[發明專利]一種氮氣低溫正壓遠距離快速瓦斯含量取樣裝置及方法

有效

• 申請號: 202010540607.4
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111649979B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 楊宏偉;韓兵;錢志良;高宏;郭云峰;王連聰;蘇偉偉;叢秀枝
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團沈陽研究院有限公司
• 主分類號: G01N1/08
• 分類號: G01N1/08
• 代理公司: 沈陽易通專利事務所 21116
• 代理人: 王建男

1.一種氮氣低溫正壓遠距離快速瓦斯含量取樣裝置，用于在煤層深處瓦斯含量，所述煤層上開設有一開鉆孔，一開鉆孔的末段具有直徑大一開鉆孔的二開鉆孔，其特征在于：包括鉆桿、變徑四通、集渣組件、抽放軟管一、抽放主管、鉆機、混合氮氣軟管、控溫氮氣混合箱、液氮瓶、常溫氮氣軟管、低溫氮氣軟管和氮氣管路，其中變徑四通包括兩個對應水平開設的通道、上通道和下通道，所述變徑四通中的一個水平開設的通道與二開鉆孔密封對接，鉆桿穿過變徑四通兩個對應水平開設的通道且前端深入到一開鉆孔內，變徑四通中的另一個水平開設的通道與鉆桿外壁之間滑動密封，變徑四通的下通道與集渣組件密封連接，變徑四通的上通過通道抽放軟管一與抽放主管連接；所述鉆機的動力端連接鉆桿并可驅動鉆桿鉆進；

所述鉆桿內部具有輸送氮氣的通道，鉆桿的頭部具有鉆頭，鉆頭上具有與鉆桿內部通道連通的輸氣孔，鉆桿的尾部通過混合氮氣軟管與控溫氮氣混合箱的輸出端連接，控溫氮氣混合箱的輸入端由兩個，其中一個輸入端通過常溫氮氣軟管與氮氣管路連接，另一個輸入端通過低溫氮氣軟管與液氮瓶連接；

所述集渣組件包括集渣器和煤樣罐，其中集渣器的頂部與變徑四通的下通道連接，集渣器的底部為漏斗結構，煤樣罐連接在集渣器底部漏斗結構處；

所述集渣器的側面設有開口，所述集渣器的側面開口通過抽放軟管二與抽放主管連接。

2.根據權利要求1所述的氮氣低溫正壓遠距離快速瓦斯含量取樣裝置，其特征在于：變徑四通的水平通道與鉆桿外壁之間通過防噴橡膠板密封。

3.根據權利要求1所述的氮氣低溫正壓遠距離快速瓦斯含量取樣裝置，其特征在于：所述變徑四通的上通道與抽放軟管一的連接處具有用于監控被收集氣體溫度的溫度傳感器一。

4.根據權利要求3所述的氮氣低溫正壓遠距離快速瓦斯含量取樣裝置，其特征在于：所述控溫氮氣混合箱輸出端與混合氮氣軟管連接處具有用于監控混合氮氣溫度的溫度傳感器二。

5.根據權利要求4所述的氮氣低溫正壓遠距離快速瓦斯含量取樣裝置，其特征在于：所述控溫氮氣混合箱和常溫氮氣軟管的連接處設有常溫氮氣電磁閥；所述控 溫氮氣混合箱與低溫氮氣軟管的連接處設有低溫氮氣電磁閥。

6.一種氮氣低溫正壓遠距離快速瓦斯含量取樣方法，使用如權利要求5所述的氮氣低溫正壓遠距離快速瓦斯含量取樣裝置，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，完成氮氣低溫正壓遠距離快速瓦斯含量取樣裝置的組裝，通過溫度傳感器二檢測控 溫氮氣混合箱輸出氮氣溫度，在氮氣混合箱輸出氮氣溫度滿足設定要求后通過混合氮氣軟管和鉆桿輸送鉆桿頭部，臨時斷開變徑四通和抽放主管的連接；

步驟2，進行煤層一開鉆孔施工，完成后停止鉆進，打開變徑四通和抽放主管的連接，隨后進行二開鉆孔施工，直至施工到設定距離后停止；

步驟3，通過低溫氮氣對鉆頭進行降溫，同時利用低溫氮氣壓力清除鉆孔中剩余煤渣，排出的殘渣通過集渣組件排出，排出的氮氣進入抽放主管；

步驟4，當溫度傳感器一的溫度達到設定溫度且無煤渣時，將煤樣罐接入集渣器排出口，開動鉆機繼續鉆進，利用高壓低溫氮氣將鉆進煤渣迅速排出輸送至煤樣罐，從而完成遠距離精準快速取樣工作。