【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于密閉取芯，具體的說，涉及一種繩索牽引單壁密閉取芯裝置及方法。
技術介紹
1、隨著煤炭資源開采深度的不斷增加，礦井煤與瓦斯突出災害威脅愈發嚴峻。準確測定煤層瓦斯含量是評估煤層是否可以進行掘進以及開采的重要技術手段，現有的煤層瓦斯含量測試手段主要分為兩種：（1）間接法測定瓦斯含量、（2）直接法測定瓦斯含量。由于煤層地質條件難以精準復刻，間接法測定煤層瓦斯含量的結果誤差一般較大。因此，煤礦企業大多采用直接法測定煤層瓦斯含量，通過鉆取含瓦斯樣品、現場解吸、實驗室測試來直接計算煤層瓦斯含量，其關鍵在于現場取樣。
2、現有關于煤層定點取樣瓦斯含量測定普遍采用開放式的巖芯管，但是在提鉆過程中瓦斯散逸過大，導致瓦斯含量測定精度低。目前，雖然有學者及工程師專利技術了系列密閉取芯裝置，主要包括取芯外管、取芯內管、驅動管等結構，至少包括三層結構，這在一方面增大了取芯裝置的整體重量，另一方面限制了球芯的通孔直徑，不利于取出塊體煤樣、不利于多取出煤樣。因此，需要一種結構簡單、便于密閉取芯的繩索牽引單壁密閉取芯裝置及方法。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種結構簡單、便于密閉取芯的繩索牽引單壁密閉取芯裝置及方法。通過改變現有結構實現了通過一層管就能實現密閉取芯操作，不僅降低了取芯裝置的重量，而且大幅增大了球芯中孔直徑，提高了取樣塊體率以及取樣重量。
2、為實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：
3、繩索牽引單壁密閉取芯裝置，包括鉆桿桿體、承壓滑塊
4、鉆桿桿體的上下兩側分別設置有上安裝凹槽和下安裝凹槽，上安裝凹槽的左端向鉆桿桿體內部開設有第一螺紋孔，上安裝凹槽的右端向鉆桿桿體內部開設有第二螺紋孔，第一螺紋孔的右側設置有向鉆桿桿體內部開設的第一通孔，下安裝凹槽的左端向鉆桿桿體內部開設有第三螺紋孔，下安裝凹槽的右端向鉆桿桿體內部開設有第四螺紋孔，第三螺紋孔的右側向鉆桿桿體內部開設有第二通孔，上安裝凹槽內安裝有第一牽引繩，第一牽引繩的右端連接上定位旋轉桿的上端，第一牽引繩的左端穿過第一通孔連接承壓滑塊的右上端，下安裝凹槽內安裝有第二牽引繩，第二牽引繩的右端連接下定位旋轉桿的下端，第二牽引繩的左端穿過第二通孔連接承壓滑塊的右下端。
5、鉆桿桿體的外表面設置有對應于上安裝凹槽的上外表蓋板和對應于下安裝凹槽的下外表蓋板，上外表蓋板與上安裝凹槽的形狀一致，下外表蓋板與下安裝凹槽的形狀一致，上外表蓋板的左端設置有對應于第一螺紋孔的第五螺紋孔，上外表蓋板的右端設置有對應于第二螺紋孔的第六螺紋孔，下外表蓋板的左端設置有對應于第三螺紋孔的第七螺紋孔，下外表蓋板的右端設置有對應于第四螺紋孔的第八螺紋孔。
6、上定位旋轉桿的上部設置有第一旋轉塊，下定位旋轉桿的下部設置有第二旋轉塊，第一牽引繩通過第一旋轉塊連接定位旋轉桿的上端，第二牽引繩通過第二旋轉塊連接定位旋轉桿的下端；
7、上安裝凹槽內通過上定位旋轉桿上端的位置和下安裝凹槽內通過下定位旋轉桿下端的位置均設置有向下延伸的扇形切削槽，上外表蓋板和下外表蓋板與上安裝凹槽和下安裝凹槽對應部位均設置有相對應的扇形蓋板部，使上定位旋轉桿和下定位旋轉桿的轉動范圍局限于扇形切削槽和扇形蓋板部內。
8、鉆桿桿體的右端設置有凸起桿體，凸起桿體的外徑小于鉆桿桿體的外徑，使凸起桿體和鉆桿桿體之間形成第一臺階部，凸起桿體的外表面設置有外螺紋部；
9、取芯鉆頭包括鉆頭本體和設置在鉆頭本體左端的安裝部，安裝部包括外桿部、內桿部和外桿部與內桿部之間形成的深槽部，深槽部的上表面設置有對應于外螺紋部的內螺紋部，安裝時，通過旋擰取芯鉆頭使凸起桿體插入深槽部內，外桿部的左端頂撐在第一臺階部上。
10、前置密封墊的左端設置有環形凸臺，環形凸臺的外表面設置在鉆桿桿體的內壁上；
11、后置密封墊的右端設置有壓緊塊，壓緊塊上設置有第二臺階部，內桿部的左端頂撐在第二臺階部上。
12、上外表蓋板的右端內側設置有上圓形凹槽，下外表蓋板的右端內側設置有下圓形凹槽，上定位旋轉桿的上端插設在上圓形凹槽內，下定位旋轉桿的下端插設在下圓形凹槽內，上圓形凹槽和下圓形凹槽的直徑大于上定位旋轉桿和下定位旋轉桿的直徑，上圓形凹槽和下圓形凹槽的中心軸線垂直于鉆桿桿體的中軸線。
13、測氣嘴設置在密閉取芯艙室的鉆桿桿體上。
14、繩索牽引單壁密閉取芯方法，基于上述繩索牽引單壁密閉取芯裝置而實施，包括如下步驟：
15、（1）組裝繩索牽引單壁密閉取芯裝置；
16、（2）將組裝完成的繩索牽引單壁密閉取芯裝置安裝在履帶式鉆機的鉆桿上；
17、（3）旋切孔底煤體進行取樣；
18、（4）向鉆桿內部注入高壓水，高壓水通過鉆桿內孔沖擊承壓滑塊；
19、（5）停止注入高壓水，退鉆，并將密閉取芯裝置從鉆桿上取下；
20、（6）將現場解吸儀通過針頭與測氣嘴連接，進行現場解吸；
21、（7）拆下上外表蓋板和下外表蓋板，通過扳手旋擰上定位旋轉桿或下定位旋轉桿，進而將閉合的球芯開啟，將密閉取芯裝置內的煤樣倒出并裝進煤樣罐，帶回地面實驗室進行化驗。
22、步驟（1）的具體操作過程為：將第一螺栓擰入第一螺紋孔和第五螺紋孔，將第二螺栓擰入第二螺紋孔和第六螺紋孔，完成上外表蓋板的安裝，將第三螺栓擰入第三螺紋孔和第七螺紋孔，將第四螺栓擰入第四螺紋孔和第八螺紋孔，完成下外表蓋板的安裝；然后旋擰取芯鉆頭使凸起桿體插入深槽部內，外桿部的左端頂撐在第一臺階部上，內桿部的左端頂撐在第二臺階部上，完成繩索牽引單壁密閉取芯裝置的安裝；
23、步驟（2）的具體過程為：鉆桿桿體的左端設置有用于連接鉆桿的安裝部，通過安裝部將組裝完成的取芯裝置安裝在鉆機上。
24、步驟（3）的具體操作過程為：啟動鉆機，鉆機帶動鉆桿旋轉進而帶動鉆桿桿體以及取芯鉆頭進行旋切取樣，旋切下來的煤樣經過取芯鉆頭并通過球芯的中孔進入密閉取芯艙室內；
25、步驟（4）的具體操作過程為：承壓滑塊在高壓水的沖擊下向右移動，承壓滑塊在移動過程中帶動第一牽引繩和第二牽引繩分別牽引第一旋轉塊和第二旋轉塊進而帶動上定位旋轉桿和下定位旋轉桿的旋轉，帶動球芯的旋轉，球芯左右通透的中孔旋轉90°，使球芯將密閉本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.繩索牽引單壁密閉取芯裝置，其特征在于：包括鉆桿桿體、承壓滑塊、回收環、前置密封墊、后置密封墊、球芯、上定位旋轉桿、下定位旋轉桿、取芯鉆頭、分隔板、測氣嘴；取芯鉆頭安裝在鉆桿桿體的右端，分隔板設置在鉆桿桿體內部使鉆桿桿體內部空腔形成位于分隔板左端的滑塊驅動艙室和位于分隔板右端的密閉取芯艙室，球芯設置在密閉取芯艙室的右端，前置密封墊設置在球芯的左側，后置密封墊設置在球芯的右側，球芯上開設有左右貫通的中孔，球芯的上端設置有第一安裝槽，球芯的下端設置有第二安裝槽，第一安裝槽內安裝有上定位旋轉桿，第二安裝槽內安裝有下定位旋轉桿，上定位旋轉桿的下端固定連接球芯，下定位旋轉桿的上端固定連接球芯，承壓滑塊安裝在滑塊驅動艙室內，回收環安裝在承壓滑塊的左端；
2.根據權利要求1所述的繩索牽引單壁密閉取芯裝置，其特征在于：鉆桿桿體的外表面設置有對應于上安裝凹槽的上外表蓋板和對應于下安裝凹槽的下外表蓋板，上外表蓋板與上安裝凹槽的形狀一致，下外表蓋板與下安裝凹槽的形狀一致，上外表蓋板的左端設置有對應于第一螺紋孔的第五螺紋孔，上外表蓋板的右端設置有對應于第二螺紋孔的第六螺紋孔，下外表蓋板的左
3.根據權利要求2所述的繩索牽引單壁密閉取芯裝置，其特征在于：上定位旋轉桿的上部設置有第一旋轉塊，下定位旋轉桿的下部設置有第二旋轉塊，第一牽引繩通過第一旋轉塊連接定位旋轉桿的上端，第二牽引繩通過第二旋轉塊連接定位旋轉桿的下端；
4.根據權利要求3所述的繩索牽引單壁密閉取芯裝置，其特征在于：鉆桿桿體的右端設置有凸起桿體，凸起桿體的外徑小于鉆桿桿體的外徑，使凸起桿體和鉆桿桿體之間形成第一臺階部，凸起桿體的外表面設置有外螺紋部；
5.根據權利要求4所述的繩索牽引單壁密閉取芯裝置，其特征在于：前置密封墊的左端設置有環形凸臺，環形凸臺的外表面設置在鉆桿桿體的內壁上；
6.根據權利要求5所述的繩索牽引單壁密閉取芯裝置，其特征在于：上外表蓋板的右端內側設置有上圓形凹槽，下外表蓋板的右端內側設置有下圓形凹槽，上定位旋轉桿的上端插設在上圓形凹槽內，下定位旋轉桿的下端插設在下圓形凹槽內，上圓形凹槽和下圓形凹槽的直徑大于上定位旋轉桿和下定位旋轉桿的直徑，上圓形凹槽和下圓形凹槽的中心軸線垂直于鉆桿桿體的中軸線。
7.根據權利要求6所述的繩索牽引單壁密閉取芯裝置，其特征在于：測氣嘴設置在密閉取芯艙室的鉆桿桿體上。
8.繩索牽引單壁密閉取芯方法，基于如權利要求1～7中任一所述的繩索牽引單壁密閉取芯裝置而實施，其特征在于：包括如下步驟：
9.根據權利要求8所述的繩索牽引單壁密閉取芯方法，其特征在于：步驟（1）的具體操作過程為：將第一螺栓擰入第一螺紋孔和第五螺紋孔，將第二螺栓擰入第二螺紋孔和第六螺紋孔，完成上外表蓋板的安裝，將第三螺栓擰入第三螺紋孔和第七螺紋孔，將第四螺栓擰入第四螺紋孔和第八螺紋孔，完成下外表蓋板的安裝；然后旋擰取芯鉆頭使凸起桿體插入深槽部內，外桿部的左端頂撐在第一臺階部上，內桿部的左端頂撐在第二臺階部上，完成繩索牽引單壁密閉取芯裝置的安裝；
10.根據權利要求8所述的繩索牽引單壁密閉取芯方法，其特征在于：步驟（3）的具體操作過程為：啟動鉆機，鉆機帶動鉆桿旋轉進而帶動鉆桿桿體以及取芯鉆頭進行旋切取樣，旋切下來的煤樣經過取芯鉆頭并通過球芯的中孔進入密閉取芯艙室內；
...【技術特征摘要】
1.繩索牽引單壁密閉取芯裝置，其特征在于：包括鉆桿桿體、承壓滑塊、回收環、前置密封墊、后置密封墊、球芯、上定位旋轉桿、下定位旋轉桿、取芯鉆頭、分隔板、測氣嘴；取芯鉆頭安裝在鉆桿桿體的右端，分隔板設置在鉆桿桿體內部使鉆桿桿體內部空腔形成位于分隔板左端的滑塊驅動艙室和位于分隔板右端的密閉取芯艙室，球芯設置在密閉取芯艙室的右端，前置密封墊設置在球芯的左側，后置密封墊設置在球芯的右側，球芯上開設有左右貫通的中孔，球芯的上端設置有第一安裝槽，球芯的下端設置有第二安裝槽，第一安裝槽內安裝有上定位旋轉桿，第二安裝槽內安裝有下定位旋轉桿，上定位旋轉桿的下端固定連接球芯，下定位旋轉桿的上端固定連接球芯，承壓滑塊安裝在滑塊驅動艙室內，回收環安裝在承壓滑塊的左端；
2.根據權利要求1所述的繩索牽引單壁密閉取芯裝置，其特征在于：鉆桿桿體的外表面設置有對應于上安裝凹槽的上外表蓋板和對應于下安裝凹槽的下外表蓋板，上外表蓋板與上安裝凹槽的形狀一致，下外表蓋板與下安裝凹槽的形狀一致，上外表蓋板的左端設置有對應于第一螺紋孔的第五螺紋孔，上外表蓋板的右端設置有對應于第二螺紋孔的第六螺紋孔，下外表蓋板的左端設置有對應于第三螺紋孔的第七螺紋孔，下外表蓋板的右端設置有對應于第四螺紋孔的第八螺紋孔。
3.根據權利要求2所述的繩索牽引單壁密閉取芯裝置，其特征在于：上定位旋轉桿的上部設置有第一旋轉塊，下定位旋轉桿的下部設置有第二旋轉塊，第一牽引繩通過第一旋轉塊連接定位旋轉桿的上端，第二牽引繩通過第二旋轉塊連接定位旋轉桿的下端；
4.根據權利要求3所述的繩索牽引單壁密閉取芯裝置，其特征在于：鉆桿桿體的右端設置有凸起桿體，凸起桿體的外徑小于鉆桿桿體的外徑，使凸起桿體和鉆桿...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王志明，張碩，丁立培，孫玉寧，張小東，劉曉，孫志東，白二虎，王永龍，張宏圖，陳旭，
申請(專利權)人：河南理工大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。