[发明专利]一种煤矿密封取样装置及其使用方法

说明书

技术领域

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

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。

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

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。

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。

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。

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；

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。

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。

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。

煤矿密封取样装置的使用方法有三个阶段：

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；

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；

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。

有益效果，由于采用了上述方案，

(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。

(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。

(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。