[发明专利]一种煤矿井下深孔干式密闭取样方法

说明书

本发明公开一种煤矿井下深孔干式密闭取样方法，所述方法通过煤矿井下深孔干式密闭取样系统实现，包括以下步骤：步骤1、安装非取心钻头钻进至取心目标孔深；步骤2、提钻，以试压合格的干燥煤样取样装置替换非取心钻头；步骤3、将干燥煤样取样装置由孔口送至预设的取心点；步骤4、开始压风钻进或水力钻进至干燥煤样取样装置内的压力值持续平稳上升转为突然下降；步骤5、依次退出孔内所有钻具，取出煤样。本发明方法通过压风装置和高压供水设备的配合，实现取样钻进和打压关闭所用介质的改变，解决现有技术中无法采集到干燥煤样而导致的煤样水分失真问题，有效避免在煤层中取样可能存在的喷孔、塌孔等问题。

技术领域

本发明属于地质勘探及煤矿安全技术领域，涉及一种煤矿井下深孔干式密闭取样系统及方法。

背景技术

瓦斯含量是矿井瓦斯灾害预测与防治、瓦斯资源评价和开发等方面的基础参数。随着矿井采掘、钻探等技术的迅速发展和矿井提能增效的需求日增，深孔测定煤层瓦斯含量技术需求越来越迫切。《煤层瓦斯含量井下直接测定方法》标准中规定：瓦斯含量测定的煤样从暴露到被装入煤样罐密封所用的实际时间，不应超过5min。煤矿生产实际中，深孔瓦斯含量煤样采样时间均远大于5min，其瓦斯含量测定的结果往往与实际值相差较大，给煤矿安全生产和瓦斯资源的勘探开发造成误判。

为解决上述问题，在煤层矿区开始应用煤矿井下煤层长距离密闭取样瓦斯含量测定技术，且取得了较好的效果，但由于该技术通过压水进行取样和打压密闭煤样，导致无法采集到干燥煤样，而且该技术在碎软高瓦斯煤层的应用受限，因碎软高瓦斯煤层遇水易出现喷孔或塌孔，导致无法采用清水进行密闭取样钻进和煤样孔底关闭。因此亟需一种煤矿井下深孔干式密闭取样技术，以满足煤层井下长距离、大区域探测瓦斯赋存信息需求，保障矿井安全高效生产。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供了一种煤矿井下深孔干式密闭取样方法，以解决现有技术中煤矿井下深孔无法无法采集到干燥煤样的技术问题。

为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种煤矿井下深孔干式密闭取样方法，所述方法通过煤矿井下深孔干式密闭取样系统实现，包括以下步骤：

步骤1、安装非取心钻头钻进至取心目标孔深；

步骤2、提钻，以试压合格的干燥煤样取样装置替换非取心钻头；

步骤3、将干燥煤样取样装置由孔口送至预设的取心点；

步骤4、开始压风钻进或压风联合水力钻进至干燥煤样取样装置内的压力值持续平稳上升转为突然下降；

步骤5、依次退出孔内所有钻具，取出煤样。

本发明还具有以下技术特征：

具体的，所述煤矿井下深孔干式密闭取样系统包括设置在煤矿井下的压风装置和高压供水设备，所述压风装置和高压供水设备分别连接三通转换器的两个入口端，所述三通转换器的出口端经水便连通设置在钻孔内的钻杆的入口端，所述钻杆的出口端连接有取样装置；

所述三通转换器用于实现压风装置和高压供水设备的切换，使得完成取样的取样装置在压风装置送入的压风的压力作用下封闭，或者使得完成取样的取样装置在压风装置送入的压风和高压供水设备送入的高压水的共同压力作用下封闭。

更进一步的，所述取样装置包括取样外筒，所述取样外筒的两端分别设置有与取样外筒同轴且可拆卸固定连通的取样钻头和上接头；

所述上接头的下端伸至所述取样外筒内，所述上接头的尾端依次同轴连通设置有连接套筒和打压球座，所述打压球座的下端设置有取样内筒及取样内筒接长段；所述打压球座包括球座本体，所述球座本体内设置有头端和尾端开放的内腔体；