[实用新型]一种水分含量可控的瓦斯吸附解吸实验煤样专用钻头

说明书

本实用新型属于瓦斯实验技术领域，具体涉及一种水分含量可控的瓦斯吸附解吸实验煤样专用钻头，包括钻头柱，钻头柱底端一体成型有钻体，钻体由倒圆锥形钻件和环形挡圈一体成型，钻件上设有若干个勺型齿，钻件开设有与勺型齿数量相等的第一流道，钻头柱的外壁沿轴向开设有螺旋排泄槽，螺旋排泄槽的槽底沿螺旋的方向开设有多个出水孔，钻头柱的顶端外壁一体成型有集水球形壳，钻头柱内开设有多条第二流道，第二流道的入口与集水球形壳的内腔相连通，第二流道的出口与出水孔相连通，集水球形壳相通连接有进水管。其目的是：解决现有的钻头设计缺陷存在钻头在快速钻岩石或土层时，由于摩擦会产生大量的热量，损坏钻头，导致钻头使用寿命不长的问题。

技术领域

本实用新型属于瓦斯实验技术领域，具体涉及一种水分含量可控的瓦斯吸附解吸实验煤样专用钻头。

背景技术

2013年我国煤炭产量达到38.7亿吨，接近世界产量一半。煤炭在我国的一次能源消费结构中，约占70％，预计2040年有所降低但仍将占40％。随着开采深度的增加，一部分浅部开采的矿井逐渐进行深部开采，非突出矿井变为突出矿井，虽然经过几十年的摸索，我国在治理矿井瓦斯灾害方面取得了一定的成绩，但矿井瓦斯事故仍然存在。2014年2月12日，山西省阳泉煤业集团一煤矿突发煤与瓦斯突出，造成3人死亡；2014年2月28日，江西省乐平矿务局涌山煤矿发生煤与瓦斯突出事故，造成3人死亡；2014年10月9日，上饶县枫岭头镇永吉煤矿发生一起局部瓦斯爆炸事故，10名矿工被困井下。

为了治理瓦斯灾害，专利申请号为：201610117713.4、名称为：煤样水分含量可控的瓦斯吸附解吸实验装置及其实验方法的中国发明专利，其公开了具体的实验步骤，即：

1)煤样经过破碎、粉碎、过筛、烘干、配样过程制成实验所需煤样；

2)气密性检查，充气后若计算机采集到的充气罐和煤样罐的压力保持6h不变，则气密性好；

3)利用真空泵对瓦斯吸附解吸测定系统中的充气罐和煤样罐进行抽真空处理，然后充入氦气测定煤样体积Vs和自由空间体积Vf，测定结束后再次进行真空抽气；

3)利用充气系统向充气罐中充入一定压力的瓦斯气体，观察计算机上的压力读数，当显示压力达到预定压力时，关闭充气系统中的高压储气瓶阀、减压阀和截止阀Ⅰ，记录吸附前的压力值p1；然后打开连通充气罐的充气罐截止阀和连通煤样罐的煤样罐截止阀，使气体在煤样罐中充分吸附达到平衡，并记录吸附达到稳定时的压力值p2；

4)打开单向阀，启动平流泵，当与平流泵相连的高精度压力表Ⅱ显示的压力大于与煤样罐相连的计算机显示的压力时，量筒中的水通过单向阀进入煤样罐，观察量筒中的水位的刻度变化，根据实际需要情况关闭平流泵，然后将注水后的煤样罐静置6h以上，使水分均匀分布于煤样中；

6)打开煤样罐截止阀、截止阀Ⅱ和稳流阀，使煤样罐与解吸测定仪连通，进行煤样的解吸过程；

7)改变煤样罐中的水分含量只需关闭煤样罐截止阀重复步骤4)即可；

8)绘制等温吸附曲线图并进行实验分析。

在上述实验方法中，煤样的采集至关重要，关系到整个实验的成功与否，现目前，常用的钻头主要由钻头体、花键、平头齿、勺型齿、刀翼、锥型齿、排泄槽、喷嘴、钻头尾部构成，钻头尾部采用球锥型结构，在球锥面上构成条相间120°的刀翼；刀翼沿钻头尾部的球锥面有一个螺旋形弧度，有利于岩屑和钻井介质的排出，平头齿镶嵌在刀翼的上端；勺型齿镶嵌在刀翼的中部；锥型齿镶嵌在刀翼下端，即钻头底部，钻头牙齿，包括平头齿、勺型齿、锥型齿，采用硬质合金材料并在其顶部烧结Al2O3/WC-Co纳米/微米复合材料。虽然，这种钻头提高了在软硬相间地层的破岩效率，但是，钻头快速在钻岩石或土层时，由于摩擦会产生大量的热量，损坏钻头导致钻头使用寿命不长。

实用新型内容