[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

本發明涉及煤層鉆進取樣技術領域，特別是涉及一種氮氣低溫正壓遠距離快速瓦斯含量取樣裝置，其中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；鉆桿內部具有輸送氮氣的通道，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，其中一個輸入端與氮氣管路連接，另一個輸入端與液氮瓶連接。本裝置可主動排渣，降低煤樣溫度，避免了煤樣氧化，減少了瓦斯損失量，同時排渣能力完全能夠滿足長距離取樣。

技術領域

本發明涉及煤層鉆進取樣技術領域，特別涉及一種氮氣低溫正壓遠距離快速瓦斯含量取樣裝置及方法。

背景技術

煤層瓦斯含量的準確測定是煤礦瓦斯治理的基礎，是關系到煤礦安全生產的關鍵參數，然而目前沒有統一的瓦斯含量取樣方法。目前煤礦井下煤層瓦斯含量測定取樣主要有螺旋鉆桿鉆屑取樣法、壓風風排正壓煤屑取樣法、負壓抽出式鉆屑取樣法、取芯器單筒取芯法、液氮低溫取芯器取芯法等方法，由于煤樣的溫度、壓力、粒度、取樣位置等對瓦斯含量解吸結果有著重要的影響，螺旋鉆桿鉆屑取樣法存在施工距離短、煤樣采取位置不精準等問題；壓風風排正壓煤屑取樣法的壓風介質為空氣，其取樣速度快，但易造成煤樣氧化，煤體溫度升高，作業環境煤塵大等問題；負壓抽出式鉆屑取樣法取樣速度快，但存在煤樣輸送通道狹小，極易堵塞，適用性差，且負壓的輸送能力遠遠低于正壓，不適宜遠距離取樣；取芯器單筒取芯法存在煤樣降溫介質存在時取芯筒與煤體摩擦生熱，時煤樣溫度大幅升高，造成瓦斯大量逸散，且取芯時間長，瓦斯損失量大等問題；液氮低溫取芯器取芯法是在單筒取芯法的基礎上，在取芯器內安裝液氮低溫裝置，克服了取芯器摩擦生熱問題，使得煤樣能夠低溫保持，但取樣時間長，取樣過程復雜，瓦斯損失量較大。因此急需探索一種快速低損便捷的瓦斯含量取樣方法，準確測量煤層瓦斯含量。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出一種氮氣低溫正壓遠距離快速瓦斯含量取樣裝置，本裝置不用退鉆更換取芯器，可主動排渣，降低煤樣溫度，避免了煤樣氧化，減少了瓦斯損失量，同時排渣能力完全能夠滿足長距離取樣。本發明還提出一種氮氣低溫正壓遠距離快速瓦斯含量取樣方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

在第一個技術方案中，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，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。

在第一個技術方案中，作為優選的，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。

在第一個技術方案中，作為優選的，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。

在第一個技術方案中，作為優選的，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。