專利名稱：深孔瓦斯的快速取樣系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種煤層取樣系統(tǒng)，特別設(shè)計一種深孔瓦斯的快速取樣系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前煤礦瓦斯災(zāi)害治理以區(qū)域防治為主、局部措施為補(bǔ)充，區(qū)域瓦斯參數(shù)的快速 測定技術(shù)成為急需解決的問題，因而深孔取樣是需要解決的首要問題。目前深層瓦斯的取 樣方式主要有巖心管取樣、螺旋鉆進(jìn)孔口接煤粉、壓風(fēng)引射取樣等，這些取樣方法都存在 工藝復(fù)雜、取樣時間長和不能定點取樣的問題，嚴(yán)重阻礙了煤層開采的生產(chǎn)效力，制約著生 產(chǎn)力的發(fā)展。針對上述不足，需要研發(fā)一種新的深孔瓦斯取樣裝置，使其能夠快速、準(zhǔn)確的進(jìn)行 取樣，而且工藝簡單，操作方便。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本實用新型的目的是提供一種深孔瓦斯的快速取樣系統(tǒng)，使其能夠快 速、準(zhǔn)確的進(jìn)行取樣，同時簡化工藝，操作簡單。本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種深孔瓦斯的快速取樣系統(tǒng)， 自前向后依次包括取樣鉆頭、螺旋泵、環(huán)形噴嘴噴射器、雙壁鉆桿、雙通道氣水龍頭、鉆機(jī)和 固氣分離器；所述螺旋泵包括轉(zhuǎn)子和定子，轉(zhuǎn)子前端與取樣鉆頭固定連接，定子前端設(shè)置有 擴(kuò)孔鉆頭；還包括接頭套管，螺旋泵的轉(zhuǎn)子和定子均與接頭套管前端固定連接，環(huán)形噴嘴噴 射器設(shè)置在接頭套管內(nèi)，螺旋泵與環(huán)形噴嘴噴射器的中心通孔相連通，環(huán)形噴嘴噴射器與 接頭套管的管壁之間形成環(huán)形通道I，環(huán)形噴嘴噴射器的中心通孔與環(huán)形通道I之間設(shè)置 有氣體噴射孔；所述接頭套管的尾端與雙壁鉆桿前端固定連接，環(huán)形通道I與雙壁鉆桿的 環(huán)形通道II相連通，雙壁鉆桿的中心通道與環(huán)形噴嘴噴射器的中心通孔相連通；所述雙壁 鉆桿的尾端與雙通道氣水龍頭固定連接，所述雙通道氣水龍頭的兩通道分別與雙壁鉆桿的 環(huán)形通道II和中心通道相連通；所述鉆機(jī)夾持在雙壁鉆桿上；所述固氣分離器與雙通道氣 水龍頭的通道II連通。進(jìn)一步，所述環(huán)形噴嘴噴射器包括管體，管體的管壁上設(shè)置有用于回風(fēng)的噴射 孔；進(jìn)一步，所述雙通道氣水龍頭包括內(nèi)管和外管，外管套設(shè)在內(nèi)管上形成一端密封 的環(huán)形空腔，外管的管壁設(shè)置與環(huán)形空腔相連通的通道I和通道II ；進(jìn)一步，所述螺旋泵為自前向后螺距逐漸變大的變距螺旋泵；進(jìn)一步，所述固氣料分離裝置為過濾器。本實用新型的有益效果是采用本實用新型的深孔瓦斯的快速取樣系統(tǒng)進(jìn)行取 樣，取樣過程中，前端取樣鉆頭削落的煤粉通過螺旋泵送入到環(huán)形噴嘴噴射器的前端，在噴 射器的回風(fēng)作用下，噴射器靠近前端鉆頭一側(cè)的空腔位置產(chǎn)生負(fù)壓，利用負(fù)壓將前端空腔 內(nèi)煤粉噴射進(jìn)入雙壁鉆桿的中心通道，煤粉被送入雙壁鉆桿的內(nèi)管后，在回風(fēng)的作用下迅速被送出，最后經(jīng)過固氣分離器進(jìn)行分離后的到所取樣品，采用“螺旋泵一噴射器一雙壁鉆 桿”三級送料方式，能夠滿足煤層深部取樣要求；同時，取樣過程連貫性好，方便快捷；而且， 正常鉆進(jìn)過程中根據(jù)需要，通過對雙通道氣水龍頭的進(jìn)風(fēng)控制，隨時進(jìn)行取樣，實現(xiàn)了任意 定位和準(zhǔn)確定位；另外，采用該系統(tǒng)在取樣過程中不需要封堵鉆孔口，大大簡化了取樣工序。

下面將結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明附圖1為本實用新型深孔瓦斯的快速取樣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為本實用新型深孔瓦斯的快速取樣系統(tǒng)的環(huán)形噴嘴噴射器的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3為本實用新型深孔瓦斯的快速取樣系統(tǒng)的雙通道氣水龍頭結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
附圖1為本實用新型深孔瓦斯的快速取樣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為本實用新 型深孔瓦斯的快速取樣系統(tǒng)的環(huán)形噴嘴噴射器的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3為本實用新型深孔瓦 斯的快速取樣系統(tǒng)的雙通道氣水龍頭結(jié)構(gòu)示意圖；如圖所示，一種深孔瓦斯的快速取樣系 統(tǒng)，自前向后依次包括取樣鉆頭1、螺旋泵2、環(huán)形噴嘴噴射器3、雙壁鉆桿4、雙通道氣水龍 頭5、鉆機(jī)6和固氣分離器7 ；所述螺旋泵包括轉(zhuǎn)子21和定子22，轉(zhuǎn)子21前端與取樣鉆頭 1固定連接，定子22前端設(shè)置有擴(kuò)孔鉆頭22a ；還包括接頭套管8，螺旋泵的轉(zhuǎn)子21和定子 22均與接頭套管8前端固定連接，環(huán)形噴嘴噴射器3設(shè)置在接頭套管8內(nèi)，螺旋泵2與環(huán)形 噴嘴噴射器的中心通孔相連通，環(huán)形噴嘴噴射器與接頭套管的管壁之間形成環(huán)形通道I 9， 環(huán)形噴嘴噴射器的中心通孔與環(huán)形通道I 9之間設(shè)置有氣體噴射孔32 ；所述接頭套管8的 尾端與雙壁鉆桿4前端固定連接，環(huán)形通道I 9與雙壁鉆桿的環(huán)形通道II 41相連通，雙壁 鉆桿的中心通道42與環(huán)形噴嘴噴射器的中心通孔相連通；所述雙壁鉆桿4的尾端與雙通道 氣水龍頭5固定連接，所述雙通道氣水龍頭的兩通道分別與雙壁鉆桿的環(huán)形通道II 41和中 心通道42相連通；所述鉆機(jī)6夾持在雙壁鉆桿4上；所述固氣分離器7與雙通道氣水龍頭 5的通道II 41連通。本實施例中，所述環(huán)形噴嘴噴射器3包括管體31，管體31的管壁上設(shè) 置有用于回風(fēng)的噴射孔32 ；所述雙通道氣水龍頭5包括內(nèi)管53和外管M，外管M套設(shè)在 內(nèi)管53上形成一端密封的環(huán)形空腔55，外管M的管壁設(shè)置與環(huán)形空腔55相連通的通道 I 51和通道II 52 ；所述固氣料分離裝置為過濾器。采用本實用新型的深孔瓦斯快速取樣系統(tǒng)進(jìn)行取樣的具體方法為正常鉆進(jìn)時， 鉆機(jī)6帶動送料裝置和取樣裝置向前鉆進(jìn)，壓風(fēng)由雙通道氣水龍頭5的通道II 52進(jìn)入雙壁 鉆桿的中心通道42，然后經(jīng)過環(huán)形噴嘴噴射器的中心通孔，最后進(jìn)入螺旋泵后將取樣鉆頭 切削的煤粉從鉆桿與鉆孔壁環(huán)形空間內(nèi)吹出。取樣時，取樣鉆頭1對煤體進(jìn)行切削得到煤粉，鉆機(jī)6正常鉆進(jìn)，壓風(fēng)由雙通道氣 水龍頭5的通道I 51進(jìn)入雙壁鉆桿4的環(huán)形通道II 41，再進(jìn)入環(huán)形通道I 9，最后經(jīng)過噴 射孔32后進(jìn)入雙壁鉆桿4的中心通道42形成回風(fēng)，此時環(huán)形噴嘴噴射器3靠近前端鉆頭 一側(cè)的內(nèi)腔形成負(fù)壓，煤粉由螺旋泵輸送至環(huán)形噴嘴噴射器3的前端空腔后，在負(fù)壓的牽 引下進(jìn)入雙壁鉆桿4的中心通道42，最后在回風(fēng)的作用下吹入固氣分離器7進(jìn)行固氣分離，完成快速取樣。采用“螺旋泵一噴射器一雙壁鉆桿”三級送料方式，能夠滿足較深煤層的取樣要 求；同時，取樣過程連貫性好，方便快捷；而且，正常鉆進(jìn)過程中，可以根據(jù)需要對雙通道氣 水龍頭進(jìn)行進(jìn)風(fēng)控制，隨時進(jìn)行取樣，實現(xiàn)了任意定位和準(zhǔn)確定位；另外，采用該系統(tǒng)在取 樣過程中不需要封堵鉆孔口，大大簡化了取樣工序。需要進(jìn)一步說明的是，當(dāng)取樣距離較淺時，主要靠環(huán)形噴嘴噴射器產(chǎn)生的負(fù)壓為 動力結(jié)合螺旋泵將煤粉輸送至雙壁鉆桿的中心通道，煤粉由壓風(fēng)攜帶至固氣分離器并進(jìn)行 固體分離實現(xiàn)快速取樣；當(dāng)取樣深度較深時，由變螺距螺旋泵在鉆桿的轉(zhuǎn)動帶動下將煤粉 壓縮并輸送至噴射器，煤粉經(jīng)噴射器進(jìn)入雙壁鉆桿內(nèi)管后由壓風(fēng)攜帶至固氣分離器并進(jìn)行 固體分離實現(xiàn)快速取樣。作為對本實施例的進(jìn)一步改進(jìn)，所述螺旋泵為自前向后螺距逐漸變大的變距螺旋 泵。當(dāng)取樣深度較深時，隨著雙壁鉆桿長度增加而產(chǎn)生氣流回?fù)p，導(dǎo)致環(huán)形噴嘴噴射器工作 效率降低，甚至可能出現(xiàn)氣體向螺旋泵一側(cè)回流的現(xiàn)象，環(huán)形噴嘴噴射器在此狀態(tài)下主要 起減少回流氣體量、減小回流氣體壓力的作用。此時，采用自前向后螺距逐漸變大的變距螺 旋泵進(jìn)行送料，可以使煤粉在螺旋泵的后端位置進(jìn)行結(jié)實，抵消正壓噴射螺旋取樣鉆頭約 0. 25Mpa的螺旋對煤粉壓緊力，有助于煤粉順利送入雙壁鉆桿的中心通道，繼而吹出。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參 照較佳實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本 實用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的宗旨和范 圍，其均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種深孔瓦斯的快速取樣系統(tǒng)，其特征在于自前向后依次包括取樣鉆頭(1)、螺旋 泵(2)、環(huán)形噴嘴噴射器(3)、雙壁鉆桿(4)、雙通道氣水龍頭(5)、鉆機(jī)(6)和固氣料分離器 (7);所述螺旋泵包括轉(zhuǎn)子(21)和定子(22)，轉(zhuǎn)子(21)前端與取樣鉆頭(1)固定連接，定子 (22)前端設(shè)置有擴(kuò)孔鉆頭(22a)；還包括接頭套管(8)，螺旋泵的轉(zhuǎn)子(21)和定子(22)均 與接頭套管(8 )前端固定連接，環(huán)形噴嘴噴射器(3 )設(shè)置在接頭套管(8 )內(nèi)，螺旋泵(2 )與 環(huán)形噴嘴噴射器的中心通孔相連通，環(huán)形噴嘴噴射器與接頭套管的管壁之間形成環(huán)形通道 I (9)，環(huán)形噴嘴噴射器的中心通孔與環(huán)形通道I (9)之間設(shè)置有氣體噴射孔(32);所述接 頭套管(8)的尾端與雙壁鉆桿(4)前端固定連接，環(huán)形通道I (9)與雙壁鉆桿的環(huán)形通道II (41)相連通，雙壁鉆桿的中心通道(42)與環(huán)形噴嘴噴射器的中心通孔相連通；所述雙壁鉆 桿(4)的尾端與雙通道氣水龍頭(5)固定連接，所述雙通道氣水龍頭的兩通道分別與雙壁 鉆桿的環(huán)形通道II (41)和中心通道(42)相連通；所述鉆機(jī)(6)夾持在雙壁鉆桿(4)上；所 述固氣分離器(7)與雙通道氣水龍頭(5)的通道II (41)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深孔瓦斯的快速取樣系統(tǒng)，其特征在于所述環(huán)形噴嘴噴射 器(3)包括管體(31)，管體(31)的管壁上設(shè)置有用于回風(fēng)的噴射孔(32)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的深孔瓦斯的快速取樣系統(tǒng)，其特征在于所述雙通道氣水龍 頭(5)包括內(nèi)管(53)和外管(54)，外管(54)套設(shè)在內(nèi)管(53)上形成一端密封的環(huán)形空腔 (55)，外管(54)的管壁設(shè)置與環(huán)形空腔(55)相連通的通道I (51)和通道II (52)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的深孔瓦斯的快速取樣系統(tǒng)，其特征在于所述螺旋泵為自前 向后螺距逐漸變大的變距螺旋泵。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的深孔瓦斯的快速取樣系統(tǒng)，其特征在于所述固氣料分離裝 置為過濾器。
專利摘要本實用新型公開了一種深孔瓦斯的快速取樣系統(tǒng)，自前向后依次包括取樣鉆頭、螺旋泵、環(huán)形噴嘴噴射器、雙壁鉆桿、雙通道氣水龍頭、鉆機(jī)和固氣分離器；取樣時，采用“螺旋泵—噴射器—雙壁鉆桿”三級送料方式，能夠滿足煤層深部取樣要求；同時，取樣過程連貫性好，方便快捷；而且，正常鉆進(jìn)過程中根據(jù)需要，通過對雙通道氣水龍頭的進(jìn)風(fēng)控制，隨時進(jìn)行取樣，實現(xiàn)了任意定位和準(zhǔn)確定位；另外，采用該系統(tǒng)在取樣過程中不需要封堵鉆孔口，大大簡化了取樣工序。
文檔編號E21F7/00GK201851117SQ201020567218
公開日2011年6月1日 申請日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者馮康武, 劉志偉, 呂貴春, 吳教琨, 康建寧, 張淑同, 文光才, 李秋林, 鄒銀輝, 隆清明, 雷紅艷, 韓承強(qiáng), 黃長國, 龔選平 申請人:煤炭科學(xué)研究總院重慶研究院