[發(fā)明專利]一種煤層鉆孔保壓取樣裝置

在審

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• 申請日: 2022-06-24
• 公開（公告）號: CN114878226A
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬識杰;趙振渠;陶云奇;邢永鶴;張會改;管劍博;王彬彬;張軍峰;王廣森;王晨輝;周正濤
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州慧礦智能科技有限公司
• 主分類號: G01N1/08
• 分類號: G01N1/08
• 代理公司: 鄭州知一智業(yè)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41172
• 代理人: 郜廷偉

本發(fā)明公開了一種煤層鉆孔保壓取樣裝置，包括外筒組件、內(nèi)筒組件、鉆頭組件、控制執(zhí)行組件；所述內(nèi)筒組件包括具有內(nèi)筒筒體的存樣組件、設(shè)置于內(nèi)筒筒體前端在前后移動過程中打開或關(guān)閉內(nèi)筒筒體的球閥開關(guān)組件；所述鉆頭組件位于球閥開關(guān)組件的前端，所述控制執(zhí)行組件位于存樣組件的后端以推動存樣組件前移或復(fù)位進(jìn)而使球閥開關(guān)組件在前移中打開或在復(fù)位中關(guān)閉；所述鉆頭組件最少包括可以打開或關(guān)閉的取樣鉆頭，所述取樣鉆頭包括中空的鉆頭本體，鉸接在鉆頭本體前端周部的旋轉(zhuǎn)取樣鉆頭，固定在鉆頭本體前端的固定取樣鉆頭。本裝置快速準(zhǔn)確，操作簡單可靠，滿足取樣前取芯筒密閉、取樣時開啟、取樣后再次密閉的效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤樣采集領(lǐng)域，尤其涉及一種煤層鉆孔保壓取樣裝置。

背景技術(shù)

煤層瓦斯含量是衡量煤層瓦斯賦存情況的一個重要指標(biāo)，是預(yù)測礦井瓦斯涌出量、指導(dǎo)煤礦瓦斯抽采設(shè)計、進(jìn)行瓦斯治理效果評判的重要參考依據(jù)。

目前，煤層瓦斯含量測定方法主要有間接法和直接法。間接法是根據(jù)實測的煤層瓦斯壓力、煤的吸附常數(shù)、工業(yè)分析等參數(shù)，用朗格繆爾公式計算煤層瓦斯含量。該方法測試周期較長，成本較高，煤礦現(xiàn)場較少采用。在實際煤層瓦斯含量測定中主要采用直接法，直接法是通過在孔口接取煤屑或在孔底鉆取煤芯取樣，測定和計算取樣過程的瓦斯損失量、解吸瓦斯量和殘存瓦斯量，這三者之和為煤層瓦斯含量。孔口接取煤屑通過向孔內(nèi)壓風(fēng)排煤粉的方式完成，工藝簡單，易于操作，但孔壁殘余煤粉對取樣準(zhǔn)確性的影響較大、煤樣完整度較差，特別是在松軟煤層或者鉆孔深度較大情況下，孔壁殘余煤粉對含量的準(zhǔn)確性影響更大。該取樣方式不能保證取得規(guī)定深處的煤樣，主要用于淺孔取煤樣測定瓦斯含量。鉆取煤芯測定瓦斯含量方法是指先用鉆機開孔到預(yù)定深度，再換上取樣器鉆取煤芯，取樣器一般包括取芯筒和與取芯筒配套的取樣鉆頭，現(xiàn)有取樣器一般為敞口式，普遍難以滿足取樣前取芯筒密閉、取樣時開啟、取樣后再次密閉的密閉保壓取樣要求，使得將取樣器敞口送入鉆孔的過程中容易在到達(dá)孔底取樣前將孔中的碎煤、巖屑灌入取樣筒中，使取樣器中取到的樣品含有大量的鉆孔返渣，鉆孔越深，樣品中的渣塊越多，有效采樣越少，且由于退鉆過程中不能密閉，煤樣暴露造成煤樣解析出的瓦斯損失量難以計量，影響煤樣瓦斯含量的測定準(zhǔn)確度，導(dǎo)致測定的煤層瓦斯含量測定結(jié)果存在較大的誤差，不利于瓦斯防治措施的制定與實施。尤其在進(jìn)行取樣深度大于30米的鉆孔取樣時，取樣深度越大，返鉆過程煤樣暴露時間越長，瓦斯損失量越大。

因此，有必要研究一種取樣裝置來解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是針對上述問題，提供一種快速準(zhǔn)確，操作簡單可靠，滿足取樣前取芯筒密閉、取樣時開啟、取樣后再次密閉的的煤層鉆孔保壓取樣裝置。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種煤層鉆孔保壓取樣裝置，包括具有中空內(nèi)腔的外筒組件和設(shè)置在外筒組件內(nèi)腔且可相對于外筒組件前后滑動的內(nèi)筒組件，設(shè)置于外筒組件前端的鉆頭組件，設(shè)置于外筒組件后端的控制執(zhí)行組件；所述內(nèi)筒組件包括具有內(nèi)筒筒體的存樣組件、設(shè)置于內(nèi)筒筒體前端在前后移動過程中打開或關(guān)閉內(nèi)筒筒體的球閥開關(guān)組件；所述鉆頭組件位于球閥開關(guān)組件的前端，所述控制執(zhí)行組件位于存樣組件的后端以推動存樣組件前移或復(fù)位進(jìn)而使球閥開關(guān)組件在前移中打開或在復(fù)位中關(guān)閉；

所述鉆頭組件最少包括可以打開或關(guān)閉的取樣鉆頭，所述取樣鉆頭包括中空的鉆頭本體，鉸接在鉆頭本體前端周部的旋轉(zhuǎn)取樣鉆頭，固定在鉆頭本體前端的固定取樣鉆頭；

在鉆進(jìn)時，控制執(zhí)行組件不工作，固定取樣鉆頭工作，旋轉(zhuǎn)取樣鉆頭堵住鉆頭本體空腔的入口處，球閥開關(guān)組件關(guān)閉；取樣鉆進(jìn)時，所述控制執(zhí)行組件工作推動存樣組件、球閥開關(guān)組件前移，球閥開關(guān)組件打開，旋轉(zhuǎn)取樣鉆頭向外周旋轉(zhuǎn)打開，鉆頭本體、球閥開關(guān)組件、內(nèi)筒筒體貫穿連通，將切削的煤樣導(dǎo)入到內(nèi)筒筒體內(nèi)；當(dāng)控制執(zhí)行組件向后復(fù)位時，存樣組件、球閥開關(guān)組件向后移動，所述旋轉(zhuǎn)取樣鉆頭向中心方向旋轉(zhuǎn)關(guān)閉，球閥開關(guān)組件關(guān)閉并密封內(nèi)筒筒體，完成取樣。