煤矿井下水力反循环连续取心用岩心分离箱及其方法技术

一种煤矿井下水力反循环连续取心用岩心分离箱及其方法，岩心分离箱包括岩心柜、岩心筒、滑动接头、接头柜、负压抽采箱体、沉渣箱体、岩心报信机构，岩心筒插接于所述岩心柜中，岩心柜呈一定角度布设在所述负压抽采箱体中，与煤矿井下反循环取心钻具的返心通道连接后，上返煤岩心通过所述滑动接头进入岩心筒，煤岩心撞击岩心报信机构传动杆，报信机构摆动传递信息，煤岩屑及冲洗液通过岩心筒布设的环形通孔进入所述沉渣箱体，返心通道内溢出的泄压瓦斯会通过负压抽采箱体进入瓦斯负压抽采管路；由此，本发明专利技术集煤岩心上返报信、煤岩心收集、瓦斯抽采、沉渣收集于一体，结构简单，组装方便，操作简单，保证煤矿井下安全施工。

【技术实现步骤摘要】
煤矿井下水力反循环连续取心用岩心分离箱及其方法
本专利技术涉及钻探设备的
，尤其涉及一种煤矿井下水力反循环连续取心用岩心分离箱及其方法。
技术介绍
煤矿井下地质异常体是煤矿安全生产的重大安全隐患，随着煤矿逐步落实精细化管理模式，为避免地质构造的无计划揭露，对查明采煤工作面地质构造尤其是地质异常体等的工作提出了构造要素精准化探测的更高要求，只有预先查明才能确保安全生产。目前，钻探是最直观、最有效、最准确的技术手段，可分为无岩心钻探和取心钻探两种探查方法。坑道取心钻探以水平钻孔为主，取心工艺主要有提钻式取心、绳索取心、以及水力反循环连续取心(单管或双管)等三种。其中双壁水力反循环取心技术可以实现不需提钻连续取心，技术优势明显，因而提出将双壁水力反循环连续取心技术应用于煤矿井下水平孔水力反循环取心工作中。煤岩心的正常上返是水力反循环连续取心技术的关键，通过对上返煤岩心进行收集、编录、观察、分析可以对煤矿井下地质信息有直观的认识，包括地层岩性变化、层理发育程度及断层、陷落柱等地质异常体的发育情况。水力反循环连续取心技术在煤矿井下应用前景广阔，其技术原理是通过泥浆泵将冲洗液泵入双壁钻杆，随着钻进施工的进行，连续不间断地携带孔底破碎下来的完整煤岩心沿着钻具中心通道上返至孔外，然后再对煤岩心进行后续处理分析。目前煤矿井下并没有配套的煤岩心分离箱，基本上是将上返的煤岩心及破碎的煤岩屑通过胶管直接排入指定箱体中，并且反循环通道逸出的卸压瓦斯没有被收集，存在一定的安全隐患。由于受到井下环境、反循环配套装备及外部管汇的限制，导致不能对岩心的正常上返做出快速有效的判断，只能通过人工在排心管附近留守观察，才能判定是否出心，而且单根钻杆施工完成后，需要人工从箱体中将煤岩心统一挑出来进行编录，由于煤岩心连续上返导致其相互混杂在一起，岩心上返的先后顺序被打乱，不仅对收集、编录产生困难也会对后续煤岩心的分析产生影响，而且在煤矿井下施工要兼顾施工过程中卸压瓦斯的治理问题，确保煤矿井下水力反循环取心施工的安全高效开展。为此，本专利技术的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种煤矿井下水力反循环连续取心用岩心分离箱及其方法，以克服上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种煤矿井下水力反循环连续取心用岩心分离箱及其方法，其结构简单，操作方便，能克服现有技术的缺陷，集煤岩心上返报信、煤岩心收集、瓦斯抽采、沉渣收集于一体，有效保证煤矿井下安全施工。为实现上述目的，本专利技术公开了一种煤矿井下水力反循环连续取心用岩心分离箱，包括岩心柜、岩心筒、滑动接头、接头柜、负压抽采箱体、沉渣箱体以及岩心报信机构，其特征在于：所述岩心柜及接头柜均倾斜布设于所述负压抽采箱体内且倾斜角度一致，所述滑动接头为多个且布设于所述接头柜内，所述岩心筒为多个且能拆卸的间隔设置于岩心柜内，所述岩心柜设置于所述接头柜后，所述岩心柜外侧设有把手且与所述负压抽采箱体滑动配合，所述多个滑动接头的前端伸出接头柜外以连接至水力反循环连续取心钻具尾部的排心管，后端伸出接头柜以分别连接至岩心柜内的岩心筒，所述岩心报信机构布设于负压抽采箱体内以及岩心柜的上方，所述负压抽采箱体设置于沉渣箱体上。其中：所述岩心柜的其中一侧壁上间隔设有多个圆形通孔，所述岩心柜在该相对侧壁上对应多个同规格的圆形通孔且上方设有多个圆形小孔，各圆形小孔内套设螺栓及挡片，所述挡片能绕着所述螺栓的轴向自由旋转。其中：所述岩心筒为多个且截面为设有一上开口的扇形圆弧结构，所述扇形圆弧结构在上开口的两侧设有纵向延伸的矩形槽，在岩心柜内对应各圆形通孔的两侧设有平行延伸至相对侧壁上的矩形滑轨，各岩心筒插接于所述岩心柜且在矩形滑轨上自由滑动，所述岩心筒的周壁上间隔设有多个环形通孔，所述岩心筒内表面抛光减阻处理，所述岩心筒尾部配有堵头，所述堵头上设有多道密封圈。其中：所述接头柜的中部设有供滑动接头插入的第一矩形通孔，所述接头柜为箱体结构且两端设有把手，所述滑动接头为一截面矩形的箱体结构，其前端设有接头以连接至水力反循环连续取心钻具尾部的排心管，后端设有连接至岩心筒的连接筒。其中：所述滑动接头的上下端壁外缘分别设有限位板，各限位板的中部设有定位槽，所述接头柜在第一矩形通孔的上下侧分别设有多个对应于定位槽的限位孔，所述限位孔的轴线与所述岩心筒的轴线在同一个垂直平面上且一一对应，所述限位板上的定位槽与所述接头柜上的限位孔通过销钉进行配合固定。其中：所述负压抽采箱体的前端两侧设有供所述接头柜通插接的第二矩形通孔，中部一侧设有供所述岩心柜插接的第三矩形通孔，所述负压抽采箱体的内部设有供所述接头柜导向移动的下滑轨及供所述岩心柜安置的支撑块，所述下滑轨与所述接头柜底端设置的下矩形槽配合导向，所述负压抽采箱体的上部设有第一法兰盘，前端设有供所述滑动接头露出的第四矩形通孔，末端设有供所述岩心筒取出的窗口且所述窗口周围设有封闭的密封橡胶条，所述窗口上端设有密封板。其中：所述沉渣箱体为上开口的方形框体结构，其后部上侧设有方形挡板，所述方形挡板的一侧长度探入沉渣箱体一定深度。其中：所述岩心报信机构可旋转的设于所述负压抽采箱体内，所述岩心报信机构位于所述岩心筒入口处，所述岩心报信机构包含主杆体、传动杆和提示杆，所述主杆体为一长杆状结构，所述传动杆为多个且垂直连接至主杆体，所述传动杆的数量和位置对应于各岩心筒，所述岩心报信机构采用轻质铝合金材料加工。其中：所述提示杆为两个且为L型结构，其一端与主杆体的两端连接以实现岩心报信机构的自由转动，所述提示杆的另一端与传动杆错开一定角度设置，自由状态下，所述传动杆顶端指向所述岩心筒倾斜方向且插入所述岩心筒中轴线以下一定距离且不与内表面接触。还公开了一种煤矿井下水力反循环连续取心用岩心分离方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：将岩心分离箱装配完备后，负压抽采箱体上部与井下瓦斯负压抽采管路连接，所述沉渣箱体前端连接多个分级沉渣箱，侧面连接孔口正循环排渣管路，水力反循环连续取心钻具尾部的排心管与其中一滑动接头连接，其它滑动接头封闭，所述负压抽采尾部通过密封板将所述窗口封闭，所述沉渣箱体装满冲洗液达到水封效果，所述岩心分离箱整体封闭；步骤二：打开负压抽采管路闸阀，开始进行反循环取心施工，煤岩心及部分煤岩屑会沿着取心钻具中心通道进入排心管，并通过其中一滑动接头进入与之对应的岩心筒，上返煤岩心冲击所述岩心报信机构传动杆，传动杆绕着主杆体发生摆动从而带动所述提示杆发生摆动，起到煤岩心上返报信作用，冲洗液及碎屑透过所述岩心筒进入沉渣箱体，煤岩心在水力携带作用下可到达所述岩心筒底部端面并依次累计，直至该岩心筒煤岩心填满至岩心报信机构下端50mm左右，停止施工，将返心管连接至第二个所述滑动接头，并将第一个滑动接头封堵，继续重复上述步骤直至全部岩心筒填满；步骤三：关闭负压抽采管路闸阀，进行岩心清理收集，将负压抽采箱体尾部的密封板打开，依次打开岩心筒对应的所述岩心柜尾部的挡片，第一根岩心筒在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤矿井下水力反循环连续取心用岩心分离箱，包括岩心柜、岩心筒、滑动接头、接头柜、负压抽采箱体、沉渣箱体以及岩心报信机构，其特征在于：/n所述岩心柜及接头柜均倾斜布设于所述负压抽采箱体内且倾斜角度一致，所述滑动接头为多个且布设于所述接头柜内，所述岩心筒为多个且能拆卸的间隔设置于岩心柜内，所述岩心柜设置于所述接头柜后，所述岩心柜外侧设有把手且与所述负压抽采箱体滑动配合，所述多个滑动接头的前端伸出接头柜外以连接至水力反循环连续取心钻具尾部的排心管，后端伸出接头柜以分别连接至岩心柜内的岩心筒，所述岩心报信机构布设于负压抽采箱体内以及岩心柜的上方，所述负压抽采箱体设置于沉渣箱体上。/n

【技术特征摘要】
1.一种煤矿井下水力反循环连续取心用岩心分离箱，包括岩心柜、岩心筒、滑动接头、接头柜、负压抽采箱体、沉渣箱体以及岩心报信机构，其特征在于：
所述岩心柜及接头柜均倾斜布设于所述负压抽采箱体内且倾斜角度一致，所述滑动接头为多个且布设于所述接头柜内，所述岩心筒为多个且能拆卸的间隔设置于岩心柜内，所述岩心柜设置于所述接头柜后，所述岩心柜外侧设有把手且与所述负压抽采箱体滑动配合，所述多个滑动接头的前端伸出接头柜外以连接至水力反循环连续取心钻具尾部的排心管，后端伸出接头柜以分别连接至岩心柜内的岩心筒，所述岩心报信机构布设于负压抽采箱体内以及岩心柜的上方，所述负压抽采箱体设置于沉渣箱体上。


2.如权利要求1所述的煤矿井下水力反循环连续取心用岩心分离箱，其特征在于：所述岩心柜的其中一侧壁上间隔设有多个圆形通孔，所述岩心柜在该相对侧壁上对应多个同规格的圆形通孔且上方设有多个圆形小孔，各圆形小孔内套设螺栓及挡片，所述挡片能绕着所述螺栓的轴向自由旋转。


3.如权利要求2所述的煤矿井下水力反循环连续取心用岩心分离箱，其特征在于：所述岩心筒为多个且截面为设有一上开口的扇形圆弧结构，所述扇形圆弧结构在上开口的两侧设有纵向延伸的矩形槽，在岩心柜内对应各圆形通孔的两侧设有平行延伸至相对侧壁上的矩形滑轨，各岩心筒插接于所述岩心柜且在矩形滑轨上自由滑动，所述岩心筒的周壁上间隔设有多个环形通孔，所述岩心筒内表面抛光减阻处理，所述岩心筒尾部配有堵头，所述堵头上设有多道密封圈。


4.如权利要求1所述的煤矿井下水力反循环连续取心用岩心分离箱，其特征在于：所述接头柜的中部设有供滑动接头插入的第一矩形通孔，所述接头柜为箱体结构且两端设有把手，所述滑动接头为一截面矩形的箱体结构，其前端设有接头以连接至水力反循环连续取心钻具尾部的排心管，后端设有连接至岩心筒的连接筒。


5.如权利要求4所述的煤矿井下水力反循环连续取心用岩心分离箱，其特征在于：所述滑动接头的上下端壁外缘分别设有限位板，各限位板的中部设有定位槽，所述接头柜在第一矩形通孔的上下侧分别设有多个对应于定位槽的限位孔，所述限位孔的轴线与所述岩心筒的轴线在同一个垂直平面上且一一对应，所述限位板上的定位槽与所述接头柜上的限位孔通过销钉进行配合固定。


6.如权利要求1所述的煤矿井下水力反循环连续取心用岩心分离箱，其特征在于：所述负压抽采箱体的前端两侧设有供所述接头柜通插接的第二矩形通孔，中部一侧设有供所述岩心柜插接的第三矩形通孔，所述负压抽采箱体的内部设有供所述接头柜导向移动的下滑轨及供所述岩心柜安置的支撑块，所述下滑轨与所述接头柜底端设置的下矩形槽配合导向，所述负压抽采箱体的上部...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨冬冬，赵江鹏，刘建林，李泉新，赵建国，
申请(专利权)人：中煤科工集团西安研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61