[发明专利]井下定点取样装置及方法

说明书

本发明涉及井下定点取样技术领域，井下定点取样装置，其中双壁钻杆包括套装的内层管和外层管，且内层管和外层管之间具有气体流通间隙，内层管的第一端和外层管的第一端均连接在取样钻头上，且外层管靠近第一端部的位置具有用于连通气体流通间隙和钻孔内空间的通道，内层管的第一端敞开并使内层管内部与钻孔内空间连通，钻机的动力端握持在双壁钻杆管壁上并可通过双壁钻杆驱动组取样钻头转动，风水龙头安装在外层管的第二端并封闭外层管的第二端处的气体流通间隙，风水龙头具有外接端口，该外接端口与气体流通间隙，连通带轴承封孔胶囊用于封闭外层管和钻孔内壁的间隙并对双壁钻杆提供转动支撑。本发明还提出对应的井下定点取样方法。

技术领域

本发明涉及井下定点取样技术领域，特别涉及一种煤矿井下定点取样装置及方法。

背景技术

瓦斯含量的测定需要定点取样，国内外科研人员针对定点取样进行了广泛深入研究，目前取样的手段有：负压引射取煤样、麻花钻杆、岩心管取样、等。负压引射使煤样处在负压状态下，影响了煤样的解吸速度，破坏了煤样的解吸规律，而且受负压大小的影响取样的成功率较低；麻花钻杆取煤样是从麻花钻杆外壁取煤样，煤样从里面向外面流动，贯穿了整个钻孔，受麻花钻杆扰动影响，钻孔壁的煤粉也有可能被磨下，因此煤样详细的取样地点不清，影响了取样的效果，而且麻花钻杆受钻机能力影响取样深度较浅；岩心管取样钻进过程中得更换取样钻头，程序较为复杂，取样时间较长，取出的煤样解吸量较小，测得煤样的瓦斯含量较小。

井下火区位置探测一直是一个难题，找准火区位置有针对性的采取灭火措施，是井下灭火的关键。目前直接探测手段有预埋感温元件和钻孔探测。预埋感温元件元件成本较高，采空区顶板垮落有可能砸坏元件。钻孔探测火区距离较长，取样难度高。

采空区气样的准确采集是判定采空区内气体指标的变化及自燃情况的主要依据。由于采空区内气体流动性差，主要靠气体分子运动及扩散效应移动。目前采用负压取样器和真空泵抽气。负压取样器抽气量较小，所抽气体位置不确定。真空泵也存在抽气量偏小问题。因此，所抽气样并不一定能够反应采空区内气体的真实情况，不利于采空区自然发火指标气体监测。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种井下定点取样装置，同时适用于取煤样、岩样和火区、采空区取气样等。本发明还提供一种井下定点取样方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

在第一个技术方案中，井下定点取样装置，用于在钻孔内取样，井下定点取样装置包括双壁钻杆、取样钻头、带轴承封孔胶囊、风水龙头、钻机和样品收集器，其中双壁钻杆包括套装的内层管和外层管，且内层管和外层管之间具有气体流通间隙，所述内层管的第一端和外层管的第一端均连接在取样钻头上，且外层管靠近第一端部的位置具有用于连通气体流通间隙和钻孔内空间的通道，所述内层管的第一端敞开并使内层管内部与钻孔内空间连通，所述钻机的动力端握持在双壁钻杆管壁上并可通过双壁钻杆驱动组取样钻头转动，所述风水龙头安装在外层管的第二端并封闭外层管的第二端处的气体流通间隙，所述风水龙头具有外接端口，该外接端口与气体流通间隙连通，所述内层管穿过风水龙头，且样品收集器设置在风水龙头的出口端；所述带轴承封孔胶囊安装在外层管位于钻孔内段，带轴承封孔胶囊用于封闭外层管和钻孔内壁的间隙并对双壁钻杆提供转动支撑；

压力流体可通过外接端口、气体流通间隙进入钻孔内，并通过流体压力使钻孔内待取样品由内层管内部引出至样品收集器。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述带轴承封孔胶囊包括封孔胶囊和轴承，其中轴承内圈固定套装在外层管外环面，所述封孔胶囊安装在轴承的外圈，且封孔胶囊可径向膨胀以增大径向面积。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述取样钻头上安装有引射器。。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述样品收集器连接有负压提供装置，该负压提供装置用于对内层管提供内部形成负压。