[发明专利]一种煤矿井下一体化测定瓦斯含量的定点取样装置及方法

权利要求书

1.一种煤矿井下一体化测定瓦斯含量的定点取样装置，包括取样管（13）以及固定在取样管（13）一端的截割头（1）；其特征在于，还包括锥形螺纹密封（3）、导杆（4）和弹簧（8），在截割头（1）上设有截割齿（5）和导流槽（6），进煤孔（7）开设在截割头（1）的中心位置；锥形螺纹密封（3）固定在取样管（13）内部，中空结构的导杆（4）与样品罐（9）连通后设置在取样管（13）内部，且样品罐（9）与取样管（13）之间通过滑动密封圈密封，导杆（4）穿接在锥形螺纹密封（3）内部，且导杆（4）上内孔道（2）处的外径与锥形螺纹密封（3）的内径过盈配合，弹簧（8）的一端抵接在锥形螺纹密封（3）上，弹簧（8）的另一端抵接在样品罐（9）上，当弹簧（8）处于压缩状态时，导杆（4）远离样品罐（9）的一端始终与进煤孔（7）贴合，进煤孔（7）关闭；样品罐（9）底部装设有刀片（10），刀片（10）轴的内孔里安装有气门芯（12），底座（11）通过螺纹与样品罐（9）旋接。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下一体化测定瓦斯含量的定点取样装置，其特征在于，在导杆（4）上开设有相对的两个内孔道（2）。

3.根据权利要求1或2所述的一种煤矿井下一体化测定瓦斯含量的定点取样装置，其特征在于，截割头（1）为锥形截割头，材料为金刚石复合片。

4.根据权利要求1或2所述的一种煤矿井下一体化测定瓦斯含量的定点取样装置，其特征在于，弹簧（8）的材料为不锈钢，螺距10mm，线径12mm，弹簧外径60mm，弹簧长度140mm，最大可支承压力大于等于200kg。

5.根据权利要求4所述的一种煤矿井下一体化测定瓦斯含量的定点取样装置，其特征在于，样品罐（9）单次可装煤样至少为1000g，耐压高于5MPa。

6.根据权利要求4所述的一种煤矿井下一体化测定瓦斯含量的定点取样装置，其特征在于，气门芯（12）采用美式气门。

7.一种煤矿井下一体化测定瓦斯含量的定点取样方法，其特征在于，包括以下步骤：

①采用普通打钻工艺，使用煤矿普通钻头、钻杆，钻进至待取样点前方5m左右，形成底孔，然后退出钻杆、钻头；

②将普通钻头取下，安装取样装置，将取样装置的底座（11）与钻杆连接，再把装好的取样装置重新放入底孔；

③截割头（1）在步骤①底孔的基础上继续掘进3-4m，钻杆钻进过程中导杆（4）所受的推力大于弹簧（8）的反弹力，弹簧（8）处于压缩状态，故导杆（4）始终与进煤孔（7）贴合，从而封堵住进煤孔（7），此阶段钻下的煤样经截割头（1）外部导流槽（6）排出；

④截割头（1）到达取样部位后，适当放松钻杆推挤力，继续钻进1-2m，此时导杆（4）所受的推力小于弹簧（8）的反弹力，弹簧（8）缓慢回弹，在弹簧（8）回弹力的作用下，导杆（4）向远离截割头（1）的方向滑动，进煤孔（7）打开，此阶段煤样从截割头（1）的进煤孔（7）流入并挤入导杆（4）上的内孔道（2），最终通过导杆（4）内腔流入取样装置内的样品罐（9）；

⑤待样品罐（9）充满挤压的煤样后，完全撤去钻杆推挤力，弹簧（8）继续回弹，在弹簧（8）回弹力的作用下，弹簧（8）进一步推动导杆（4）向远离截割头（1）的方向滑动，直至导杆（4）上的内孔道（2）与锥形螺纹密封（3）完全接触，起到高压密封的作用，然后撤出钻杆；

⑥将取样装置从钻杆上取下，固定于破碎机上，其中底座（11）嵌套在破碎机轴上，破碎机转动时，带动刀片（10）高速旋转，进而破碎煤样；

⑦需要对瓦斯含量进行测定时，使用导气管连接刀片（10）轴内孔的气门芯（12）和解吸仪，即可测量解吸瓦斯量；

⑧重复步骤⑥、⑦即可实现煤样瓦斯含量的测定；

⑨在测定工作完成后，断开导气管和气门芯（12）的连接，倒置取样装置，旋下底座（11），将煤样倒入收纳袋内做其它分析，使用刷子轻扫清理干净样品罐（9）内壁上残留的煤样，最后还原取样装置。