[發明專利]煤樣隨鉆定點采集裝置

在審

• 申請號: 201710657398.X
• 申請日: 2017-08-03
• 公開（公告）號: CN107228775A
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 張廣江;祝亞東;周霞;王坤
• 申請（專利權）人: 河南霞光礦山設備有限公司
• 主分類號: G01N1/08
• 分類號: G01N1/08
• 代理公司: 鄭州德勤知識產權代理有限公司41128
• 代理人: 黃軍委

技術領域

本發明涉及一種煤樣采集設備，具體的說，涉及了一種煤樣隨鉆定點采集裝置。

背景技術

目前煤礦井下煤層瓦斯含量直接測定時所采用取樣方法多種多樣，應用最普遍就是通過鉆具正常切削，鉆桿或風力排風，操作者在鉆孔孔口接收出來的煤粉，進行現場解釋，然后送至瓦斯含量測試室進行測試。

這種采集方法存在以下弊端：1、采集的煤樣受風力、鉆桿的多次碾壓，瓦斯的損失量較大；2、靠風力排粉或螺旋排粉等方式，采集的煤樣位置不確定，或者摻假較多；3、煤樣在空氣中暴露時間較長，與空氣相混合，影響到煤樣的真實性。

為解決上述問題，市場上出現了另一種采集產品，產品由能封閉的取芯鉆具組成，操作過程是，首先用普通鉆桿施工到取芯地點，然后退鉆、更換鉆頭為取芯鉆具，再送至取芯點，取出煤芯。

但是這種采集手段仍然存在諸多問題，具體包括：1、摻假較多、重新向孔內送取樣器的方式導致采集的煤樣大多是途中的煤粉；2、同樣存在煤樣在空氣中暴露時間較長，與空氣相混合，影響到煤樣的真實性的問題；3、先打成孔，后更換鉆具，再次送入時鉆具可能會改變原來的方向，送不到原定取樣點；4、在取樣點取出煤樣后要關閉排粉介質，而退鉆過程中，可能會因為煤粉屯積導致鉆桿壓死，丟掉取樣器和鉆桿等。

《地勘時期煤層瓦斯含量測定方法》GB/T23249-2009明確定義“煤層瓦斯含量---在原始狀態下，單位質量或單位體積煤體中所含有的甲烷及重烴氣體量”同時也重點強調了“原始狀態下”。另外壓力損失的計算采用：煤樣開始暴露一段時間內V0與T呈直線關系，即：

V0=a+bT

綜合上述的問題，導致采集過程和結果存在操作誤差和視覺誤差，隨著暴露時間越長，產生的誤差也越大，樣品的就不具備其真實性。

為了解決以上存在的問題，人們一直在尋求一種理想的技術解決方案。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，從而提供一種設計科學、隨鉆定點取樣、及時密封、暴露時間短、真實性強的煤樣隨鉆定點采集裝置。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：一種煤樣隨鉆定點采集裝置，包括組合鉆頭和鉆桿，所述鉆桿包括筒狀的外殼體、僅前端開口的采集腔體、壓力腔體、一級壓力閥和二級壓力彈簧，所述采集腔體通過所述二級壓力彈簧同軸設置在所述外殼體中并可沿所述外殼體的軸向往復運動，所述采集腔體尾端與所述外殼體尾端密封滑動配合，所述采集腔體的開口通過一球閥封口，所述一級壓力閥承壓打開后連通所述壓力腔體，所述壓力腔體的前端由一活塞密封，所述活塞通過傳動機構驅動所述球閥轉動以便啟閉所述采集腔體的開口；

所述組合鉆頭為活動鉆頭，所述采集腔體相對所述外殼體向前移動的過程中，所述活動鉆頭在所述采集腔體的推力下逐步打開使得采集腔體外露。

基上所述，所述外殼體的內側壁、所述采集腔體的外側壁和所述活塞圍成所述的壓力腔體。

基上所述，所述采集腔體的尾端通過所述壓力閥的閥座密封，所述壓力閥的閥芯沿所述采集腔體尾端的側壁滑動設置，所述閥芯通過一級壓力彈簧連接所述閥座，所述采集腔體尾端的側壁上開設連通所述壓力腔體的通孔，所述閥芯上對應所述通孔開設連通閥芯流道的出口。

基上所述，所述傳動機構包括連接所述活塞的齒條和與所述齒條嚙合的齒輪，所述齒輪和所述球閥同軸固定。

基上所述，所述組合鉆頭包括一鉆進鉆頭，所述鉆進鉆頭的一側鉸接在所述外殼體上，所述鉆進鉆頭的中部與所述采集腔體的前端鉸接或抵接。

基上所述，所述組合鉆頭還包括一取芯鉆頭，所述取芯鉆頭設置在所述采集腔體的前端，所述取芯鉆頭上開設穿孔連通所述采集腔體內部。

基上所述，所述外殼體首尾兩端的內側設有凸臺，所述凸臺內側安裝密封圈，所述采集腔體與所述密封圈滑動配合，所述采集腔體的尾端設置一擋邊，所述二級壓力彈簧的兩端分別設置在采集腔體的擋邊上和所述外殼體尾端的凸臺上。

基上所述，所述壓力腔體為獨立結構，所述壓力腔體位于所述外殼體外部或所述外殼體和所述采集腔體之間。

基上所述，所述組合鉆頭包括一鉆進鉆頭，所述鉆進鉆頭包括左半部和右半部，所述左半部鉸接在所述外殼體的左側，所述右半部鉸接在所述外殼體的右側，所述采集腔體的前端分別鉸接或抵接所述前半部的中部和所述右半部的中部，所述左半部和所述右半部中部對接后形成所述鉆進鉆頭。

基上所述，所述外殼體的尾端為壓力管連接部，所述一級壓力閥的閥芯和所述采集腔體的尾端對應所述壓力管連接部設置。