求，防止出现无风干取并与煤层长时间研磨造成高温的现象，提高了深孔取煤质量的同时，防止了出现内煤层自然的现象，也解决了软碎煤取样困难的技术难题。

技术领域

本发明涉及煤样采集技术领域，更具体涉及煤矿井下用双管取样装置及方法。

背景技术

煤矿井下突出煤层区划、瓦斯基础资料收集、地面区域治理井下考察评价等都需要获取煤样，进而测定瓦斯含量指标。为适应煤矿井下灾害治理透明化的发展需要，充分利用定向钻进精准施工的技术优势，可达到定点取样的目标，针对碎软煤层取样困难的技术难题，如何安全高效地深孔获取煤样是亟需解决的问题。

现有专利公告号为CN102042015A的专利文献公开了一种煤样采集装置及方法，其中，该方法包括：清理钻孔底的杂物；在钻进的过程中，通过设置于侧入式旋转器外壁上的风水管路向双管正压逆流钻杆的内管和外管的间隙吹入压风；钻头将所述压风在钻孔底形成压风涡流，并利用所述压风涡流将所述钻孔底的煤渣从所述内管吹出，以获取煤样。实现了一边用钻头掘进、一边进行煤样采集，且在钻取煤样时无需退钻杆，从而节省了大量的施工时间、以及降低了煤样采集成本，达到了有效进行煤样采集以及精确测定瓦斯含量的目的，进一步避免了由于煤层瓦斯突出的预测效率低，而对煤层掘进施工进度所产生的影响。

但其采用常规岩芯管取煤样，存在取样深度浅，获取煤样少，只能无压风干取等缺点，并且容易因长时间研磨煤层造成高温，影响获取的煤样质量，同时容易引起孔内煤层自燃，产生一氧化碳，安全威胁大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，如何在供风状态下，实现深孔获取煤样，并防止取样干磨造成煤样高温自燃等问题。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：煤矿井下用双管取样装置，包括转换接头、取样管体、钻头、封堵球，所述转换接头一端通过取样管体连接有钻头，所述转换接头另一端通过钻杆与外部驱动相连，所述钻杆尾部设有送风器，用于为取样装置供风，所述外部驱动通过驱动所述转换接头带动钻头以其轴线为转轴旋转；所述转换接头内开设有中心风道和侧面风道，所述取样管体为双层中空管状结构，其两层管壁之间形成环形通道，所述侧面风道进口与中心风道相连通，所述侧面风道出口与环形通道进口相连通；所述中心风道内设有封堵球，所述中心风道朝向取样管体的一端设置有用以限位封堵球的限位结构，所述封堵球阻断中心风道与取样管体中心孔的连通，压风流经钻杆、中心风道并由环形通道排出。

通过送风器可为取样装置进行供风，通过将取样管体设置为双层中空管状结构，并在转换接头内开设中心风道和侧面风道，可同时满足装置在下钻过程中排渣和取样时钻头端部出风的技术要求，防止出现无风干取并与煤层长时间研磨造成高温的现象，提高了深孔取煤质量的同时，防止了出现内煤层自然的现象，也解决了软碎煤取样困难的技术难题。

作为优选的技术方案，所述限位结构为在转换接头的朝向取样管体一端安装有球座，所述球座位于取样管体中心孔内，并开设有球座通孔，所述球座通孔连通中心风道和取样管体中心孔；所述球座通孔朝向转换接头的一端设置有弧面槽，用以限位封堵球，通过球座的设置，可提高封堵效果。

作为优选的技术方案，所述取样管体包括同轴设置的取样内管和取样外管，所述转换接头与取样管体相连的一端成型有第一公螺纹和第二公螺纹，所述第一公螺纹和第二公螺纹分别位于侧面风道出口两侧，所述第一公螺纹与取样外管一端相连，所述第二公螺纹与取样内管一端相连，所述取样内管外径小于取样外管内径。