[發明專利]一種煤礦密封取樣裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 201310062688.1
• 申請日: 2013-02-28
• 公開（公告）號: CN103115797A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 林柏泉;劉謙;朱傳杰;江丙友;孫豫敏;洪溢都
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01N1/08
• 分類號: G01N1/08
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 程化銘

技術領域

本發明涉及一種測定瓦斯含量的取樣裝置及其使用方法，特別是一種煤礦密封取樣裝置及其使用方法。

背景技術

煤層瓦斯含量是計算瓦斯儲量與瓦斯涌出量的基礎，也是預測煤與瓦斯突出危險性的重要參數之一，所以準確測定煤層瓦斯含量是很重要的。煤層瓦斯含量的測定方法較多，主要有勘探鉆孔煤芯解吸法、工作面鉆孔煤屑解吸法、瓦斯含量系數法以及高壓吸附法。其中工作面鉆孔煤屑解吸法是常用的測定方法之一。

在使用煤電鉆打鉆時，煤屑沿著鉆孔隨著鉆桿排出鉆孔，然后用煤樣罐接煤樣，再進行現場瓦斯解析；這種取樣方式會使鉆孔深部及淺部的煤屑一起排出，從而取到的煤樣不能保證全部來自設計深度處的原煤，導致測量不準確。在進行穿層打鉆時，鉆孔深度很大，在煤樣的排出過程會很長，導致煤樣暴露時間過長，也會致使測量不準確。

發明內容

技術問題：本發明的目的在于克服已有技術中的不足之處，提供一種結構簡單、密封效果好的煤礦密封取樣裝置及其使用方法。

技術方案：本發明的目的是這樣實現的：煤礦密封取樣包括取樣裝置及其使用方法，其取樣裝置包括鉆頭、支撐座、取樣控制器、取樣筒、外筒、接頭、煤樣通道和氣體通道；鉆頭通過支撐座與外筒連接，在支撐座內連接有取樣控制器，在外筒的后部連接有接頭，在外筒內有取樣筒。

所述的鉆頭有四個鉆刃，鉆頭中間有一鉆頭通孔，鉆頭通孔為凸臺形狀；鉆頭通孔靠近鉆刃一側直徑大，另一側直徑小。

所述的煤樣通道包括：鉆頭通孔、滑塊通孔和取樣筒口；鉆頭通孔取樣筒口相通，滑塊通孔位于鉆頭通孔取樣筒口之間；

所述的取樣控制器包括滑塊、氣室和彈簧，滑塊上有一通孔，在鉆頭與取樣筒之間為氣室，氣室與氣室通道相通，滑塊位于氣室內，在滑塊的一端連接有彈簧。

取樣筒的前端有一取樣筒口和氣嘴，取樣筒口位于取樣筒的中心位置，在取樣筒內有一堵頭與取樣筒口對應，堵頭與取樣筒口均呈凸臺形狀，堵頭與活塞桿相連；活塞桿的另一端是活塞，活塞位于活塞導軌內，活塞桿上有一彈性鋼片，彈性鋼片靠近取樣筒口一側，到活塞上表面間的距離比堵頭頂部到取樣筒口間的距離稍大，在活塞電動軌內壁上有凹槽，彈性鋼片就會嵌入凹槽內。

接頭內有兩個氣體通道，一個氣體通道與氣室通道相通，另一個氣體通道與活塞通道相通；接頭一端有兩個外螺紋，另一端有一個內螺紋；通過外螺紋，取樣筒、外筒可以與接頭連接在一起；通過內螺紋，鉆桿可以與接頭相連。

煤礦密封取樣裝置的使用方法有三個階段：

準備階段：首先對設備進行組裝，接頭一端有兩個外螺紋，另一端有一個內螺紋；通過外螺紋，取樣筒、外筒可以與接頭連接在一起；通過內螺紋，鉆桿可以與接頭相連；將取樣筒、外筒、鉆桿依次連接到接頭上，再將鉆頭與外筒相連；

打鉆階段：打鉆，在未達到設計深度時，氣室不注入壓風，在彈簧的作用下，滑塊向氣室一側偏移，滑塊將煤樣通道給封死，煤樣通道是不通的；當鉆孔達到設計距離時，停止打鉆，通過氣室通道向氣室內持續注入壓風；此時，活塞被壓向另一側，鉆頭通孔與滑塊通孔相通，從而使煤樣通道暢通；這時，重新開鉆，在鉆進過程中煤樣就會進入取樣筒；等鉆進一定距離后，取樣筒內也會充滿煤樣；然后向活塞通道內注入壓風，同時停鉆、停止向氣室內注入壓風，在壓風作用下，活塞被向前推動，帶動活塞桿向前移動，進而堵頭移動；當堵頭頂死在取樣筒口時，彈性鋼片就會嵌入凹槽內，防治堵頭回退，將取樣筒密封；

現場解析階段：退鉆，將鉆桿取出，把取樣筒卸下，將取樣筒上的氣嘴與瓦斯解吸速度測定儀相連，就可以進行現場瓦斯解析。

有益效果，由于采用了上述方案，

(1)?鉆頭未到達設計深度時，氣室不注入壓風，在彈簧的作用下，滑塊向氣室一側偏移，從而滑塊可以將煤樣通道給封死，從而保證鉆孔在未達到設計深度時，煤樣不會進入取樣筒。

(2)?取樣筒上有一開口，在取樣筒里邊有一堵頭與之對應，堵頭與取樣筒口均呈凸臺形狀，兩者可以緊密配合；堵頭由聚四氟乙烯制成，堵頭與活塞桿相連；活塞的桿的另一端是活塞，活塞可以在導軌內移動，活塞桿上有一彈性鋼片，鋼片到活塞上表面(靠近取樣筒口一側)間的距離比堵頭頂部到取樣筒口間的距離稍大，由于堵頭具有一定彈性，會使堵頭與取樣筒口能更好的密封。

(3)?當活塞通道內注入壓風時，在高壓氣體的推動下，活塞被向前推移，帶動活塞桿向前移動，進而堵頭移動；當堵頭頂死在取樣筒口時，鋼片就會嵌入凹槽內，防治堵頭回退，從而將取樣筒密封。