技术特征：
1.一种内置麻花钻杆钻孔快速取样装置，包括整体安装在钻机(6)上的外部钻杆(2)，外部钻杆(2)的内部均为中空结构，外部钻杆(2)设置为至少一个，在外部钻杆(2)的前端设置外部螺纹公接头(2.1)，并通过外部螺纹公接头(2.1)与内部为中空结构的取芯钻头(1)的尾端相连接，在外部钻杆(2)的尾端设置外部螺纹母接头(2.2)，并通过外部螺纹母接头(2.2)与环形气尾(10)相连接，相邻外部钻杆(2)之间通过外部螺纹公接头(2.1)外部螺纹母接头(2.2)适配连接；其特征在于，还包括空心轴马达(4)和至少一个内部钻杆(3)；在取芯钻头(1)内部设置有取芯孔(7)；在每个外部钻杆(2)内腔的前后两端均设置有十字形支架(2.3)，十字形支架(2.3)均与环形轴承(2.4)相连接；每个内部钻杆(3)两端分别设置有内部螺纹公接头(3.2)和内部螺纹母接头(3.3)，并通过内部螺纹公接头(3.2)和内部螺纹母接头(3.3)与相邻的内部钻杆(3)适配连接；内部钻杆(3)依次嵌套在环形轴承(2.4)的内圈上；在内部钻杆(3)外部除前后两端1/3的区域均设置麻花螺纹(3.1)，其中一端无麻花螺纹的光滑区域记为δl；所述环形轴承(2.4)的位置与内部钻杆(3)上前后两端1/3处光滑区域的中心位置相对应，内部钻杆(3)前后两端的光滑区能够在环形轴承(2.4)上旋转并前后移动；所述环形气尾(10)通过气水管路(8)与供气泵(5)连通；所述空心轴马达(4)侧壁设置有电源接头(4.1)，并通过电源接头(4.1)与外部电源(11)连接，空心轴马达(4)内部沿轴线处设置有传动杆(4.2)，并通过传动杆(4.2)与内部钻杆(3)螺纹连接。2.一种内置麻花钻杆钻孔快速取样方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、正常钻进过程：启动钻机(6)，外部钻杆(2)旋转钻进，开启供气泵(5)，气流通过环形气尾(10)流入外部钻杆(2)内腔，经取芯钻头(1)流出；s2、取样步骤：
①
当取芯钻头(1)钻进至取样点a时，保持外部钻杆(2)旋转，启动空心轴马达(4)，内部钻杆(3)开始旋转并向前移动距离δl，达到取样量时控制内部钻杆(3)后移距离2δl使孔内煤渣向外大量排出外部钻杆(2)的内腔；取样结束后，内部钻杆(3)退至原来位置，关闭空心轴马达(4)，标记取样品为a#；
②
当取芯钻头(1)钻进至取样点b时，保持外部钻杆(2)旋转，启动空心轴马达(4)，内部钻杆(3)开始旋转并向前移动距离δl，达到取样量时控制内部钻杆(3)后移距离2δl使孔内煤渣向外大量排出外部钻杆(2)的内腔；取样结束后，内部钻杆(3)退至原来位置，关闭空心轴马达(4)，标记取样品为b#；
③
重复上述步骤
①
和
②
，直至取样结束；s3、取样结束：关闭空心轴马达(4)，关闭供气泵(5)，关闭钻机(6)，停止钻进，停止取样。3.根据权利要求2所述的一种内置麻花钻杆钻孔快速取样方法，其特征在于，内部钻杆(3)截面最大直径d
麻max
、环形气尾(10)出风口截面风流速度v
进
以及外部钻杆(2)内腔两端高度差值δh与外部钻杆(2)内腔两端风流压力δp满足关系为：取芯钻头(1)端部截面风速v
出
如公式(1)：
式中：d
内
为外部钻杆的内腔直径，m；a为麻花钻杆直径修正因子；b为风流在外部钻杆内腔流动风量损失修正因子；取芯钻头(1)端部截面动压p
出
如公式(2)：式中：ρ为井下空气密度，kg/m3；外部钻杆(2)尾端环形气尾(10)出风口截面动压p
进
如公式(3)：p
进
＝0.5ρv
进2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)式中：v
进
为环形气尾出风口截面风流速度，m/s；外部钻杆(2)内腔两端风压差δp满足公式(4)：为保证取样时取芯钻头(1)供风量bq
供
和外部钻杆(2)内腔截面直径d
内
不变的情况下，合理的设置内部钻杆(3)截面最大直径d
麻max
、环形气尾(10)出风口截面风流速度v
进
以及外部钻杆(2)内腔两端高度差值δh，保证外部钻杆(2)内腔两端风压差δp小于等于p0时，煤样可以顺利传输出来，其需满足公式(5)：式中：p0为外部钻杆内腔两端允许最大风压差，pa。
技术总结
一种内置麻花钻杆钻孔快速取样装置及取样方法，取芯钻头内部设置取芯孔；每个外部钻杆内腔两端均设置十字形支架，十字形支架均与环形轴承连接；每个内部钻杆两端分别设置内部螺纹公接头和内部螺纹母接头；内部钻杆依次嵌套在环形轴承的内圈上；内部钻杆外部除前后两端1/3的区域均设置麻花螺纹；环形轴承的位置与内部钻杆上前后两端1/3处光滑区域的中心位置相对应，内部钻杆前后两端的光滑区能够在环形轴承上旋转并前后移动；环形气尾通过气水管路与供气泵连通；空心轴马达内部沿轴线处设置传动杆，并通过传动杆与内部钻杆螺纹连接。本发明能够实现不退钻、不换钻杆，连续多个采样点取出煤样，保障各个取样点煤样不混杂，实现煤样随钻随取。煤样随钻随取。煤样随钻随取。
技术研发人员：刘春 周福宝 康建宏 徐洋 刘光义
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：2022.04.27
技术公布日：2022/6/17