[发明专利]煤层风和水雾联动钻取煤芯机具及其钻取煤芯的方法

权利要求书

1.煤层风和水雾联动钻取煤芯机具，包括气动钻机(1)、与气动钻机配合连接的钻柄(2)和钻杆(3)、一端连接在钻柄端部的钻尾接头(4)，其特征在于：钻尾接头(4)的另一端与水雾化装置(5)的出口端连接，水雾化装置的两进口端分别与压风管(6)和供水管(7)连接；钻杆(3)的前端与取芯管(8)连接。

2.根据权利要求1所述的煤层风和水雾联动钻取煤芯机具，其特征在于：所述水雾化装置(5)包括雾化室(5-1)、连接在雾化室一端的压风管接头(5-2)、连接在雾化室中部的供水管接头(5-3)和连接在雾化室另一端的风和水雾出口接头(5-4)；在供水管接头的前端设有喷嘴(5-5)、中部设有水流控制阀门(5-6)。

3.根据权利要求1或2所述的煤层风和水雾联动钻取煤芯机具，其特征在于：所述的取芯管(8)包括岩芯管接头(8-1)、后端与岩芯管接头中部凸台配合连接的外管(8-2)、固定在外管前端的外切削钻头(8-3)、后端与岩芯管接头前部配合连接的内管(8-4)、固定在内管前的内切削钻头(8-5)，在靠近外管的前端设有四个外侧孔(8-6)，在靠近内管的前端设有与外侧孔相对应的四个内侧孔(8-7)，在岩芯管接头设有沿中轴线的风和水雾通道(8-8)，在风和水雾通道的前端配合连接有堵头(8-9)，在风和水雾通道的中部设有与外管和内管之间的夹层相通的过孔(8-10)，在风和水雾通道的后部设有螺纹(8-11)，钻杆(3)与其配合连接。

4.煤层风和水雾联动钻取煤芯的方法，钻取煤芯采用权利要求1所述的机具，其步骤如下：

(1)布孔，在掘进工作面迎头或回采工作面顺槽布置孔径φ108～150mm的空孔作为取芯孔，孔的深度大于20m；

(2)管路连接，将煤层风和水雾联动钻取煤芯机具的水雾化装置的压风管接头(5-2)通过压风管6与井下或地面空气压缩机9的风包10连接，空气压缩机提供压风的压力约0.3～0.6MPa，形成风流量约3～4m³/min的主循环介质流，进入雾化室(5-1)；

水雾化装置的供水管接头(5-3)通过供水管7与地面水池(11)相通，提供水压要求高于风压0.1MPa以上；

水雾化装置5的风和水雾出口接头(5-4)与气动钻机1的钻柄2端部的钻尾接头4连接；钻杆(3)的前端与取芯管(8)连接；

(3)钻取煤芯，首先打开压风开关，再打开水压开关，调节水流控制阀门(5-6)使水流量控制在4×10^-4～9×10^-4m³/min，水流通过供水管接头的前端的喷嘴(5-5)喷入雾化室(5-1)对水流进行第一次雾化；经第一次雾化形成的湿空气，通过风和水雾出口接头(5-4)在高速运动的风流作用下以紊流方式运动，期间对水雾进行二次雾化，形成湿空气；然后，开动钻机缓慢钻进；钻机转速为20～30r/min，钻进速度0.1～0.3m/min，直到取芯完成为止；

(4)退钻，退钻前首先关闭压风，再关闭水压开关，然后，快速推出钻杆，带出取芯管；

(5)评定煤芯原始性质，是否满足完整性、保质性和快速性要求。