[发明专利]一种煤层钻孔保压取样装置

说明书

本发明公开了一种煤层钻孔保压取样装置，包括外筒组件、内筒组件、钻头组件、控制执行组件；所述内筒组件包括具有内筒筒体的存样组件、设置于内筒筒体前端在前后移动过程中打开或关闭内筒筒体的球阀开关组件；所述钻头组件位于球阀开关组件的前端，所述控制执行组件位于存样组件的后端以推动存样组件前移或复位进而使球阀开关组件在前移中打开或在复位中关闭；所述钻头组件最少包括可以打开或关闭的取样钻头，所述取样钻头包括中空的钻头本体，铰接在钻头本体前端周部的旋转取样钻头，固定在钻头本体前端的固定取样钻头。本装置快速准确，操作简单可靠，满足取样前取芯筒密闭、取样时开启、取样后再次密闭的效果。

技术领域

本发明涉及煤样采集领域，尤其涉及一种煤层钻孔保压取样装置。

背景技术

煤层瓦斯含量是衡量煤层瓦斯赋存情况的一个重要指标，是预测矿井瓦斯涌出量、指导煤矿瓦斯抽采设计、进行瓦斯治理效果评判的重要参考依据。

目前，煤层瓦斯含量测定方法主要有间接法和直接法。间接法是根据实测的煤层瓦斯压力、煤的吸附常数、工业分析等参数，用朗格缪尔公式计算煤层瓦斯含量。该方法测试周期较长，成本较高，煤矿现场较少采用。在实际煤层瓦斯含量测定中主要采用直接法，直接法是通过在孔口接取煤屑或在孔底钻取煤芯取样，测定和计算取样过程的瓦斯损失量、解吸瓦斯量和残存瓦斯量，这三者之和为煤层瓦斯含量。孔口接取煤屑通过向孔内压风排煤粉的方式完成，工艺简单，易于操作，但孔壁残余煤粉对取样准确性的影响较大、煤样完整度较差，特别是在松软煤层或者钻孔深度较大情况下，孔壁残余煤粉对含量的准确性影响更大。该取样方式不能保证取得规定深处的煤样，主要用于浅孔取煤样测定瓦斯含量。钻取煤芯测定瓦斯含量方法是指先用钻机开孔到预定深度，再换上取样器钻取煤芯，取样器一般包括取芯筒和与取芯筒配套的取样钻头，现有取样器一般为敞口式，普遍难以满足取样前取芯筒密闭、取样时开启、取样后再次密闭的密闭保压取样要求，使得将取样器敞口送入钻孔的过程中容易在到达孔底取样前将孔中的碎煤、岩屑灌入取样筒中，使取样器中取到的样品含有大量的钻孔返渣，钻孔越深，样品中的渣块越多，有效采样越少，且由于退钻过程中不能密闭，煤样暴露造成煤样解析出的瓦斯损失量难以计量，影响煤样瓦斯含量的测定准确度，导致测定的煤层瓦斯含量测定结果存在较大的误差，不利于瓦斯防治措施的制定与实施。尤其在进行取样深度大于30米的钻孔取样时，取样深度越大，返钻过程煤样暴露时间越长，瓦斯损失量越大。

因此，有必要研究一种取样装置来解决上述问题。

发明内容

本发明目的是针对上述问题，提供一种快速准确，操作简单可靠，满足取样前取芯筒密闭、取样时开启、取样后再次密闭的的煤层钻孔保压取样装置。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种煤层钻孔保压取样装置，包括具有中空内腔的外筒组件和设置在外筒组件内腔且可相对于外筒组件前后滑动的内筒组件，设置于外筒组件前端的钻头组件，设置于外筒组件后端的控制执行组件；所述内筒组件包括具有内筒筒体的存样组件、设置于内筒筒体前端在前后移动过程中打开或关闭内筒筒体的球阀开关组件；所述钻头组件位于球阀开关组件的前端，所述控制执行组件位于存样组件的后端以推动存样组件前移或复位进而使球阀开关组件在前移中打开或在复位中关闭；

所述钻头组件最少包括可以打开或关闭的取样钻头，所述取样钻头包括中空的钻头本体，铰接在钻头本体前端周部的旋转取样钻头，固定在钻头本体前端的固定取样钻头；

在钻进时，控制执行组件不工作，固定取样钻头工作，旋转取样钻头堵住钻头本体空腔的入口处，球阀开关组件关闭；取样钻进时，所述控制执行组件工作推动存样组件、球阀开关组件前移，球阀开关组件打开，旋转取样钻头向外周旋转打开，钻头本体、球阀开关组件、内筒筒体贯穿连通，将切削的煤样导入到内筒筒体内；当控制执行组件向后复位时，存样组件、球阀开关组件向后移动，所述旋转取样钻头向中心方向旋转关闭，球阀开关组件关闭并密封内筒筒体，完成取样。