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，包括取样管及固定在取样管一端的截割头；截割头上有截割齿(5)和导流槽(6)，进煤孔(7)开设在截割头的中心位置；锥形螺纹密封(3)固定在取样管内部，中空结构的导杆(4)内腔与样品罐(9)连通，且样品罐与取样管通过滑动密封圈密封，导杆穿接在锥形螺纹密封内部，且导杆上内孔道(2)处的外径与锥形螺纹密封的内径过盈配合，弹簧(8)的一端抵接在锥形螺纹密封上，另一端抵接在样品罐上，在弹簧的处于压缩状态时，导杆远离样品罐的一端始终与进煤孔贴合；本发明专利技术可以实现煤层原位快速定点取样，并可将样品在密封状态下破碎，实现井下精准定点取样和瓦斯含量测定的一体化。下精准定点取样和瓦斯含量测定的一体化。下精准定点取样和瓦斯含量测定的一体化。
【技术实现步骤摘要】
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
[0001]本专利技术涉及一种取样装置，具体是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，属于煤矿参数测定
技术介绍
[0002]煤层瓦斯含量直接测定是煤矿瓦斯灾害防治工作中的主要组成部分，对于了解煤层内部瓦斯赋存情况具有重要意义。煤样取样装置是瓦斯含量测量环节中用于解吸瓦斯量测定的常用设备。传统的测定工作，大多是先使用螺旋取样钻杆取得煤样，并在孔口接取煤样，放入密封罐后带至实验室粉碎后进行解吸测定。这种方法一方面成本消耗大、耗时长，另一方面不能准确定点采集所需位置煤样。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的是提供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，可以实现煤层原位快速定点取样，并保持密闭，并可将样品在密封状态下进行破碎，测量样品瓦斯含量，提高定点取样准确性，大幅减少取样过程中瓦斯散失，实现井下定点取样和瓦斯含量测定的一体化。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提供一种煤矿井下一体化测定瓦斯含量的定点取样装置，包括取样管以及固定在取样管一端的截割头；还包括锥形螺纹密封、导杆和弹簧，在截割头上设有截割齿和导流槽，进煤孔开设在截割头的中心位置；锥形螺纹密封固定在取样管内部，中空结构的导杆与样品罐连通后设置在取样管内部，且样品罐与取样管之间通过滑动密封圈密封，导杆穿接在锥形螺纹密封内部，且导杆上内孔道处的外径与锥形螺纹密封的内径过盈配合，弹簧的一端抵接在锥形螺纹密封上，弹簧的另一端抵接在样品罐上，当弹簧的处于压缩状态时，导杆远离样品罐的一端始终与进煤孔贴合，进煤孔关闭；当放松钻杆推挤力时，导杆向远离截割头的方向滑动，进煤孔打开；样品罐底部装设有刀片，刀片轴的内孔里安装有气门芯，底座通过螺纹与样品罐旋接。
[0005]为了加快导杆内部的进煤量，本专利技术在导杆上开设有相对的两个内孔道。
[0006]截割头为锥形截割头，材料为金刚石复合片。
[0007]弹簧的材料为不锈钢，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。
[0008]样品罐单次可装煤样至少为1000g，耐压高于5MPa。
[0009]气门芯采用美式气门。
[0010]一种煤矿井下一体化测定瓦斯含量的定点取样方法，包括以下步骤：
[0011]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；
[0012]②
将普通钻头取下，安装取样装置，将取样装置的底座与钻杆连接，再把装好的取样装置重新放入底孔；
[0013]③
截割头在步骤
①
底孔的基础上继续掘进3
‑
4m，钻杆钻进过程中导杆所受的推力大于弹簧的反弹力，弹簧处于压缩状态，故导杆始终与进煤孔贴合，从而封堵住进煤孔，此阶段钻下的煤样经截割头外部导流槽排出；
[0014]④
截割头到达取样部位后，适当放松钻杆推挤力，继续钻进1
‑
2m，此时导杆所受的推力小于弹簧的反弹力，弹簧缓慢回弹，在弹簧回弹力的作用下，导杆向远离截割头的方向滑动，进煤孔打开，此阶段煤样从截割头的进煤孔流入并挤入导杆上的内孔道，最终通过导杆内腔流入取样装置内的样品罐；
[0015]⑤
待样品罐充满挤压的煤样后，完全撤去钻杆推挤力，弹簧继续回弹，在弹簧回弹力的作用下，弹簧进一步推动导杆向远离截割头的方向滑动，直至导杆上的内孔道与锥形螺纹密封完全接触，起到高压密封的作用，然后撤出钻杆；
[0016]⑥
将取样装置从钻杆上取下，固定于破碎机上，其中底座可以嵌套在破碎机轴上，破碎机转动时，带动刀片高速旋转，进而破碎煤样；
[0017]⑦
需要对瓦斯含量测定时，使用导气管连接刀片轴内孔的气门芯和解吸仪，即可测量解吸瓦斯量；
[0018]⑧
重复步骤
⑥
、
⑦
即可实现煤样瓦斯含量的测定；
[0019]⑨
在测定工作完成后，断开导气管和气门芯的连接，倒置取样装置，旋下底座，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内壁上残留的煤样，最后还原取样装置。
[0020]与现有技术相比，本专利技术通过将中空结构的导杆与样品罐连通后设置在取样管内部，且样品罐与取样管之间滑动密封连接，导杆在锥形螺纹密封内部可以轴向滑动，弹簧的一端抵接在锥形螺纹密封上，弹簧的另一端抵接在样品罐上，本专利技术的截割头既可用来取样，也可以作为普通钻头使用，在作为普通钻头使用的时候，只需要加大钻杆的推挤力，使其大于弹簧的反弹力，在需要取样的时候，适当降低钻杆推挤力，使导杆所受的推力小于弹簧的反弹力，弹簧缓慢回弹，在弹簧回弹力的作用下，导杆向远离截割头的方向滑动，进煤孔打开，此阶段煤样从截割头的进煤孔流入并挤入内孔道，最终通过导杆内腔流入取样装置内的样品罐，进行取样，取样完成后，完全撤去钻杆推挤力，弹簧继续回弹，在弹簧回弹力的作用下，弹簧进一步推动导杆向远离截割头的方向滑动，直至导杆上的内孔道与锥形螺纹密封完全接触，起到高压密封的作用，然后撤出钻杆，在取样前由于弹簧处于压缩状态，导杆远离样品罐的一端始终与进煤孔贴合，样品罐处于封闭状态，取样后煤样被封存于样品罐中；本专利技术可以和煤矿现有的钻机、钻杆联用，进而实现煤层原位快速定点取样，此外本专利技术在样品罐底部装设有刀片，刀片轴的内孔里安装有气门芯，底座通过螺纹与样品罐旋接，在密闭条件下即可进行煤样粉碎和瓦斯含量测定，本专利技术的取样装置取样纯度高，密封性好，可提高定点取样准确性，大幅减少取样过程中瓦斯散失，进而实现井下定点取样和瓦斯含量测定的一体化。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的内部剖面图；
[0022]图2为本专利技术封料掘进状态图；
[0023]图3为本专利技术取样状态图；
[0024]图4为本专利技术内剖面自然状态图。
[0025]图中：1、截割头，2、内孔道，3、锥形螺纹密封，4、导杆，5、截割齿，6、导流槽，7、进煤孔，8、弹簧，9、样品罐，10、刀片，11、底座，12、气门芯，13、取样管。
具体实施方式
[0026]下面结合附图对本专利技术做进一步说明。
[0027]如图1所示，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；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滑动密封连接，导杆4穿接且轴向滑动在锥形螺纹密封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，在弹簧8的处于压缩状态时，导杆4远离样品罐9的一本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
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)的处于压缩状态时，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<...
【专利技术属性】
技术研发人员：康建宏，王有湃，刘春，朱继鹏，彭程阳，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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