[發(fā)明專利]一種煤礦井下一體化測定瓦斯含量的定點取樣裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110813305.4
• 申請日: 2021-07-19
• 公開（公告）號: CN113484185B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 康建宏;王有湃;劉春;朱繼鵬;彭程陽
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N7/00
• 分類號: G01N7/00;G01N1/08;G01N1/28
• 代理公司: 北京淮海知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32205
• 代理人: 周淑淑

1.一種煤礦井下一體化測定瓦斯含量的定點取樣裝置，包括取樣管（13）以及固定在取樣管（13）一端的截割頭（1）；其特征在于，還包括錐形螺紋密封（3）、導(dǎo)桿（4）和彈簧（8），在截割頭（1）上設(shè)有截割齒（5）和導(dǎo)流槽（6），進(jìn)煤孔（7）開設(shè)在截割頭（1）的中心位置；錐形螺紋密封（3）固定在取樣管（13）內(nèi)部，中空結(jié)構(gòu)的導(dǎo)桿（4）與樣品罐（9）連通后設(shè)置在取樣管（13）內(nèi)部，且樣品罐（9）與取樣管（13）之間通過滑動密封圈密封，導(dǎo)桿（4）穿接在錐形螺紋密封（3）內(nèi)部，且導(dǎo)桿（4）上內(nèi)孔道（2）處的外徑與錐形螺紋密封（3）的內(nèi)徑過盈配合，彈簧（8）的一端抵接在錐形螺紋密封（3）上，彈簧（8）的另一端抵接在樣品罐（9）上，當(dāng)彈簧（8）處于壓縮狀態(tài)時，導(dǎo)桿（4）遠(yuǎn)離樣品罐（9）的一端始終與進(jìn)煤孔（7）貼合，進(jìn)煤孔（7）關(guān)閉；樣品罐（9）底部裝設(shè)有刀片（10），刀片（10）軸的內(nèi)孔里安裝有氣門芯（12），底座（11）通過螺紋與樣品罐（9）旋接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦井下一體化測定瓦斯含量的定點取樣裝置，其特征在于，在導(dǎo)桿（4）上開設(shè)有相對的兩個內(nèi)孔道（2）。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種煤礦井下一體化測定瓦斯含量的定點取樣裝置，其特征在于，截割頭（1）為錐形截割頭，材料為金剛石復(fù)合片。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種煤礦井下一體化測定瓦斯含量的定點取樣裝置，其特征在于，彈簧（8）的材料為不銹鋼，螺距10mm，線徑12mm，彈簧外徑60mm，彈簧長度140mm，最大可支承壓力大于等于200kg。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種煤礦井下一體化測定瓦斯含量的定點取樣裝置，其特征在于，樣品罐（9）單次可裝煤樣至少為1000g，耐壓高于5MPa。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種煤礦井下一體化測定瓦斯含量的定點取樣裝置，其特征在于，氣門芯（12）采用美式氣門。

7.一種煤礦井下一體化測定瓦斯含量的定點取樣方法，其特征在于，包括以下步驟：

①采用普通打鉆工藝，使用煤礦普通鉆頭、鉆桿，鉆進(jìn)至待取樣點前方5m左右，形成底孔，然后退出鉆桿、鉆頭；

②將普通鉆頭取下，安裝取樣裝置，將取樣裝置的底座（11）與鉆桿連接，再把裝好的取樣裝置重新放入底孔；

③截割頭（1）在步驟①底孔的基礎(chǔ)上繼續(xù)掘進(jìn)3-4m，鉆桿鉆進(jìn)過程中導(dǎo)桿（4）所受的推力大于彈簧（8）的反彈力，彈簧（8）處于壓縮狀態(tài)，故導(dǎo)桿（4）始終與進(jìn)煤孔（7）貼合，從而封堵住進(jìn)煤孔（7），此階段鉆下的煤樣經(jīng)截割頭（1）外部導(dǎo)流槽（6）排出；

④截割頭（1）到達(dá)取樣部位后，適當(dāng)放松鉆桿推擠力，繼續(xù)鉆進(jìn)1-2m，此時導(dǎo)桿（4）所受的推力小于彈簧（8）的反彈力，彈簧（8）緩慢回彈，在彈簧（8）回彈力的作用下，導(dǎo)桿（4）向遠(yuǎn)離截割頭（1）的方向滑動，進(jìn)煤孔（7）打開，此階段煤樣從截割頭（1）的進(jìn)煤孔（7）流入并擠入導(dǎo)桿（4）上的內(nèi)孔道（2），最終通過導(dǎo)桿（4）內(nèi)腔流入取樣裝置內(nèi)的樣品罐（9）；

⑤待樣品罐（9）充滿擠壓的煤樣后，完全撤去鉆桿推擠力，彈簧（8）繼續(xù)回彈，在彈簧（8）回彈力的作用下，彈簧（8）進(jìn)一步推動導(dǎo)桿（4）向遠(yuǎn)離截割頭（1）的方向滑動，直至導(dǎo)桿（4）上的內(nèi)孔道（2）與錐形螺紋密封（3）完全接觸，起到高壓密封的作用，然后撤出鉆桿；

⑥將取樣裝置從鉆桿上取下，固定于破碎機(jī)上，其中底座（11）嵌套在破碎機(jī)軸上，破碎機(jī)轉(zhuǎn)動時，帶動刀片（10）高速旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而破碎煤樣；

⑦需要對瓦斯含量進(jìn)行測定時，使用導(dǎo)氣管連接刀片（10）軸內(nèi)孔的氣門芯（12）和解吸儀，即可測量解吸瓦斯量；

⑧重復(fù)步驟⑥、⑦即可實現(xiàn)煤樣瓦斯含量的測定；

⑨在測定工作完成后，斷開導(dǎo)氣管和氣門芯（12）的連接，倒置取樣裝置，旋下底座（11），將煤樣倒入收納袋內(nèi)做其它分析，使用刷子輕掃清理干凈樣品罐（9）內(nèi)壁上殘留的煤樣，最后還原取樣裝置。