[发明专利]一种煤矿工作面痕量气体正压采集装置及其采集方法

说明书

技术领域

本发明涉及痕量气体监测技术领域，具体涉及一种煤矿工作面痕量气体正压采集装置及其采集方法。

背景技术

煤与瓦斯突出是严重影响煤矿安全生产的自然灾害之一，突然喷出的瓦斯和煤粉可以充满数千米的巷道，造成井下人员伤亡，并可能引起火灾和爆炸事故，煤与瓦斯突出的危险，时刻威胁着煤矿生产的安全进行。

长期从事瓦斯突出预测研究的过程中，发现煤层中的He、Ar含量的变化能反映煤层的应力状态。在应力集中带会出现He值的明显发射，而在压力衰减区则会出现Ar的明显发射。He与Ar的变化可以反应煤层的应力变化，He的明显发射区域，煤层应力大，具有较大的突出危险，相应的Ar的发射反应了煤层的完全卸压，基本不具有突出危险。He与Ar可以构成一对数据组，作为煤与瓦斯突出的预警指标，为突出防治工作提供一种新的手段。

在使用痕量气体预测煤与瓦斯突出危险的情况下，如何实时、准确的采样煤层中的痕量气体是能够成功预测煤与瓦斯突出的关键。现有的采样方式是采用钻机对煤层进行钻孔，然后取样煤层深处的煤体样本，封装在密封的样品罐中，带到井上实验室进行破碎及检测。

采样过程中存在着以下缺点：1、无法保证采样的实时性，整个采样过程周期长；2、采样过程中容易混入煤粉等杂质及空气，由于痕量气体的含量极低，空气的混入会大大影响检测结果的正确性；3、样品封装过程中，样品罐中也容易混入空气，不易保存和运输，且采样的样品是煤块，需要破碎提取痕量气体，工序复杂。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种煤矿工作面痕量气体正压采集方案及装置，实现对煤层工作面中痕量气体的采样，具有采样样品为痕量气体，工序简单，采样实时性好，不易混入空气和杂质，正负压都可以进行采样的优点。

通过专利检索，存在以下已知的技术方案：

专利1：

申请号：CN201020215464.1，申请日：2010.06.04，授权公告日：2011.06.01，本实用新型涉及农业、林业及环境研究中土壤扩散的气体、土壤排放的温室气体样品采集，具体地说是一种土壤剖面梯度气体样本的同步采集装置。主要由圆环形塑料柱、PVC气体采集管以及不同参数传感器组成。圆环形塑料柱上面设置不同梯度并在同一梯度含有多孔(本实用新型以两个孔为例)，其中一个孔接与其直径相同的PVC气体采集管，另一个孔接不同参数传感器，采集气体时，打开PVC气体采集管上端的阀门，通过注射器采集土壤气体样本。不同参数传感器可用于测量该梯度土壤的温度、水分、湿度等参数。将本装置埋入不同的土壤中，以实现多个土体、多个梯度同步测量、比较分析的优势。

专利2：

申请号：201410108054.X，申请日：2014.03.21，授权公告日：2014.06.11，一种痕量气体集成探测器的匹配气路，属于气体传感器/探测器技术领域。包括一个富集器、一个微型色谱柱、一个气体传感器、两个气泵和一个三通阀，并利用一个电路板控制各个部件的工作状态；其中，富集器、三通阀、微型色谱柱、气体传感器和气泵2依次串联，形成主气路，同时在三通阀处分出支气路和气泵1连接，气泵1的抽气速度大于气泵2的抽气速度，支气路的管径大于主气路的管径。本发明根据痕量气体集成探测器中富集器和色谱工作时对气体流量的不同需求，设计了主、支两个气路，并利用三通阀进行转换，具有结构简单，易于实现的特点。

通过以上的检索发现，以上技术方案没有影响本发明的新颖性；并且以上专利文件的相互组合没有破坏本发明的创造性。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明所要解决的技术问题是提供了一种煤矿工作面痕量气体正压采集装置及其采集方法，以克服现有技术无法保证采样的实时性，整个采样过程周期长，采样过程中容易混入煤粉等杂质及空气，大大影响检测结果的正确性，样品封装过程中，样品罐中也容易混入空气，不易保存和运输的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种煤矿工作面痕量气体正压采集装置，包括液压钻机钻采装置(1)，所述液压钻机钻采装置(1)连接有痕量气体和煤粉分离回收装置(2)，所述痕量气体和煤粉分离回收装置(2)连接有正负压采样封装装置(3)，所述正负压采样封装装置(3)连接有正压保持和隔离装置(4)。