[發(fā)明專利]井下煤層瓦斯含量定點鉆屑取樣及瓦斯含量計算方法

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• 申請日: 2017-03-28
• 公開（公告）號: CN106840756A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭曉亮;袁亮;薛生;劉澤功;李堯斌;周波;李文權(quán);陳鮮展
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G01N1/08
• 分類號: G01N1/08;G01N33/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.井下煤層瓦斯含量定點鉆屑取樣及瓦斯含量計算方法，其特征在于：包括以下具體步驟，

(1)首先進行了煤樣采集和制備，在實驗室完成不同溫度下的解吸曲線測定，得到一系列瓦斯解吸量Q＝AQ(t)曲線，式中A是擬合系數(shù)，t是時間，同時建立溫度和擬合系數(shù)的關(guān)系方程T＝T(A)；

(2)根據(jù)防突技術(shù)方案選取合適的煤層取樣位置，布置鉆機和取樣鉆桿系統(tǒng)進行鉆孔作業(yè)，取樣鉆桿聯(lián)接在鉆頭后，取樣鉆桿后聯(lián)接普通信號傳輸鉆桿，每間隔10個普通信號傳輸鉆桿聯(lián)接一個帶傳輸信號放大功能的鉆桿；

(3)當鉆孔鉆到預定的采樣深度后，鉆桿原位旋轉(zhuǎn)一會，將鉆孔前方鉆屑排出；

(4)通過采集倉控制器控制取樣鉆桿上的采集倉打開采集倉門；

(5)繼續(xù)向前鉆進，采集倉采集鉆頭前方破碎的煤屑；

(6)停止鉆進，通過采集倉控制器控制取樣鉆桿上的采集倉關(guān)閉采集倉門，并記錄采集時間t₀、鉆頭處環(huán)境溫度T₀；

(7)將鉆桿退出，取下取樣鉆桿，取樣鉆桿作為煤樣罐，完成煤樣存儲的任務(wù)；

(8)將取樣鉆桿帶回地面實驗室，將取樣鉆桿放氣口與解吸測定裝置連接，測定自然解吸氣體量Q_J；

(9)打開取樣鉆桿，選取一定有代表性的煤樣放入破碎系統(tǒng)，測定粉碎煤樣過程中的瓦斯解吸量Q_C；

(10)將井下取樣時記錄的鉆頭處環(huán)境溫度T₀帶入關(guān)系方程T＝T(A)，推算出A₀，再由A₀得到瓦斯解吸量Q＝A₀Q(t)方程，將井下煤樣采集時間t₀代入方程Q＝A₀Q(t)可得到井下采樣時的瓦斯損失量Q_S；

(11)最后得到瓦斯含量Q₀＝Q_S+Q_C+Q_J，完成一次瓦斯含量檢測過程。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下煤層瓦斯含量定點鉆屑取樣及瓦斯含量計算方法，其特征在于：取樣鉆桿系統(tǒng)包括采集倉控制器、普通信號傳輸鉆桿、帶傳輸信號放大功能的鉆桿、取樣鉆桿和鉆頭。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采集倉控制器，其特征在于：所述采集倉控制器包括兩個控制按鈕、一個指示燈、一塊液晶顯示器和電磁信號傳輸/接收裝置，工作人員可以通過控制按鈕控制取樣鉆桿上采集倉的倉門開啟/關(guān)閉，指示燈負責告訴操作人員倉門是否開啟/關(guān)閉到位，液晶顯示器負責顯示一些相關(guān)信息。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采集倉控制器，其特征在于：所述普通信號傳輸鉆桿跟一般肋骨鉆桿類似，表面帶有螺紋用于排渣，中間具有貫通的空隙，可用于通風和通水。其特殊之處在于在兩端聯(lián)接處均有一個鐵氧體磁環(huán)，在鐵氧體磁環(huán)中嵌入有線圈，兩端的線圈連接在一起形成一個閉環(huán)，鐵氧體磁環(huán)和線圈構(gòu)成控制信號的電磁傳輸信道。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采集倉控制器，其特征在于：所述帶傳輸信號放大功能的鉆桿結(jié)構(gòu)與普通信號傳輸鉆桿類似，區(qū)別在于在兩端線圈中間的連接處增加了一個雙向信號放大電路，用于放大電磁感應(yīng)信號，保證電磁傳輸信道長距離傳輸。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的取樣鉆桿，其特征在于：所述的取樣鉆桿中部布置有一個用于采集煤樣的采集倉，采集倉由放氣口、物料傳感器、煤樣倉、密封劑、倉門、螺桿、直線電機、電機支架、控制模塊、溫度傳感器、充電口組成。煤樣采集工作完成后，取出的取樣鉆桿可視為一個煤樣罐。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的取樣鉆桿系統(tǒng)，其特征在于：所述的采集倉控制器的控制信號通過電磁感應(yīng)原理實現(xiàn)無線傳輸?shù)饺鱼@桿，采集倉中的控制模塊接收到控制信號后，根據(jù)控制信號種類控制直線電機運行帶動倉門開啟/關(guān)閉，動作執(zhí)行完畢，控制模塊負責向采集倉控制器反饋命令執(zhí)行情況。