專利名稱：深孔瓦斯的快速取樣系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種煤層取樣系統(tǒng)，特別設計一種深孔瓦斯的快速取樣系統(tǒng)。
背景技術：
目前煤礦瓦斯災害治理以區(qū)域防治為主、局部措施為補充，區(qū)域瓦斯參數(shù)的快速 測定技術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、螺旋鉆進孔口接煤粉、壓風引射取樣等，這些取樣方法都存在 工藝復雜、取樣時間長和不能定點取樣的問題，嚴重阻礙了煤層開采的生產效力，制約著生 產力的發(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、準確的進行 取樣，而且工藝簡單，操作方便。
發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明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 確的進行取樣，同時簡化工藝，操作簡單。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(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、鉆機和固氣 分離器；所述螺旋泵包括轉子和定子，轉子前端與取樣鉆頭固定連接，定子前端設置有擴孔 鉆頭；還包括接頭套管，螺旋泵的轉子和定子均與接頭套管前端固定連接，環(huán)形噴嘴噴射器 設置在接頭套管內，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。進一步，所述環(huán)形噴嘴噴射器包括管體，管體的管壁上設置有用于回風的噴射 孔；
進一步，所述雙通道氣水龍頭包括內管和外管，外管套設在內管上形成一端密封的環(huán) 形空腔，外管的管壁設置與環(huán)形空腔相連通的通道I和通道II ； 進一步，所述螺旋泵為自前向后螺距逐漸變大的變距螺旋泵； 進一步，所述固氣料分離裝置為過濾器。本發(fā)明的有益效果是采用本發(fā)明的深孔瓦斯的快速取樣系統(tǒng)進行取樣，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 風作用下，噴射器靠近前端鉆頭一側的空腔位置產生負壓，利用負壓將前端空腔內煤粉噴 射進入雙壁鉆桿的中心通道，煤粉被送入雙壁鉆桿的內管后，在回風的作用下迅速被送出，最后經過固氣分離器進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 過程中根據(jù)需要，通過對雙通道氣水龍頭的進風控制，隨時進行取樣，實現(xiàn)了任意定位和準 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。
下面將結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明 附圖1為本發(fā)明深孔瓦斯的快速取樣系統(tǒng)的結構示意附圖2為本發(fā)明深孔瓦斯的快速取樣系統(tǒng)的環(huán)形噴嘴噴射器的結構示意圖；附圖3為 本發(fā)明深孔瓦斯的快速取樣系統(tǒng)的雙通道氣水龍頭結構示意圖。
具體實施例方式附圖1為本發(fā)明深孔瓦斯的快速取樣系統(tǒng)的結構示意圖；附圖2為本發(fā)明深孔瓦 斯的快速取樣系統(tǒng)的環(huán)形噴嘴噴射器的結構示意圖；附圖3為本發(fā)明深孔瓦斯的快速取樣 系統(tǒng)的雙通道氣水龍頭結構示意圖；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6和固 氣分離器7 ；所述螺旋泵包括轉子21和定子22，轉子21前端與取樣鉆頭1固定連接，定子 22前端設置有擴孔鉆頭22a ；還包括接頭套管8，螺旋泵的轉子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設置在接頭套管8內，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的管壁上設置有用于回風 的噴射孔32 ；所述雙通道氣水龍頭5包括內管53和外管54，外管54套設在內管53上形 成一端密封的環(huán)形空腔55，外管54的管壁設置與環(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。采用本發(fā)明的深孔瓦斯快速取樣系統(tǒng)進行取樣的具體方法為正常鉆進時，鉆機 6帶動送料裝置和取樣裝置向前鉆進，壓風由雙通道氣水龍頭5的通道II 52進入雙壁鉆桿 的中心通道42，然后經過環(huán)形噴嘴噴射器的中心通孔，最后進入螺旋泵后將取樣鉆頭切削 的煤粉從鉆桿與鉆孔壁環(huán)形空間內吹出。取樣時，取樣鉆頭1對煤體進行切削得到煤粉，鉆機6正常鉆進，壓風由雙通道氣 水龍頭5的通道I 51進入雙壁鉆桿4的環(huán)形通道II 41，再進入環(huán)形通道I 9，最后經過噴 射孔32后進入雙壁鉆桿4的中心通道42形成回風，此時環(huán)形噴嘴噴射器3靠近前端鉆頭 一側的內腔形成負壓，煤粉由螺旋泵輸送至環(huán)形噴嘴噴射器3的前端空腔后，在負壓的牽 引下進入雙壁鉆桿4的中心通道42，最后在回風的作用下吹入固氣分離器7進行固氣分離， 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，正常鉆進過程中，可以根據(jù)需要對雙通道氣 水龍頭進行進風控制，隨時進行取樣，實現(xiàn)了任意定位和準確定位；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。需要進一步說明的是，當取樣距離較淺時，主要靠環(huán)形噴嘴噴射器產生的負壓為 動力結合螺旋泵將煤粉輸送至雙壁鉆桿的中心通道，煤粉由壓風攜帶至固氣分離器并進行 固體分離實現(xiàn)快速取樣；當取樣深度較深時，由變螺距螺旋泵在鉆桿的轉動帶動下將煤粉 壓縮并輸送至噴射器，煤粉經噴射器進入雙壁鉆桿內管后由壓風攜帶至固氣分離器并進行 固體分離實現(xiàn)快速取樣。作為對本實施例的進一步改進，所述螺旋泵為自前向后螺距逐漸變大的變距螺旋 泵。當取樣深度較深時，隨著雙壁鉆桿長度增加而產生氣流回損，導致環(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 旋泵進行送料，可以使煤粉在螺旋泵的后端位置進行結實，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發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較 佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技 術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本 發(fā)明的權要求范圍當中。
權利要求
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(6)和固氣料分離器(7)；所述螺旋泵包括轉子(21)和定子(22)，轉子(21)前端與取樣鉆頭(1)固定連接，定子(22)前端設置有擴孔鉆頭(22a)；還包括接頭套管(8)，螺旋泵的轉子(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)設置在接頭套管(8)內，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(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)的管壁上設置有用于回風的噴射孔(32)。
3.根據(jù)權利要求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)包括內管(53)和外管(54)，外管(54)套設在內管(53)上形成一端密封的環(huán)形空腔 (55)，外管(54)的管壁設置與環(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。
全文摘要
本發(fā)明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，正常鉆進過程中根據(jù)需要，通過對雙通道氣水龍頭的進風控制，隨時進行取樣，實現(xiàn)了任意定位和準確定位；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E21B49/00GK101975060SQ20101051159
公開日2011年2月16日 申請日期2010年10月19日 優(yōu)先權日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, 黃長國, 龔選平 申請人:煤炭科學研究總院重慶研究院