[发明专利]一种新型煤样采集装置

说明书

技术领域

本发明属于煤矿井下煤样采集设备技术领域，特别涉及一种新型煤样采集装置。

背景技术

煤样采集装置用于煤矿井下瓦斯抽放孔的钻进过程中，对采样点进行煤样采集，通过对采集出的煤样进行实验以测定瓦斯含量，从而对采样点煤层的瓦斯含量有所掌握，为保证钻进过程中人员及设备的安全提供参考数据。

目前，煤样采集装置主要有负压排粉式和采样管直接采集式两种类型。

负压排粉式是通过外接风机对钻杆内腔形成的负压将钻头切割下的煤粉抽出来，该采样方式的特点是无须将钻杆拔出即可采样，并可以随时取样。但是，由于煤粉在钻杆内腔中的活动，使得抽出的煤样颗粒度变小，造成符合瓦斯测定标准的煤样很少，导致煤样采集效率低；另外，该采样方式采用的煤样采集装置成本较高，严重制约了此方法的应用和推广。

采样管直接采集式即是当钻机钻进到设定的采样点时，将钻杆抽出来，拧下切割钻头、换上采样管，然后将采样管推进到采样点进行煤样采集；煤样采集完成后，再把装满煤样的采样管抽出来。由于 此法只需一个采样管，设备简单、成本很低，在煤矿井下采样现场应用较多；其次，从采样点取出的煤样颗粒度完好，一次采样即可满足测定所需标准。但是，依据实践发现，经此法得到的煤样所测瓦斯含量数据不准确、误差极大，不能真正代表采样点煤层的瓦斯含量，究其原因，主要是由于采样管在进给采样时，内腔不能通风，无法对采样刀具进行冷却，造成切割时产生的热量不能及时排出，使得煤样烧结、煤样失去原本性状，失去了测定的意义。

发明内容

本发明提供了一种结构简单、操作简便、煤样采集效率高和煤样符合测定标准的新型煤样采集装置。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种新型煤样采集装置，包括外保护钻杆、内取样钻杆、风路变向机构和钻杆连接机构；所述外保护钻杆包括外保护钻管和外保护钻管前端的刀片；内取样钻杆包括取样钻管和取样钻管前端的取样钻头；风路变向机构包括通气芯轴和通气芯轴外部依次设置的调压螺母、气流换向压簧与气流换向滑套，调压螺母与通气芯轴螺纹配合，气流换向滑套与通气芯轴间隙配合，气流换向滑套一端面上设有通气槽，通气芯轴内腔由前腔和后腔构成，通气芯轴上设有与其后腔相通的导向孔、外出气孔和换向出气孔，通气芯轴上设有与其前腔相通的换向进气孔，气流换向滑套内腔与换向出气孔和换向进气孔相连通；钻杆连接机构包括外螺纹套、内螺纹套和钻杆连接套，钻杆连接套上设有销孔，销孔内设有扭力销，扭力销穿设在通气芯轴的导向孔内；外螺纹套一端与外保护钻管后端固连、另一端与钻杆连接套螺纹连接，内螺纹套外壁与取样钻管螺纹连接、内壁与通气芯轴间隙配合，钻杆连接套与通气芯轴间隙配合，钻杆连接套内端面与气流换向滑套设有通气槽的一端面相顶接。

所述通气芯轴端部设有与其后腔相连通的阶梯孔，阶梯孔内设有挡销，挡销上设有挡销复位弹簧，钻杆连接套内设有与挡销相适应的挡销槽。

所述扭力销为哑铃形。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1、本发明用于煤矿井下瓦斯抽放孔的钻进过程中对煤样的采集，其结构简单，操作简便，使用时分为进给和取样两种工作状态，在进给过程中，由外部气源提供的高压风经钻杆连接套进入通气芯轴的后腔，高压风分为两路，一路通过外出气孔与通气槽到达外保护钻管和取样钻管之间，另一路通过换向出气孔、气流换向滑套的内腔和换向进气孔到达取样钻管内部，使外保护钻管和取样钻管中均有气流通过，可保证刀片的冷却和取样钻管的清洁；当进给到采样点时，取样钻管最先接触煤壁，在进给力的作用下，取样钻管向后移动，并压缩气流换向压簧，风路变向机构动作，气流路线改变，进入取样工作状态；在取样过程中，由外部气源提供的高压风经钻杆连接套进入通气芯轴的后腔，再通过外出气孔与通气槽到达外保护钻管和取样钻管之间，同时气流换向滑套隔断换向出气孔与换向进气孔，阻断高压风进入取样钻管的路径，使外保护钻管中有气流通过，取样钻管中无气流通过，从而保证刀片的冷却和取样钻管的正常取样，可确保煤样采集工作的顺利实施，且煤样采集效率高，煤样符合测定标准。

2、通气芯轴端部设有与其后腔相连通的阶梯孔，阶梯孔内设有挡销，挡销上设有挡销复位弹簧，钻杆连接套内设有与挡销相适应的挡销槽，通气芯轴发生轴向滑动时，挡销在挡销复位弹簧作用下弹出并卡在挡销槽内，对取样过程中的通气芯轴起到限位作用。

附图说明

图1为本发明处于进给状态时的结构示意图；

图2为本发明处于取样状态时的结构示意图；

图3为图1中通气芯轴的结构示意图；

图4为图3中的B向示意图；