CN215949369U - 一种地质前探钻孔空芯钻具取煤装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种地质前探钻孔空芯钻具取煤装置，包括取芯钻头和储煤套管，取芯钻头与储煤套管均是上下开口式的空心结构，储煤套管的上端与钻杆连接，下端与取芯钻头连接，且储煤套管的中心线与取芯钻头的中心线在同一直线上，储煤套管内设置有锥形筒，锥形筒的中心线与储煤套管的中心线在同一直线上，锥形筒外壁与储煤套管内壁之间形成储煤空间，锥形筒的上下两端均是开口式结构或者是上端封闭下端开口式结构，所述锥形筒的底部通过第一固定环或第二固定环设置在所述储煤套管的内部下端，所述锥形筒的底部设置在所述第一固定环或第二固定环的上端面上。本实用新型能够快速进行媒体的取样，操作简单，使用方便。

Description

一种地质前探钻孔空芯钻具取煤装置

技术领域

本实用新型涉及一种取煤装置，特别是涉及一种地质前探钻孔空芯钻具取煤装置。

背景技术

在煤层采掘之前，要对采掘区域内的煤层进行取煤样，测定掘进前方煤层原始瓦斯含量、原始瓦斯压力等，以防止误揭煤事故发生；此前，矿瓦斯地质超前探取煤样的工艺为“首先采用水排粉方法，利用钻头配导正器钻进，下套管，安装孔口防喷装置后使用钻头钻进，见煤后拔杆更换钻头，改为风排粉，利用风压将孔底煤粉通过钻杆与孔壁间的缝隙吹出，进行取煤样；”但对于煤层较松软，孔壁裂隙较发育的区域，裂隙水常导入孔内，松软煤粉在风压的作用下，外移过程中经常遇到裂隙水，易形成煤团、煤泥，导致经常出现钻孔成孔后却无法取到煤样的大难题，既费工费时，又无法获得瓦斯地质资料。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：克服有技术的不足，提供一种操作方便，使用简单的地质前探钻孔空芯钻具取煤装置。

本实用新型为解决技术问题所采取的技术方案是：

一种地质前探钻孔空芯钻具取煤装置，包括取芯钻头和储煤套管，所述取芯钻头与所述储煤套管均是上下开口式的空心结构，所述储煤套管的上端与钻杆连接，下端与所述取芯钻头连接，且所述储煤套管的中心线与所述取芯钻头的中心线在同一直线上，所述储煤套管内设置有锥形筒，所述锥形筒的中心线与所述储煤套管的中心线在同一直线上，所述锥形筒外壁与所述储煤套管内壁之间形成储煤空间。

所述锥形筒的上下两端均是开口式结构，所述锥形筒的底部通过第一固定环固定在所述储煤套管的内部下端。

进一步的，所述锥形筒的底部设置在所述第一固定环的上端面上。

所述第一固定环的外径与所述储煤套管的内径相匹配，所述第一固定环的外壁与所述储煤套管的内壁之间能够相对滑动，但并没有缝隙，所述第一固定环设置在所述储煤套管的内部下端，所述第一固定环侧壁上设置有第一螺栓孔，所述储煤套管的侧壁上与所述第一固定环相对应处设置有与所述第一螺栓孔相对应的贯穿所述储煤套管侧壁的第二螺栓孔，所述储煤套管利用第一沉头螺栓通过所述第一螺栓孔和所述第二螺栓孔与所述第一固定环连接在一起。

另外，所述锥形筒的底部还可以通过第二固定环固定在所述储煤套管的内部下端，且此时的所述锥形筒由至少四个大小相等的弧形叶片构成，每个所述弧形叶片的底部均与所述第二固定环的上端面铰接连接，每个所述弧形叶片的顶端均指向所述储煤套管的中心线，且与所述储煤套管的中心线在同一条直线上，且每个所述弧形叶片之间紧密接触，形成一个上端面封闭，下端面开口的锥形筒。

所述第二固定环的外径与所述储煤套管的内径相匹配，所述第二固定环的外壁与所述储煤套管的内壁之间能够相对滑动，但并没有缝隙，所述第二固定环设置在所述储煤套管的内部下端，所述第二固定环侧壁上设置有第三螺栓孔，所述储煤套管的侧壁上与所述第二固定环相对应处设置有与所述第三螺栓孔相对应的贯穿所述储煤套管侧壁的第二螺栓孔，所述储煤套管利用第一沉头螺栓通过所述第二螺栓孔和所述第三螺栓孔与所述第二固定环连接在一起。

对于由多个弧形叶片组成的锥形筒，在储煤套管内部位于所述第二固定环的上方位置处还设置有第三固定环，所述第三固定环上设置有第四螺栓孔以及贯穿所述第三固定环侧壁的穿行孔，所述穿行孔指向所述第三固定环的圆心，所述储煤套管的侧壁上与所述第三固定环相对应处设置有与所述第四螺栓孔相对应的贯穿所述储煤套管侧壁的第五螺栓孔，所述储煤套管利用第二沉头螺栓通过所述第四螺栓孔和所述第五螺栓孔与所述第三固定环连接在一起。

所述穿行孔与所述弧形叶片一一对应，所述穿行孔内设置有弹性件，所述弹性件一端固定在所述穿行孔内，另一端伸出所述穿行孔后与所述弧形叶片连接。

所述弹性件包括空心限位杆、压缩弹簧和T型导杆，所述空心限位杆一端为开口式结构，另一端设置有挡板，所述挡板上设置有通孔，所述压缩弹簧一端与封板连接，另一端与所述T型导杆的宽面连接，所述T型导杆的窄面从所述空心限位杆开口端穿进，从通孔内穿出，T型导杆的宽面尺寸大于所述通孔尺寸，所以T型导杆的宽面留在空心限位杆内，压缩弹簧的尺寸与空心限位杆内的尺寸向匹配，所以压缩弹簧留在空心限位杆内，封板的尺寸大于所述空心限位杆开口端尺寸，所以封板留在空心限位杆外部，并利用螺栓将封板和空心限位杆固定在一起，所述T型导杆能够在通孔内来回滑动。

所述穿行孔包括三部分，分别为封板孔、限位杆孔和导杆孔，且封板孔、限位杆孔和导杆孔为一个整体，所述导杆孔设置在所述第三固定环上面向第三固定环环心的一侧，用于T型导杆穿出后与弧形板连接，且T型导杆能够在所述导杆孔内来回滑动，所述封板孔设置在所述第三固定环上背离第三固定环环心的一侧，用于将封板通过第三沉头螺栓固定在封板孔内，限位杆孔位于所述封板孔和导杆孔之间，用于放置空心限位杆。

每个所述弧形叶片上与所述T型导杆对应处均设置有限位槽，所述T型导杆穿出所述导杆孔的一侧与所述限位槽连接，此时，压缩弹簧处于微压缩状态，以使每个弧形叶片均在微压力的状态下，保持锥形形态，使锥形筒上部闭合。

随着钻头的推进，不断有煤从取芯钻头下端开始向储煤套管挤压，在越来越多的煤的压力作用下，会使煤的压力大于压缩弹簧的微压力，从而打开锥形筒的上部，使煤进入储煤套管内，此时，压缩弹簧处于强压缩状态，在储煤套管装满后，向上拔钻杆，在向上拔钻杆的过程中，锥形筒下部的挤压力消失，在压缩弹簧的作用下，所有的弧形叶片均向锥形筒中心线防线闭合，直至形成上部闭合的锥形筒形状，此时，储煤套管的下部密封，储煤套管内的煤留存在储煤套管内，随钻杆的退出，煤样被提取出来。

本实用新型的积极有益效果是：

本实用新型中在储煤套管内通过固定环设置有锥形筒，结构简单，且使用方便，能够根据取煤量的多少以及钻孔的大小，对储煤套管进行精确加工；且本实用新型不需要使用风压，不受裂隙水的影响，直接从煤层进行钻孔取煤，取煤后，煤样留存在储煤套管内，在钻杆到达地面之前，与钻孔内外界不接触。

附图说明

图1 是本实用新型一种地质前探钻孔空芯钻具取煤装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例1中储煤套管的结构示意图；

图3是图2的剖视图；

图4是图2中第一固定环的结构示意图；

图5是本实用新型实施例2中储煤套管的结构示意图；

图6是图5的剖视图；

图7是图5中第二固定环的结构示意图；

图8是图5中第三固定环的结构示意图；

图9是本实用新型实施例2中弹性件的结构示意图；

图10是本实用新型实施例2中弹性件放置在穿行孔后的结构示意图；

图11是本实用新型实施例2中弧形叶片的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的解释和说明：

参见图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10和图11，图中：1-取芯钻头，2-储煤套管，3-锥形筒，4-储煤空间，5-第一固定环，6-第一螺栓孔，7-第一沉头螺栓，8-第二固定环，9-弧形叶片，10-第三螺栓孔，11-第三固定环，12-第四螺栓孔，13-钻杆，14-第二沉头螺栓，15-空心限位杆，16-压缩弹簧，17-T型导杆，18-挡板，19-封板，20-导杆孔，21-限位杆孔，22-封板孔，23-第三沉头螺栓，24-限位槽。

实施例1：一种地质前探钻孔空芯钻具取煤装置，包括取芯钻头1和储煤套管2，取芯钻头1与储煤套管2均是上下开口式的空心结构，储煤套管2的上端和下端均设置有外螺纹，其上端通过外螺纹与钻杆13螺纹连接，下端通过外螺纹与取芯钻头1螺纹连接，且储煤套管2的中心线与取芯钻头1的中心线在同一直线上，储煤套管2内设置有锥形筒3，锥形筒3的中心线与储煤套管2的中心线在同一直线上，锥形筒3外壁与储煤套管2内壁之间形成储煤空间4。

锥形筒3的上下两端均是开口式结构，锥形筒3的底部设置在第一固定环5的上端面上。

第一固定环5的外径与储煤套管2的内径相匹配，第一固定环5的外壁与储煤套管2的内壁之间能够相对滑动，但并没有缝隙，第一固定环5设置在储煤套管2的内部下端，第一固定环5侧壁上设置有第一螺栓孔6，储煤套管2的侧壁上与第一固定环5相对应处设置有与第一螺栓孔6相对应的贯穿储煤套管2侧壁的第二螺栓孔，储煤套管2利用第一沉头螺栓7通过第一螺栓孔6和第二螺栓孔与第一固定环5连接在一起。

使用的时候，先利用钻杆13钻头钻进，在达到煤层后，取出钻杆13，卸掉钻头，安装本装置，本装置随钻杆13进入钻孔，到达煤层时，取芯钻头1快速切割煤体，没切割后的煤体从取芯钻头1下端开始向储煤套管2挤压，通过锥形筒3上部的开口进入储煤套管2，储煤套管2内的煤留存在储煤套管2内的储煤空间4内，在完成取样后，随钻杆13的退出，煤样被提取出来。

实施例2：一种地质前探钻孔空芯钻具取煤装置，包括取芯钻头1和储煤套管2，取芯钻头1与储煤套管2均是上下开口式的空心结构，储煤套管2的上端和下端均设置有外螺纹，其上端通过外螺纹与钻杆13螺纹连接，下端通过外螺纹与取芯钻头1螺纹连接，且储煤套管2的中心线与取芯钻头1的中心线在同一直线上，储煤套管2内设置有锥形筒3，锥形筒3的中心线与储煤套管2的中心线在同一直线上，锥形筒3外壁与储煤套管2内壁之间形成储煤空间4。

锥形筒3的底部通过第二固定环8固定在储煤套管2的内部下端，且此时的锥形筒3由四个大小相等的弧形叶片9构成，每个弧形叶片9的底部均与第二固定环8的上端面铰接连接，每个弧形叶片9的顶端均指向储煤套管2的中心线，且与储煤套管2的中心线在同一条直线上，且每个弧形叶片9之间紧密接触，形成一个上端面封闭，下端面开口的锥形筒3。

第二固定环8的外径与储煤套管2的内径相匹配，第二固定环8的外壁与储煤套管2的内壁之间能够相对滑动，但并没有缝隙，第二固定环8设置在储煤套管2的内部下端，第二固定环8侧壁上设置有第三螺栓孔10，储煤套管2的侧壁上与第二固定环8相对应处设置有与第三螺栓孔10相对应的贯穿储煤套管2侧壁的第二螺栓孔，储煤套管2利用第一沉头螺栓7通过第二螺栓孔和第三螺栓孔10与第二固定环8连接在一起。

对于由多个弧形叶片9组成的锥形筒3，在储煤套管2内部位于第二固定环8的上方位置处还设置有第三固定环11，第三固定环11上设置有第四螺栓孔12以及贯穿第三固定环11侧壁的穿行孔13，穿行孔13指向第三固定环11的圆心，储煤套管2的侧壁上与第三固定环11相对应处设置有与第四螺栓孔12相对应的贯穿储煤套管2侧壁的第五螺栓孔，储煤套管2利用第二沉头螺栓14通过第四螺栓孔12和第五螺栓孔与第三固定环11连接在一起。

穿行孔13与弧形叶片9一一对应，穿行孔13内设置有弹性件，弹性件一端固定在穿行孔13内，另一端伸出穿行孔13后与弧形叶片9连接。

弹性件包括空心限位杆15、压缩弹簧16和T型导杆17，空心限位杆15一端为开口式结构，另一端设置有挡板18，挡板18上设置有通孔，挡板18与空心限位杆15为一体化结构，压缩弹簧16一端与封板19连接，另一端与T型导杆17的宽面连接，T型导杆17的窄面从空心限位杆15开口端穿进，从通孔内穿出，T型导杆17的宽面尺寸大于通孔尺寸，所以T型导杆17的宽面留在空心限位杆15内，压缩弹簧16的尺寸与空心限位杆15内的尺寸相匹配，所以压缩弹簧16留在空心限位杆15内，封板19的尺寸大于空心限位杆15开口端尺寸，所以封板19留在空心限位杆15外部，并利用螺栓（图中未画出）将封板19和空心限位杆15固定在一起，T型导杆17能够在通孔内来回滑动。

穿行孔13包括三部分，分别为封板孔22、限位杆孔21和导杆孔20，且封板孔22、限位杆孔21和导杆孔20为一个整体，导杆孔20设置在第三固定环11上面向第三固定环11环心的一侧，导杆孔20的尺寸与T型导杆17的尺寸相匹配，用于T型导杆17穿出后与弧形板连接，且T型导杆17能够在导杆孔20内来回滑动，封板孔22设置在第三固定环11上背离第三固定环11环心的一侧，封板孔22的尺寸与封板19的尺寸相匹配，用于将封板19通过第三沉头螺栓23固定在封板孔22内，封板19 的外端面与第三固定环11的外端面在同一弧形面上，限位杆孔21位于封板孔22和导杆孔20之间，限位杆孔21的尺寸与限位杆的尺寸相匹配，用于放置空心限位杆15。

每个弧形叶片9上与T型导杆17对应处均设置有限位槽24，T型导杆17穿出导杆孔20的一侧与限位槽24连接，此时，压缩弹簧16处于微压缩状态，以使每个弧形叶片9均在微压力的状态下，保持锥形形态，使锥形筒3上部闭合。

使用的时候，先利用钻杆13钻头钻进，在达到煤层后，取出钻杆13，卸掉钻头，安装本装置，本装置随钻杆13进入钻孔，到达煤层时，取芯钻头1快速切割煤体，没切割后的煤体从取芯钻头1下端开始向储煤套管2挤压，在越来越多的煤的压力作用下，会使煤的压力大于压缩弹簧16的微压力，从而打开锥形筒3的上部，使煤进入储煤套管2内，此时，压缩弹簧16处于强压缩状态，在储煤套管2装满后，向上拔钻杆13，在向上拔钻杆13的过程中，锥形筒3下部的挤压力消失，在压缩弹簧16的作用下，所有的弧形叶片9均向锥形筒3中心线防线闭合，直至形成上部闭合的锥形筒3形状，此时，储煤套管2的下部密封，储煤套管2内的煤留存在储煤套管2内，随钻杆13的退出，煤样被提取出来。

当然，本实用新型创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种地质前探钻孔空芯钻具取煤装置，包括取芯钻头和储煤套管，所述取芯钻头与所述储煤套管均是上下开口式的空心结构，其特征是：所述储煤套管的上端与钻杆连接，下端与所述取芯钻头连接，且所述储煤套管的中心线与所述取芯钻头的中心线在同一直线上，所述储煤套管内设置有锥形筒，所述锥形筒的中心线与所述储煤套管的中心线在同一直线上，所述锥形筒外壁与所述储煤套管内壁之间形成储煤空间。

2.根据权利要求1所述的一种地质前探钻孔空芯钻具取煤装置，其特征是：所述锥形筒的上下两端均是开口式结构，所述锥形筒的底部通过第一固定环固定在所述储煤套管的内部下端，所述锥形筒的底部设置在所述第一固定环的上端面上。

3.根据权利要求2所述的一种地质前探钻孔空芯钻具取煤装置，其特征是：所述第一固定环的外径与所述储煤套管的内径相匹配，所述第一固定环设置在所述储煤套管的内部下端，所述第一固定环侧壁上设置有第一螺栓孔，所述储煤套管的侧壁上设置有第二螺栓孔，所述储煤套管利用第一沉头螺栓通过所述第一螺栓孔和所述第二螺栓孔与所述第一固定环连接在一起。

4.根据权利要求1所述的一种地质前探钻孔空芯钻具取煤装置，其特征是：所述锥形筒的底部通过第二固定环固定在所述储煤套管的内部下端，所述锥形筒由至少四个大小相等的弧形叶片构成，每个所述弧形叶片的底部均与所述第二固定环的上端面铰接连接，每个所述弧形叶片的顶端均指向所述储煤套管的中心线，且与所述储煤套管的中心线在同一条直线上，且每个所述弧形叶片之间紧密接触，形成一个上端面封闭，下端面开口的锥形筒。

5.根据权利要求4所述的一种地质前探钻孔空芯钻具取煤装置，其特征是：所述第二固定环的外径与所述储煤套管的内径相匹配，所述第二固定环设置在所述储煤套管的内部下端，所述第二固定环侧壁上设置有第三螺栓孔，所述储煤套管的侧壁上设置有第二螺栓孔，所述储煤套管利用第一沉头螺栓通过所述第二螺栓孔和所述第三螺栓孔与所述第二固定环连接在一起。

6.根据权利要求5所述的一种地质前探钻孔空芯钻具取煤装置，其特征是：所述储煤套管内部还设置有第三固定环，所述第三固定环上设置有第四螺栓孔以及穿行孔，所述储煤套管的侧壁上与所述第三固定环相对应处设置有第五螺栓孔，所述储煤套管利用第二沉头螺栓通过所述第四螺栓孔和所述第五螺栓孔与所述第三固定环连接在一起。

7.根据权利要求6所述的一种地质前探钻孔空芯钻具取煤装置，其特征是：所述穿行孔与所述弧形叶片一一对应，所述穿行孔内设置有弹性件，所述弹性件一端固定在所述穿行孔内，另一端伸出所述穿行孔后与所述弧形叶片连接。

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