[发明专利]一种反转密封煤样取样器及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤样取样器及其使用方法，特别是关于一种用于测定煤层瓦斯含量的反转密封煤样取样器及其使用方法。

背景技术

煤层瓦斯含量是反映煤层瓦斯赋存情况的重要参数之一，是计算煤层瓦斯储量、预测矿井瓦斯涌出量、进行瓦斯抽采设计和评价煤层煤与瓦斯突出危险性的重要依据。瓦斯含量测量值的准确性不但制约矿井瓦斯危险程度预测的可靠性，而且影响以瓦斯危险程度预测为依据而制定的瓦斯防治措施的有效性与经济性，甚至危及矿井安全生产。目前，煤层瓦斯含量测定方法主要有间接法和直接法。间接法根据实测的煤层瓦斯压力、煤的吸附常数、工业分析等参数，用朗格缪尔公式计算煤层瓦斯含量。该方法测试周期较长，成本较高，煤矿现场较少采用。在实际煤层瓦斯含量测定中主要采用直接法，直接法是通过钻孔取煤屑或煤芯，测定和计算取样过程的瓦斯损失量、解吸瓦斯量和残存瓦斯量，这三者之和为煤层瓦斯含量。这种方法会有瓦斯量损失过大的缺点，尤其在进行取样深度大于30米的钻孔取样时，取样深度越大，退钻过程煤样暴露时间越长，瓦斯损失量越大。因此如何降低或准确推算瓦斯损失量是一个亟待解决的问题。实验表明：煤屑的瓦斯解吸速度远大于块煤。煤屑脱离煤体初期的解吸速度非常快，如果能取出块状煤样，将极大地减小取样过程的瓦斯损失量，但是，国内的具有突出危险的煤层一般都比较松软，难以取出完整的块状煤样。此外，虽然国内外也开发了许多直接取样测量瓦斯含量的装置，如普通单层取样管、双层取样管，但是其取样方法及及其原理没有大的突破，取样过程中瓦斯损失严重，导致测定的煤层瓦斯含量测量结果存在较大的误差，不利于瓦斯防治措施的制定与有效实施。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够在测定煤层瓦斯含量时降低取样过程中瓦斯损失量的反转密封煤样取样器及其使用方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种反转密封煤样取样器，它包括组合钻头、煤样筒、密封盘总成、密封轴总成、封孔拨盘总成和变径接头，其中：所述煤样筒上端内壁设置有凹台，底部中心设置有通孔，底面围绕所述通孔设置有若干凸起的拨块；所述煤样筒上端与所述组合钻头固定连接成一体；所述密封盘总成包括压盖和密封盘，所述密封盘上开设有若干入煤孔，所述密封盘坐落在所述煤样筒的凹台上，所述压盖穿入所述煤样筒压设在所述密封盘上，并与所述煤样筒上端固定连接成一体；所述密封轴总成包括一空心轴、密封套、拨键、快接装置和反转密封总成；所述空心轴的顶部封闭，轴身上开有若干排气孔；所述密封套设置在所述空心轴下部，密封连接在所述煤样筒的通孔中；所述拨键设置在所述密封套的外壁下部；所述快接装置连接在所述密封套尾端；所述反转密封总成位于所述密封轴总成上部，包括与所述空心轴连接的销座；所述销座上穿设有与所述密封盘上每一所述入煤孔对应的封孔销，所述封孔销的上端设置有密封头，在所述密封头的底部与所述销座之间设置有压簧，每一所述封孔销下部设置有一开孔销；所述封孔拨盘总成包括拨盘和压板；所述拨盘呈倒置的筒状，所述拨盘底部设置有一中心孔，围绕所述中心孔设置有与所述煤样筒底部的拨块配合的拨扇，所述中心孔内壁设置有与所述密封套上拨键配合的弧形键槽；所述压板穿入所述拨盘，且通过固定件连接在所述煤样筒底部的拨块上；所述变径接头的上端与所述封孔拨盘总成的拨盘下端固定连接成一体。

所述组合钻头包括钻头座，所述钻头座上设置有中心钻头和围绕所述中心钻头的若干小钻头。

所述密封盘上开设有2～4个入煤孔。

上述的一种反转密封煤样取样器的使用方法，包括以下步骤：1)将一密封轴总成从一煤样筒顶部插入，使其中的密封套密封连接在煤样筒的通孔中；2)将一拨盘套设在密封套上，使拨盘上的拨扇靠在煤样筒底部的拨块侧部，且密封套上的拨键插入拨盘上的弧形键槽中，再将一压板套设在密封套上，并与煤样筒底部的拨块固定连接；3)在煤样筒上部的凹台内放入一密封盘，使密封头位于密封盘的底部；将一压盖与煤样筒上端内壁固定连接，且压设在密封盘上；4)将组合钻头与煤样筒上端外壁固定连接，并将变径接头与拨盘的下端固定连接；5)施工钻孔至预定深度，退出钻杆，然后将依照步骤1)～4)安装好的取样器通过变径接头连接至钻机及钻杆，送入钻孔，启动钻机顺时针正转进行定点取样；6)取样完成后，启动钻机逆时针反转30°以上；7)退出钻杆，将取样器从钻杆上取下，并将其中的快接装置的气阀打开，将快接装置与外部的瓦斯解吸设备连接。