防塌孔反循環(huán)取樣鉆頭制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種防塌孔反循環(huán)取樣鉆頭，包括內(nèi)部設(shè)有空腔的鉆頭體及設(shè)置在鉆頭體內(nèi)的中空環(huán)形噴射器；所述鉆頭體一端由內(nèi)至外分別設(shè)有內(nèi)層、中層及外層切削刀頭，所述內(nèi)層切削刀頭處設(shè)有取樣口，所述中層及外層切削刀頭間設(shè)有用于排渣的間隙槽，所述環(huán)形噴射器固定設(shè)置在鉆頭體的空腔內(nèi)并與鉆頭體內(nèi)壁間形成環(huán)形內(nèi)腔，所述取樣口與中空環(huán)形噴射器相連通；所述鉆頭體上對應(yīng)設(shè)有噴射孔，所述噴射孔與環(huán)形內(nèi)腔相連通；該鉆頭操作過程簡單，可在松軟突出煤層中快速、準(zhǔn)確的進行取樣，不僅節(jié)省了取樣時間、還提高了取樣深度及煤礦取樣工作效率和安全性，降低了瓦斯災(zāi)害事故的發(fā)生率。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
防塌孔反循環(huán)取樣鉆頭
本專利技術(shù)屬于鉆頭領(lǐng)域，具體涉及一種防塌孔反循環(huán)取樣鉆頭。
技術(shù)介紹
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。現(xiàn)有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(fēng)引射取樣等，這些取樣方法在取樣過程中其取樣時間普遍在30分鐘左右，而且取樣深度在30米左右。其主要原因在于鉆頭，使用這種普通鉆頭存在取樣速度慢和取樣深度淺，造成實際取樣工作中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。
技術(shù)實現(xiàn)思路
有鑒于此，本專利技術(shù)的目的在于提供一種可節(jié)省取樣時間、增加取樣深度、提高煤礦取樣工作效率和安全性的防塌孔反循環(huán)取樣鉆頭。 為達到上述目的，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案:一種防塌孔反循環(huán)取樣鉆頭，包括內(nèi)部設(shè)有空腔的鉆頭體及設(shè)置在鉆頭體內(nèi)的中空環(huán)形噴射器；所述鉆頭體一端由內(nèi)至外分別設(shè)有內(nèi)層、中層及外層切削刀頭，所述內(nèi)層切削刀頭處設(shè)有取樣口，所述中層及外層切削刀頭間設(shè)有用于排渣的間隙槽，所述環(huán)形噴射器固定設(shè)置在鉆頭體的空腔內(nèi)并與鉆頭體內(nèi)壁間形成環(huán)形內(nèi)腔，所述取樣口與中空環(huán)形噴射器相連通；所述鉆頭體上對應(yīng)設(shè)有噴射孔，所述噴射孔與環(huán)形內(nèi)腔相連通。 進一步，所述環(huán)形噴射器包括相互連接的第一管體與第二管體，所述第一管體一端設(shè)有進料口，另一端設(shè)有回風(fēng)噴射孔；所述第二管體一端設(shè)有回風(fēng)腔，另一端設(shè)有出料口，所述第一管體的進料口與所述取樣口相通，所述回風(fēng)腔與回風(fēng)噴射孔相通。 進一步，所述內(nèi)層、中層及外層切削刀頭依次由低向高設(shè)置，形成內(nèi)凹型的切削側(cè)壁。 進一步，所述外層切削刀頭為4?6個，中層切削刀頭為3?4個，內(nèi)層切削刀頭為2?3個，各層切削刀頭均勻布置。 進一步，所述噴射孔的中心軸線與鉆頭體鉆進方向間的夾角為5°?60°，且與外層切削刀頭的切削面間夾角為30°?80°。 本專利技術(shù)的有益效果在于: 1.本專利技術(shù)的防塌孔反循環(huán)取樣鉆頭通過設(shè)置噴射孔，利用壓縮空氣使煤肩壓入取樣口，達到快速、準(zhǔn)確的進行取樣，可顯著節(jié)省取樣時間、提高取樣深度、提高煤礦取樣工作效率和安全性，降低瓦斯災(zāi)害事故； 2.本專利技術(shù)的防塌孔反循環(huán)取樣鉆頭通過設(shè)置環(huán)形噴射器，取樣過程中產(chǎn)生抽吸效果，可以提高取樣速度； 3.本專利技術(shù)的防塌孔反循環(huán)取樣鉆頭通過設(shè)置三層高度依次降低的切削刀頭，使外層切削刀頭能夠?qū)︺@孔底部孔壁有支撐作用，防止孔壁突然塌陷大量煤肩堵塞鉆頭前端取樣口，外層切削刀頭內(nèi)圈凹槽為切削下的煤肩提供固定的容納空間，在中層和內(nèi)層切削刀頭的共同作用下，將煤肩繼續(xù)破壞為粒徑均一、符合取樣粒徑要求、易于氣力輸送的合格樣品鉆肩，能夠保證取樣過程中穩(wěn)定、持續(xù)、粒徑均一的鉆肩供應(yīng)量； 4.本專利技術(shù)的防塌孔反循環(huán)取樣鉆頭通過設(shè)置噴射孔和環(huán)形噴射器后，該鉆頭對松軟突出煤層的取樣深度可以達到100米以上，取樣速度能夠提高到500g/min，取樣時間減少到2分鐘左右。 【附圖說明】 為了使本專利技術(shù)的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本專利技術(shù)提供如下附圖進行說明: 圖1為本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為環(huán)形噴射器的結(jié)構(gòu)示意圖。 【具體實施方式】 下面將結(jié)合附圖，對本專利技術(shù)的優(yōu)選實施例進行詳細(xì)的描述。 如圖所示，本實施例中的防塌孔反循環(huán)取樣鉆頭，包括內(nèi)部設(shè)有空腔的鉆頭體I及設(shè)置在鉆頭體I內(nèi)的中空環(huán)形噴射器2 ;所述鉆頭體I 一端由內(nèi)至外分別設(shè)有內(nèi)層3、中層4及外層切削刀頭5，所述內(nèi)層切削刀頭3處設(shè)有取樣口 6，所述中層4及外層切削刀頭5間設(shè)有用于排渣的間隙槽7，所述環(huán)形噴射器2固定設(shè)置在鉆頭體I的空腔內(nèi)并與鉆頭體I內(nèi)壁間形成環(huán)形內(nèi)腔8，所述取樣口 6與中空環(huán)形噴射器2相連通；所述鉆頭體I上對應(yīng)設(shè)有噴射孔9，所述噴射孔9與環(huán)形內(nèi)腔8相連通。 在本實施例中，噴射孔9為3個或4個，均布設(shè)置在鉆頭體I上，有利于從噴射孔9噴出的壓縮空氣均勻作用于取樣口 6。鉆頭體I通過外層切削刀頭5對鉆孔底部孔壁進行支撐，可防止取樣過程中孔壁突然塌陷造成大量煤肩堆積在鉆頭體I前端部位從而堵塞取樣口 6，為取樣過程提供穩(wěn)定、持續(xù)、粒徑均一的鉆肩量；進而通過噴射孔9噴射出的壓縮空氣使煤肩壓入取樣通道。該結(jié)構(gòu)可達到快速、準(zhǔn)確、安全取樣的目的，能夠節(jié)省取樣時間、提高了取樣深度及煤礦取樣工作效率和安全性，顯著降低了瓦斯災(zāi)害事故。 具體的，本實施例中的防塌孔反循環(huán)取樣鉆頭與雙壁鉆桿和鉆機等設(shè)備配合使用。正常鉆進時，鉆機帶動鉆頭前進，內(nèi)層3、中層4及外層切削刀頭5共同破碎煤巖；其中外層切削刀頭5將孔底鉆肩集中在鉆頭體I端部中心處，由中層切削刀頭4和內(nèi)層切削刀頭3繼續(xù)破碎，被破碎的鉆肩通過中層4及外層切削刀頭5間的間隙槽7排出鉆頭體I ;同時，噴射孔9和取樣口 6噴射壓縮空氣進行鉆進排渣和切削刀頭的冷卻，利于進一步鉆孔的順利進行。 取樣時，噴射孔9噴射出壓縮空氣，此時，取樣口 6不噴射壓縮空氣而改為抽氣狀態(tài)，從噴射孔9噴出的壓縮空氣通過間隙槽7進入取樣口 6實現(xiàn)氣流的反循環(huán)；此時，在內(nèi)層3、中層4及外層切削刀頭5的破碎力作用下產(chǎn)生的煤肩在噴射孔9所噴出的壓縮空氣的壓送作用及取樣口 6的抽吸作用下被送入取樣口 6內(nèi)，實現(xiàn)煤層的取樣過程。 本實施例中的環(huán)形噴射器2固定設(shè)置在鉆頭體I的空腔內(nèi)，同時，環(huán)形噴射器2外壁與鉆頭體I內(nèi)壁間形成了環(huán)形內(nèi)腔8，通過噴射孔9和環(huán)形噴射器2的組合可以實現(xiàn)雙壁鉆桿內(nèi)氣流及固氣比的控制，實現(xiàn)煤層的快速取樣。與現(xiàn)有的巖心管取樣、螺旋鉆進孔口接煤粉、常規(guī)壓風(fēng)引射等取樣過程相比，該結(jié)構(gòu)簡單、取樣過程快速方便，能夠有效防止孔底煤體突然塌陷造成取樣口 6堵塞。 本實施例中的環(huán)形噴射器2包括相互連接的第一管體21與第二管體22，所述第一管體21 —端設(shè)有進料口 23，另一端設(shè)有回風(fēng)噴射孔24 ;所述第二管體22 —端設(shè)有回風(fēng)腔25，另一端設(shè)有出料口 26，所述第一管體21的進料口 23與所述取樣口 6相通，所述回風(fēng)腔25與回風(fēng)噴射孔24相通。 具體的，本實施例中的進料口 23與回風(fēng)腔25均為喇叭形的管口，有利于環(huán)形噴射器2在取樣時可以產(chǎn)生較好抽吸效果，提高取樣速度；在取料時，一部分壓縮空氣經(jīng)環(huán)形內(nèi)腔8后由噴射孔9噴出，另一部分經(jīng)回風(fēng)噴射孔24進入喇叭形的回風(fēng)腔25，在噴射孔9的反循環(huán)作用及回風(fēng)腔25作用下，環(huán)形噴射器2的進料口 23處產(chǎn)生抽吸效果，從而使煤粉通過出料口 26進入雙壁鉆桿內(nèi)管，并輸送至孔口，實現(xiàn)快速取樣，本實施例可以通過環(huán)形噴射器2的回風(fēng)噴射孔24調(diào)節(jié)合理的固氣比，實施過程簡單，便于控制。 作為上述方案的進一步改進，所述內(nèi)層3、中層4及外層切削刀頭5依次由低向高設(shè)置，形成內(nèi)凹型的切削側(cè)壁。鉆進過程中外層切削刀頭5將孔底鉆肩集中在鉆頭體I端部的凹槽處，有利于中層切削刀頭4和內(nèi)層切削刀頭3對鉆肩的繼續(xù)破碎。 作為上述方案的進一步改進，所述外層切削刀頭5為4?6個，中層切削刀頭4為3?4個，內(nèi)層切削刀頭3為2?3個，各層切削刀頭均勻布置，具體數(shù)量可根據(jù)鉆頭體I的尺寸規(guī)格設(shè)置。 作為上述方案的進一步改進，所述噴射孔9的中心軸線與鉆頭體I鉆進方向間的夾角為5°?60°，且與外層切削刀頭本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種防塌孔反循環(huán)取樣鉆頭，其特征在于：包括內(nèi)部設(shè)有空腔的鉆頭體及設(shè)置在鉆頭體內(nèi)的中空環(huán)形噴射器；所述鉆頭體一端由內(nèi)至外分別設(shè)有內(nèi)層、中層及外層切削刀頭，所述內(nèi)層切削刀頭處設(shè)有取樣口，所述中層及外層切削刀頭間設(shè)有用于排渣的間隙槽，所述環(huán)形噴射器固定設(shè)置在鉆頭體的空腔內(nèi)并與鉆頭體內(nèi)壁間形成環(huán)形內(nèi)腔，所述取樣口與中空環(huán)形噴射器相連通；所述鉆頭體上對應(yīng)設(shè)有噴射孔，所述噴射孔與環(huán)形內(nèi)腔相連通。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種防塌孔反循環(huán)取樣鉆頭，其特征在于:包括內(nèi)部設(shè)有空腔的鉆頭體及設(shè)置在鉆頭體內(nèi)的中空環(huán)形噴射器；所述鉆頭體一端由內(nèi)至外分別設(shè)有內(nèi)層、中層及外層切削刀頭，所述內(nèi)層切削刀頭處設(shè)有取樣口，所述中層及外層切削刀頭間設(shè)有用于排渣的間隙槽，所述環(huán)形噴射器固定設(shè)置在鉆頭體的空腔內(nèi)并與鉆頭體內(nèi)壁間形成環(huán)形內(nèi)腔，所述取樣口與中空環(huán)形噴射器相連通；所述鉆頭體上對應(yīng)設(shè)有噴射孔，所述噴射孔與環(huán)形內(nèi)腔相連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防塌孔反循環(huán)取樣鉆頭，其特征在于:所述環(huán)形噴射器包括相互連接的第一管體與第二管體，所述第一管體一端設(shè)有進料口，另一端設(shè)有回風(fēng)噴射孔；所述第...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：文光才，焦先軍，隆清明，陳建，張睿，李明強，王藝樹，呂貴春，李建功，張憲尚，
申請(專利權(quán))人：中煤科工集團重慶研究院有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：重慶;85