科创中国

技术领域

[0001] 本发明涉及一种测定瓦斯含量的取样装置及其使用方法，特别是一种煤矿密封取样装置及其使用方法。

背景技术

[0002] 煤层瓦斯含量是计算瓦斯储量与瓦斯涌出量的基础，也是预测煤与瓦斯突出危险性的重要参数之一，所以准确测定煤层瓦斯含量是很重要的。煤层瓦斯含量的测定方法较多，主要有勘探钻孔煤芯解吸法、工作面钻孔煤屑解吸法、瓦斯含量系数法以及高压吸附法。其中工作面钻孔煤屑解吸法是常用的测定方法之一。

[0003] 在使用煤电钻打钻时，煤屑沿着钻孔随着钻杆排出钻孔，然后用煤样罐接煤样，再进行现场瓦斯解析；这种取样方式会使钻孔深部及浅部的煤屑一起排出，从而取到的煤样不能保证全部来自设计深度处的原煤，导致测量不准确。在进行穿层打钻时，钻孔深度很大，在煤样的排出过程会很长，导致煤样暴露时间过长，也会致使测量不准确。

发明内容

[0004] 技术问题：本发明的目的在于克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单、密封效果好的煤矿密封取样装置及其使用方法。

[0005] 技术方案：本发明的目的是这样实现的：煤矿密封取样包括取样装置及其使用方法，其取样装置包括钻头、支撑座、取样控制器、取样筒、外筒、接头、煤样通道和气体通道；钻头通过支撑座与外筒连接，在支撑座内连接有取样控制器，在外筒的后部连接有接头，在外筒内有取样筒。

[0006] 所述的钻头有四个钻刃，钻头中间有一钻头通孔，钻头通孔为凸台形状；钻头通孔靠近钻刃一侧直径大，另一侧直径小。

[0007] 所述的煤样通道包括：钻头通孔、滑块通孔和取样筒口；钻头通孔取样筒口相通，滑块通孔位于钻头通孔取样筒口之间；

[0008] 所述的取样控制器包括滑块、气室和弹簧，滑块上有一通孔，在钻头与取样筒之间为气室，气室与气室通道相通，滑块位于气室内，在滑块的一端连接有弹簧。

[0009] 取样筒的前端有一取样筒口和气嘴，取样筒口位于取样筒的中心位置，在取样筒内有一堵头与取样筒口对应，堵头与取样筒口均呈凸台形状，堵头与活塞杆相连；活塞杆的另一端是活塞，活塞位于活塞导轨内，活塞杆上有一弹性钢片，弹性钢片靠近取样筒口一侧，到活塞上表面间的距离比堵头顶部到取样筒口间的距离稍大，在活塞电动轨内壁上有凹槽，弹性钢片就会嵌入凹槽内。

[0010] 接头内有两个气体通道，一个气体通道与气室通道相通，另一个气体通道与活塞通道相通；接头一端有两个外螺纹，另一端有一个内螺纹；通过外螺纹，取样筒、外筒可以与接头连接在一起；通过内螺纹，钻杆可以与接头相连。

[0011] 煤矿密封取样装置的使用方法有三个阶段：

[0012] 准备阶段：首先对设备进行组装，接头一端有两个外螺纹，另一端有一个内螺纹；通过外螺纹，取样筒、外筒可以与接头连接在一起；通过内螺纹，钻杆可以与接头相连；将取样筒、外筒、钻杆依次连接到接头上，再将钻头与外筒相连；

[0013] 打钻阶段：打钻，在未达到设计深度时，气室不注入压风，在弹簧的作用下，滑块向气室一侧偏移，滑块将煤样通道给封死，煤样通道是不通的；当钻孔达到设计距离时，停止打钻，通过气室通道向气室内持续注入压风；此时，活塞被压向另一侧，钻头通孔与滑块通孔相通，从而使煤样通道畅通；这时，重新开钻，在钻进过程中煤样就会进入取样筒；等钻进一定距离后，取样筒内也会充满煤样；然后向活塞通道内注入压风，同时停钻、停止向气室内注入压风，在压风作用下，活塞被向前推动，带动活塞杆向前移动，进而堵头移动；当堵头顶死在取样筒口时，弹性钢片就会嵌入凹槽内，防治堵头回退，将取样筒密封；

[0014] 现场解析阶段：退钻，将钻杆取出，把取样筒卸下，将取样筒上的气嘴与瓦斯解吸速度测定仪相连，就可以进行现场瓦斯解析。

[0015] 有益效果，由于采用了上述方案，

[0016] (1) 钻头未到达设计深度时，气室不注入压风，在弹簧的作用下，滑块向气室一侧偏移，从而滑块可以将煤样通道给封死，从而保证钻孔在未达到设计深度时，煤样不会进入取样筒。

[0017] (2) 取样筒上有一开口，在取样筒里边有一堵头与之对应，堵头与取样筒口均呈凸台形状，两者可以紧密配合；堵头由聚四氟乙烯制成，堵头与活塞杆相连；活塞的杆的另一端是活塞，活塞可以在导轨内移动，活塞杆上有一弹性钢片，钢片到活塞上表面(靠近取样筒口一侧)间的距离比堵头顶部到取样筒口间的距离稍大，由于堵头具有一定弹性，会使堵头与取样筒口能更好的密封。

[0018] (3) 当活塞通道内注入压风时，在高压气体的推动下，活塞被向前推移，带动活塞杆向前移动，进而堵头移动；当堵头顶死在取样筒口时，钢片就会嵌入凹槽内，防治堵头回退，从而将取样筒密封。

[0019] 优点：本发明提供的装置结构简单、密封效果好、测量准确，方法简单、便于操作。

[0020] (1) 压风通过气室通道控制滑块的移动，从而可以控制煤样通道的开合，进而实现了采样的自动控制。

[0021] (2) 活塞杆上有一弹性钢片，采样结束后，弹性钢片在压风作用下，弹性钢片能够嵌入活塞导轨的凹槽内；同时，弹性钢片到活塞上表面间的距离比堵头顶部到取样筒口间的距离稍大，这样就可以使堵头能更好地对取样筒进行密封。

[0022] (3) 接头一端有两个外螺纹，另一端有一个内螺纹；通过外螺纹，取样筒、外筒可以与接头连接在一起；通过内螺纹，钻杆可以与接头相连。这样便于装置的组装，实现装置的简单操作。