专利名称：钻进取芯装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及煤炭安全技术领域，尤其涉及一种辅助测定煤层瓦斯含量的钻进 取芯装置。
背景技术：
煤层瓦斯含量的测定是进行煤层瓦斯灾害预测与防治的基础性工作；目前，一般 通过在煤层中钻进取芯以达到测定煤层瓦斯含量的目的。现有技术中的钻进取芯装置由于其自身结构的局限性，在钻进取芯时，经常会导 致喷孔现象的发生，不但由于煤屑喷出，难以获取到理想的整块煤芯，而且由于大量瓦斯逸 散，造成了取芯筒内所取煤芯的瓦斯损失量难以确定，使煤层瓦斯含量的测定无法满足生 产安全的需要，进而给安全生产带来了隐患的技术缺陷。
实用新型内容本实用新型提供一种钻进取芯装置，用以解决现有技术中钻进取芯装置由于其自 身结构的局限性，使煤层瓦斯含量的测定无法满足生产安全的需要，进而给安全生产带来 了隐患的技术缺陷。本实用新型提供一种钻进取芯装置，包括一端开口的取芯筒、直杆结构、滑动套筒 和膨胀空心胶囊；所述取芯筒的开口端的圆周上设置有取芯钻头，该取芯筒的内部装有冷却物质， 且所述开口端由孔口垫纸所密封；所述直杆结构的一端连接于所述取芯筒的封闭端，所述直杆结构包括一中空段， 所述中空段上设置有第一开口，且所述直杆结构的另一端与所述中空段连通；所述滑动套筒套设于所述中空段上，该滑动套筒的两端分别设置有一密封圈，所 述密封圈套设于所述中空段上，且所述滑动套筒上设置有第二开口 ；所述膨胀空心胶囊套设于所述滑动套筒上，该膨胀空心胶囊的两端分别设置有一 第一压紧套环，所述压紧套环套设于所述膨胀空心胶囊上，所述膨胀空心胶囊通过所述第 一开口和第二开口与所述直杆结构的中空段连通，且所述膨胀空心胶囊靠近所述取芯筒的 一端设置有一受压自开阀门。本实用新型的钻进取芯装置，由取芯筒的内部装有冷却物质且所述开口端由孔口 垫纸所密封，滑动套筒套设置于直杆结构的中空段，膨胀空心胶囊套设于该滑动套筒上，且 该膨胀空心胶囊与该中空段连通的相关结构；解决了现有技术中钻进取芯装置由于其自身 结构的局限性，使煤层瓦斯含量的测定无法满足生产安全的需要，进而给安全生产带来了 隐患的技术缺陷；实现了获取用于测定煤层瓦斯含量的理想整块煤芯的目的，可使煤层瓦 斯含量的测定满足生产安全的需要，进而可消除生产过程中的安全隐患。[0011]
图1为本实用新型钻进取芯装置的一结构示意图；图2为本实用新型钻进取芯装置的另一结构示意图；图3为本实用新型钻进取芯装置的又一结构示意图。
具体实施方式
实施例一
图1为本实用新型钻进取芯装置的一结构示意图。如
图1所示，本实施例的钻进 取芯装置包括取芯筒101、直杆结构、滑动套筒102和膨胀空心胶囊103，其中，取芯筒101 为一端开口、一端封闭的筒状结构，其开口的一端为取芯筒101的前端，该取芯筒101的开 口端的圆周上设置有取芯钻头104 ；直杆结构为具有一中空段的直杆，其一端连接于取芯筒101的封闭端，该直杆结 构包括一中空段，中空段上设置有第一开口 106，该直杆结构的另一端与中空段连通，且直 杆结构的另一端上设置有钻杆连接头109 ；滑动套筒102间隙地套设于中空段上，该滑动套筒102的两端分别设置有一固定 套设于中空段上的密封圈110，以在对该密封圈110进行限位的同时，并对该滑动套筒102 进行封堵，直杆结构能够在该滑动套筒102内旋转，且该滑动套筒102上设置有第二开口 111 ；膨胀空心胶囊103固定套设于滑动套筒102上，其两端分别设置有一固定套设于该膨 胀空心胶囊103上的第一压紧套环112，以对膨胀空心胶囊103进行封堵，该膨胀空心胶囊 103通过第一开口 106和第二开口 111与中空段连通，且该膨胀空心胶囊103靠近取芯筒 101的一端设置有一受压自开阀门113 ；进一步地，直杆结构也可为一整条空心杆。实际应用中，在钻进取芯前，将本实施例的钻进取芯装置的直杆结构连接于矿用 钻机的钻杆，且矿用钻机的钻杆为中空杆，通过直杆结构放于突出煤层中取芯钻孔的预定 位置，向直杆结构的中空段注入压力水，该压力水通过第一开口 106和第二开口 111进入膨 胀空心胶囊103的内部，使得膨胀空心胶囊103开始膨胀；在注入的压力水达到一定量后， 该膨胀空心胶囊103则膨胀至密封住其前端的取芯钻孔；与此同时，当膨胀空心胶囊103内 压力水的压力大于其受压自开阀门113的预设压力时，压力水则从该受压自开阀门113流 出并充满膨胀空心胶囊103所封闭的取芯钻孔，该压力水的压力一般稍大于取芯煤层中的 瓦斯压力，可阻止取芯过程中煤屑的喷出和瓦斯逸散；开始钻进取芯，随着钻取的进行，煤芯将进入取芯筒101内，由于压力水已充满膨 胀空心胶囊103所封闭的取芯钻孔内，从而在钻进取芯的过程中，压力水可对取芯筒101、 取芯钻头104和煤芯进行降温，以减少瓦斯气体的活性，防止其逸散；煤芯进入取芯筒101充满后，不再向直杆结构的中空段继续注入压力水，膨胀空心 胶囊103则收缩到原样，使本实施例的钻进取芯装置与取芯钻孔之间呈现出间隙，即可退出 钻进取芯装置，并可从取芯筒101中取出煤芯并装进解吸罐内，以进行煤芯瓦斯含量的测定。本实施例的钻进取芯装置，由取芯筒的内部装有冷却物质且所述开口端由孔口垫 纸所密封，滑动套筒套设置于直杆结构的中空段，膨胀空心胶囊套设于该滑动套筒上，且该 膨胀空心胶囊与该中空段连通的相关结构；解决了现有技术中钻进取芯装置由于其自身结
4构的局限性，使煤层瓦斯含量的测定无法满足生产安全的需要，进而给安全生产带来了隐 患的技术缺陷；实现了获取用于测定煤层瓦斯含量的理想整块煤芯的目的，可使煤层瓦斯 含量的测定满足生产安全的需要，进而可消除生产过程中的安全隐患。实施例二如图2为本实用新型钻进取芯装置的另一结构示意图所示，本实施例钻进取芯装 置与实施例一的不同之处在于，该取芯筒101的内部装有冷却物质，并由孔口垫纸105密封 其取芯筒101的开口端，该冷却物质为液体状、膏状或颗粒状的低温冷却物；再者，取芯筒 101的外壁上缠绕设置有螺旋排碴筋114 ；进一步地，本实施例钻进取芯装置还包括至少一个内部装设有冷却物质的牛皮纸 筒。相对于
图1，本实施例钻进取芯装置还包括一个内部装设有所述冷却物质的牛皮纸筒 115，该牛皮纸筒115位于膨胀空心胶囊103和取芯筒101之间并固定套设于直杆结构上， 且该牛皮纸筒115的两端分别设置有一固定套设于直杆结构上的第二压紧套环116，以使 牛皮纸筒115的内部形成封闭空间。实际应用中，在钻进取芯前，将本实施例的钻进取芯装置的直杆结构连接于矿用 钻机的钻杆，且矿用钻机的钻杆为中空杆，通过直杆结构放于突出煤层中取芯钻孔的预定 位置，向直杆结构的中空段注入压力水，该压力水通过第一开口 106和第二开口 111进入膨 胀空心胶囊103的内部，使得膨胀空心胶囊103开始膨胀；在注入的压力水达到一定量后， 该膨胀空心胶囊103则将膨胀至密封住其前端的取芯钻孔；与此同时，当膨胀空心胶囊103 内压力水的压力大于其受压自开阀门113的预设压力时，压力水则从该受压自开阀门113 流出并充满膨胀空心胶囊103所封闭的取芯钻孔，并将牛皮纸筒115泡烂，其中的冷却物 质与压力水混合，可降低压力水的温度，进而可在钻进取芯的过程中，进一步地降低取芯筒 101、取芯钻头104和煤芯的温度，及瓦斯气体的活性，该压力水的压力一般稍大于取芯煤 层中的瓦斯压力，可阻止取芯过程中煤屑的喷出和瓦斯逸散；开始钻进取芯，随着钻取的进行，煤芯将取芯筒101其开口端的孔口垫纸105顶 破，其内的冷却物质被挤出，从而冷却取芯筒101、取芯钻头104和煤芯，同时压力水也可对 取芯筒101、取芯钻头104和煤芯进行降温；而取芯筒101其外壁上的螺旋排碴筋114可将 钻进过程中产生的钻屑排到取芯筒101与膨胀空心胶囊103之间的空间内，不但防止钻屑 进入取芯筒101，以免影响煤芯瓦斯含量的测量精度，而且降低了煤体的喷散，减少了瓦斯 气体的逸散；煤芯进入取芯筒101充满后，不再向直杆结构的中空段继续注入压力水，膨胀空 心胶囊103则收缩到原样，使本实施例的钻进取芯装置与取芯钻孔之间呈现出间隙，即可 退出钻进取芯装置，并可从取芯筒101中取出煤芯并装进解吸罐内，以进行煤芯瓦斯含量 的测定。本实施例的钻进取芯装置，由取芯筒的内部装有冷却物质且所述开口端由孔口垫 纸所密封，滑动套筒套设置于直杆结构的中空段，膨胀空心胶囊套设于该滑动套筒上，且该 膨胀空心胶囊与该中空段连通，并加之牛皮纸筒位于膨胀空心胶囊和取芯筒之间并套设于 直杆结构上的相关结构；解决了现有技术中钻进取芯装置由于其自身结构的局限性，使煤 层瓦斯含量的测定无法满足生产安全的需要，进而给安全生产带来了隐患的技术缺陷；实 现了获取用于测定煤层瓦斯含量的理想整块煤芯的目的，可使煤层瓦斯含量的测定满足生产安全的需要，进而可消除生产过程中的安全隐患。实施例三图3为本实用新型钻进取芯装置的又一结构示意图。如图3所示，相对于图2所 示，直杆结构可包括空心杆107、适配头108和实心杆117，空心杆107即为上述的中空段， 实心杆117的一端连接于取芯筒101的封闭端，实心杆117的另一端通过适配头108连接 于空心杆107的一端，而空心杆107的另一端则设置有钻杆连接头109，且空心杆107上设 置有第一开口 106 ；滑动套筒102间隙地套设于空心杆107上，以在对该密封圈110进行限位的同时， 并对该滑动套筒102进行封堵，直杆结构能够在该滑动套筒102内旋转，且该滑动套筒102 上设置有第二开口 111 ；膨胀空心胶囊103固定套设于滑动套筒102上，其两端分别设置有 一固定套设于该膨胀空心胶囊103上的第一压紧套环112，该膨胀空心胶囊103通过第一开 口 106和第二开口 111与空心杆107连通，且该膨胀空心胶囊103靠近取芯筒101的一端 设置有一受压自开阀门113;进一步地，本实施例的还包括至少一个内部装设有冷却物质的牛皮纸筒115，该牛 皮纸筒115套设于直杆结构上且位于膨胀空心胶囊103和取芯筒101之间，且该牛皮纸筒 115的两端分别设置有一固定套设于直杆结构上的第二压紧套环116，以使牛皮纸筒115得 内部形成封闭空间；具体地，参见图3，具体地，在上述实心杆117上设置有一个牛皮纸筒 115。实际应用中，在钻进取芯前，将本实施例的钻进取芯装置的直杆结构连接于矿用 钻机的钻杆，且矿用钻机的钻杆为中空杆，通过直杆结构放于突出煤层中取芯钻孔的预定 位置，向直杆结构的中空段注入压力水，该压力水通过第一开口 106和第二开口 111进入膨 胀空心胶囊103的内部，使得膨胀空心胶囊103开始膨胀；在注入的压力水达到一定量后， 该膨胀空心胶囊103则将膨胀至密封住其前端的取芯钻孔；与此同时，当膨胀空心胶囊103 内压力水的压力大于其受压自开阀门113的预设压力时，压力水则从该受压自开阀门113 流出并充满膨胀空心胶囊103所封闭的取芯钻孔，并将牛皮纸筒115泡烂，其中的冷却物 质与压力水混合，可降低压力水的温度，进而可在钻进取芯的过程中，进一步地降低取芯筒 101、取芯钻头104和煤芯的温度，及瓦斯气体的活性，该压力水的压力一般稍大于取芯煤 层中的瓦斯压力，可阻止取芯过程中煤屑的喷出和瓦斯逸散；开始钻进取芯，随着钻取的进行，煤芯将取芯筒101其开口端的孔口垫纸105顶 破，其内的冷却物质被挤出，从而冷却取芯筒101、取芯钻头104和煤芯，同时压力水也可对 取芯筒101、取芯钻头104和煤芯进行降温；而取芯筒101其外壁上的螺旋排碴筋114可将 钻进过程中产生的钻屑排到取芯筒101与膨胀空心胶囊103之间的空间内，不但防止钻屑 进入取芯筒101，以免影响煤芯瓦斯含量的测量精度，而且降低了煤体的喷散，减少了瓦斯 气体的逸散；煤芯进入取芯筒101充满后，不再向直杆结构的中空段继续注入压力水，膨胀空 心胶囊103则收缩到原样，使本实施例的钻进取芯装置与取芯钻孔之间呈现出间隙，即可 退出钻进取芯装置，并可从取芯筒101中取出煤芯并装进解吸罐内，以进行煤芯瓦斯含量 的测定。本实施例的钻进取芯装置，由取芯筒的内部装有冷却物质且所述开口端由孔口垫纸所密封，滑动套筒套设置于直杆结构的中空段，膨胀空心胶囊套设于该滑动套筒上，且该 膨胀空心胶囊与该中空段连通，并加之牛皮纸筒位于膨胀空心胶囊和取芯筒之间并套设于 直杆结构上的相关结构；解决了现有技术中钻进取芯装置由于其自身结构的局限性，使煤 层瓦斯含量的测定无法满足生产安全的需要，进而给安全生产带来了隐患的技术缺陷；实 现了获取用于测定煤层瓦斯含量的理想整块煤芯的目的，可使煤层瓦斯含量的测定满足生 产安全的需要，进而可消除生产过程中的安全隐患。 最后应说明的是以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制； 尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解: 其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等 同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术 方案的精神和范围。
权利要求一种钻进取芯装置，其特征在于，包括一端开口的取芯筒、直杆结构、滑动套筒和膨胀空心胶囊；所述取芯筒的开口端的圆周上设置有取芯钻头；所述直杆结构的一端连接于所述取芯筒的封闭端，所述直杆结构包括一中空段，所述中空段上设置有第一开口，且所述直杆结构的另一端与所述中空段连通；所述滑动套筒套设于所述中空段上，该滑动套筒的两端分别设置有一密封圈，所述密封圈套设于所述中空段上，且所述滑动套筒上设置有第二开口；所述膨胀空心胶囊套设于所述滑动套筒上，该膨胀空心胶囊的两端分别设置有一第一压紧套环，所述第一压紧套环套设于所述膨胀空心胶囊上，所述膨胀空心胶囊通过所述第一开口和第二开口与所述直杆结构的中空段连通，且所述膨胀空心胶囊靠近所述取芯筒的一端设置有一受压自开阀门。
2.根据权利要求1所述的钻进取芯装置，其特征在于，所述取芯筒的内部装有冷却物 质，且所述开口端密封设置有孔口垫纸。
3.根据权利要求1所述的钻进取芯装置，其特征在于，所述取芯筒的外壁上缠绕设置 有螺旋排碴筋。
4.根据权利要求2所述的钻进取芯装置，其特征在于，还包括至少一个内部装设有所 述冷却物质的牛皮纸筒，该牛皮纸筒位于所述膨胀空心胶囊和所述取芯筒之间并套设于所 述直杆结构上，且所述牛皮纸筒的两端分别设置有一套设于所述直杆结构上的第二压紧套 环。
5.根据权利要求1所述的钻进取芯装置，其特征在于，所述直杆结构的另一端设置有 钻杆连接头。
6.根据权利要求2所述的钻进取芯装置，其特征在于，所述直杆结构包括空心杆、适配 头和实心杆；所述实心杆的一端连接于所述取芯筒的封闭端，所述实心杆的另一端通过所述适配头 连接于所述空心杆的一端，所述空心杆的另一端设置有钻杆连接头，且所述第一开口设置 于所述空心杆上；所述滑动套筒套设于所述空心杆上，该滑动套筒的两端分别设置有一密封圈，所述密 封圈套设于所述空心杆上；所述膨胀空心胶囊通过所述第一开口和第二开口与所述空心杆连通。
7.根据权利要求6所述的钻进取芯装置，其特征在于，还包括至少一个内部装设有所 述冷却物质的牛皮纸筒，所述牛皮纸筒套设于所述实心杆上。
8.根据权利要求2、4或7所述的钻进取芯装置，其特征在于，所述冷却物质为液体状、 膏状或颗粒状的低温冷却物。
专利摘要本实用新型提供一种钻进取芯装置，包括一端开口的取芯筒、直杆结构、滑动套筒和膨胀空心胶囊；取芯筒的开口端的圆周上设置有取芯钻头；直杆结构的一端连接于取芯筒的封闭端，其中空段上设置有第一开口，且直杆结构的另一端与中空段连通；滑动套筒套设于中空段上，其两端分别设置有一套设于中空段上的密封圈，且滑动套筒上设置有第二开口；膨胀空心胶囊套设于滑动套筒上，其两端分别设置有一设于膨胀空心胶囊上的第一压紧套环，该膨胀空心胶囊通过第一开口和第二开口与中空段连通，且膨胀空心胶囊靠近取芯筒的一端设置有一受压自开阀门。本实用新型的钻进取芯装置实现了获取用于测定煤层瓦斯含量的理想整块煤芯的目的。
文档编号E21B25/00GK201714323SQ201020229489
公开日2011年1月19日 申请日期2010年6月13日 优先权日2010年6月13日
发明者夏抗生, 孟大志, 宋进, 张五一, 杨家忠, 牛多龙, 王子龙, 赵福坤, 陈学习, 陈绍杰, 齐黎明 申请人:淮南矿业(集团)有限责任公司;华北科技学院