一種煤芯取樣器的製作方法

2023-11-30 23:18:46

專利名稱：一種煤芯取樣器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種可以在煤礦井下使用的煤芯取樣器。
背景技術：
瓦斯既是煤礦生產過程中的一種災害氣體，又是一種非常規天然氣資源。無論從 防治瓦斯災害，保障煤礦安全、高效生產，還是從變廢為寶，將瓦斯作為一種潔淨能源開發 利用來說，準確測定煤層瓦斯含量是治理或利用瓦斯的關鍵所在。 常用的煤層瓦斯含量測定方法有間接法和直接法。間接法是在對煤的物理、力學、 化學性質及其與甲烷相互作用研究的基礎上，根據煤層中游離瓦斯量和吸附瓦斯量兩部分 之和來計算煤層中瓦斯含量，間接法測定周期較長，準確性依賴於各參數的準確測定。直接 法是直接在煤礦井下打鑽取煤芯，放入特製的煤樣罐，通過瓦斯漏失量補償方法推斷取樣 過程中煤芯瓦斯損失量，計算煤層中的瓦斯含量。直接法測量煤層瓦斯含量的關鍵是如何 減少煤芯的瓦斯漏失量，這就涉及一種特殊的煤芯取樣器。國內外也開發了一些煤芯取樣 器，如普通單層取芯管、雙層取芯管，但因其密封方法與原理沒有大的突破，煤樣瓦斯漏失 嚴重，沒有得到較好的推廣應用，測定的瓦斯含量普遍偏低。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種能夠在煤礦井下鑽取煤芯的裝置。最大限度減少煤 芯瓦斯的漏失是準確測定煤層瓦斯含量的關鍵，本裝置通過真空卸壓、密閉液密閉和高壓 水(或空氣)冷卻等技術措施，減少煤芯瓦斯的漏失。 為實現上述目的，本實用新型採取以下技術方案 本實用新型的煤芯取樣器為雙層取芯筒，煤芯取樣器為雙層取芯筒，包括內取芯 筒(22)和外取芯筒(24);在煤芯取樣器的一端裝有鑽頭(21);內取芯筒(22)內從左至右 分布三個獨立腔室，其依次為煤芯室(25)、真空室(17)和密閉液室(12)。煤芯室(25)內 設置有內通氣活塞(19)，內通氣活塞(19)右側為錐形且中間是貫通的。真空室(17)的左 側設置有內取芯筒連接頭(23)，內取芯筒連接頭(23)設置一個與內通氣活塞右側的錐形 匹配的卸壓孔，卸壓孔的左側設置脆性密封板(18)。真空室(17)的右側設置有真空室連 接頭(15)，真空室連接頭(15)右側設置有真空閥門(16)。密閉液室(12)左側設置密封隔 離板(14)，密閉液室(12)的壁上設置有密閉液通孔(13)，密閉液室(12)的右側設置有活 塞(11)。煤芯取樣器的右側設置有凸套連接頭(9)、凸套(8)、銷釘(6)、滑動接頭通孔(5)、 滑套(4)、通水孔(3)、滑動連接頭(2)、異徑滑動接頭(1)。煤芯室(25)為取煤芯的空間， 真空室(17)用於收集卸壓煤芯逸散的瓦斯，密閉液室(12)用於盛放密封的煤芯用的粘液。 本實用新型由於採取以上技術方案，其具有以下優點 1、本實用新型裝置採用壓力水(或空氣)進行排渣和冷卻鑽頭。乾式鑽進取芯， 由於鑽頭髮熱，導致取芯煤樣溫度生高。溫度升高，煤芯的解吸量大大增加，導致瓦斯漏失 量較大，對根據取芯煤樣推算瓦斯含量影響較大。採用壓力水(或空氣)冷卻鑽頭，可使取樣煤芯溫度基本保持在原始煤層溫度，有利於根據煤芯測定煤層瓦斯含量。 2、本實用新型的取芯採樣器，採用卸壓減少煤芯瓦斯漏失技術，鑽進取芯時，隨著
鑽頭鑽進，煤樣被不斷推進內取芯管，煤芯推擠活塞向後運動，活塞上的錐尖擠破脆性板，
煤芯與真空室相連，煤芯中的高壓瓦斯進入真空室，煤芯中的瓦斯壓力降低，減少取樣煤芯
的瓦斯漏失。 3、本實用新型的煤芯採樣器在取芯結束時，利用排渣介質(水或空氣)推動活塞， 從而推擠密閉液室中的密閉液通過密閉液通孔，沿內外取芯筒之間的縫隙，在鑽頭前包裹 密閉煤芯，減少從鑽孔取出煤芯過程中的瓦斯漏失。

圖1是本實用新型的煤芯取樣器鑽進取芯時總結構圖； 圖2是本實用新型的煤芯取樣器輸送密閉液時總結構圖。 附圖標記l-異徑滑動接頭；2-滑動連接頭；3_通水孔；4_滑套；5_滑動接頭通 孔；6_銷釘；7_凸套通水孔；8_凸套；9_凸套連接頭；10-凸套連接頭通水孔；11_活塞； 12-密閉液室；13-密閉液通孔；14-隔離板；15-真空室連接頭；16_真空閥門；17_真空室； 18-脆性密封板；19-內通氣活塞；20-鑽頭通水孔；21-鑽頭；22_內取芯筒；23_內取芯筒 連接頭；24-外取芯筒；25-煤芯室
具體實施方式
以下結合附圖及具體實施例對本實用新型提出的具體結構作進一步描述。 如圖1、圖2所示，本實用新型的煤芯取樣器的結構如下煤芯取樣器為雙層取芯 筒，包括內取芯筒22和外取芯筒24 ;在煤芯取樣器的一端裝有鑽頭21 ;內取芯筒22內從 左至右分布三個獨立腔室，其依次為煤芯室25、真空室17和密閉液室12。煤芯室25內設 置有內通氣活塞19，內通氣活塞19右側為錐形且中間是貫通的。真空室17的左側設置有 內取芯筒連接頭23，內取芯筒連接頭23設置一個與內通氣活塞右側的錐形匹配的卸壓孔， 卸壓孔的左側設置脆性密封板18。真空室17的右側設置有真空室連接頭15，真空室連接 頭15右側設置有真空閥門16。密閉液室12左側設置隔離板14，密閉液室12的壁上設置 有密閉液通孔13，密閉液室12的右側設置有活塞11。煤芯取樣器的右側設置有凸套連接 頭9、凸套8、銷釘6、滑動接頭通孔5、滑套4、通水孔3、滑動連接頭2、異徑滑動接頭1。煤 芯室25為取煤芯的空間，真空室17用於收集卸壓煤芯逸散的瓦斯，密閉液室12用於盛放 密封的煤芯用的粘液。 如圖l所示，首先，取芯開始前，首先通過內取芯筒連接頭23連接好內取芯筒，並 通過真空室連接頭15形成真空室17，然後用真空泵通過真空閥門16將真空室17中的空氣 抽走，使其有較高的真空度。然後，通過真空室連接頭15連接好密閉液室12外管，在密閉 液室內放入隔離板14，然後從密閉液室開口端注入密閉液，裝滿後放入活塞ll，並旋上凸 套連接頭9。接著，通過凸套連接頭9連接好滑套4、凸套8、銷釘6，將外取芯筒24與異徑 滑動接頭2以及滑動連接頭l連接起來，在內取芯筒22裡裝上內通氣活塞19，並在外取芯 筒24前端裝上鑽頭21。向煤層或巖層打一定深度的鑽孔，當深度達到要求後，拉出鑽杆， 安裝煤芯取樣器。當正常鑽進取芯時，排渣介質(壓力水或空氣)，由異徑滑動接頭1的中孔，經通水孔3進入內外取芯筒之間的縫隙，從鑽頭通水孔20流出，冷卻鑽齒，並帶走煤渣。 煤在推力的作用下，進入內取芯筒22，推動內通氣活塞19向後運動。運行一段距離後，內通 氣活塞19上的錐尖擠破脆性板18，使煤芯室25與真空室17相通，煤芯中的高壓瓦斯在壓 差作用下進入真空室17。當取芯結束時，後拉鑽杆，如圖2所示，異徑滑動接頭1與滑動連 接頭2錯開，通水孔3關閉，排渣介質(壓力水或空氣)由異徑滑動接頭l的中孔，經異徑 滑動接頭通孔5與銷釘6之間的縫隙，從凸套通水孔7，經凸套連接頭通水孔IO，推擠密閉 液室12中的活塞11，從而推擠密閉液從密閉液通孔13進入內外取芯筒之間的縫隙，從鑽頭 通水孔20流出，在鑽孔前包裹密閉煤芯，減少煤芯從內取芯筒口處的漏失。當取芯裝置的 前端密封和後端卸壓收集瓦斯氣結束後，退出鑽孔，立即擰下鑽頭，換上密封蓋擰緊，在井 下進行解吸，測定取芯煤樣的瓦斯解吸量。
權利要求一種煤芯取樣器，其特徵在於所述煤芯取樣器為雙層取芯筒，包括內取芯筒(22)和外取芯筒(24)；在煤芯取樣器的一端裝有鑽頭(21)；內取芯筒(22)內從左至右分布三個獨立腔室，其依次為煤芯室(25)、真空室(17)和密閉液室(12)。
2. 如權利要求l所述的煤芯取樣器，其特徵在於所述煤芯室(25)內設置有內通氣活 塞(19)，所述內通氣活塞(19)右側為錐形且中間是貫通的。
3. 如權利要求l所述的煤芯取樣器，其特徵在於所述真空室(17)的左側設置有內取芯筒連接頭(23)，所述內取芯筒連接頭(23)設置一個與內通氣活塞右側的錐形匹配的卸 壓孔，所述卸壓孔的左側設置脆性密封板(18)。
4. 如權利要求l所述的煤芯取樣器，其特徵在於所述真空室(17)的右側設置有真空 室連接頭(15)，所述真空室連接頭(15)右側設置有真空閥門(16)。
5. 如權利要求1所述的煤芯取樣器，其特徵在於所述密閉液室(12)左側設置密封隔 離板(14)，所述密閉液室(12)的壁上設置有密閉液通孔(13)，所述密閉液室(12)的右側 設置有活塞(11)。
6. 如權利要求1所述的煤芯取樣器，其特徵在於所述煤芯取樣器的右側設置有凸套 連接頭(9)、凸套(S)、銷釘(6)、滑動接頭通孔(5)、滑套(4)、通水孔(3)、滑動連接頭(2)、 異徑滑動接頭(1)。
專利摘要本實用新型的煤芯取樣器為雙層取芯筒，煤芯取樣器為雙層取芯筒，包括內取芯筒和外取芯筒；在煤芯取樣器的一端裝有鑽頭；內取芯筒內從左至右分布三個獨立腔室，其依次為煤芯室、真空室和密閉液室。本實用新型的煤芯取樣器可使取樣煤芯溫度基本保持在原始煤層溫度，減少取樣煤芯的瓦斯漏失，有利於根據煤芯測定煤層瓦斯含量。
文檔編號G01N1/08GK201497653SQ20092014795
公開日2010年6月2日 申請日期2009年4月1日 優先權日2009年4月1日
發明者餘國峰, 尹尚先, 張五一, 王子龍, 薛俊華, 袁亮, 陳學習 申請人:煤礦瓦斯治理國家工程研究中心;華北科技學院