专利名称：一种煤矿密封取样装置及其使用方法
技术领域：
本发明涉及一种测定瓦斯含量的取样装置及其使用方法，特别是一种煤矿密封取样装置及其使用方法。
背景技术：
煤层瓦斯含量是计算瓦斯储量与瓦斯涌出量的基础，也是预测煤与瓦斯突出危险性的重要参数之一，所以准确测定煤层瓦斯含量是很重要的。煤层瓦斯含量的测定方法较多，主要有勘探钻孔煤芯解吸法、工作面钻孔煤屑解吸法、瓦斯含量系数法以及高压吸附法。其中工作面钻孔煤屑解吸法是常用的测定方法之一。在使用煤电钻打钻时，煤屑沿着钻孔随着钻杆排出钻孔，然后用煤样罐接煤样，再进行现场瓦斯解析；这种取样方式会使钻孔深部及浅部的煤屑一起排出，从而取到的煤样不能保证全部来自设计深度处的原煤，导致测量不准确。在进行穿层打钻时，钻孔深度很大，在煤样的排出过程会很长，导致煤样暴露时间过长，也会致使测量不准确。
发明内容
技术问题:本发明的目的在于克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单、密封效果好的煤矿密封取样装置及其使用方法。技术方案:本发明的目的是这样实现的:煤矿密封取样包括取样装置及其使用方法，其取样装置包括钻头、支撑座、取样控制器、取样筒、外筒、接头、煤样通道和气体通道；钻头通过支撑座与外筒连接，在支撑座内连接有取样控制器，在外筒的后部连接有接头，在外筒内有取样筒。所述的钻头有四个钻刃，钻头中间有一钻头通孔，钻头通孔为凸台形状；钻头通孔靠近钻刃一侧直径大，另一侧直径小。所述的煤样通道包括:钻头通孔、滑块通孔和取样筒口 ；钻头通孔取样筒口相通，滑块通孔位于钻头通孔取样筒口之间；
所述的取样控制器包括滑块、气室和弹簧，滑块上有一通孔，在钻头与取样筒之间为气室，气室与气室通道相通，滑块位于气室内，在滑块的一端连接有弹簧。取样筒的前端有一取样筒口和气嘴，取样筒口位于取样筒的中心位置，在取样筒内有一堵头与取样筒口对应，堵头与取样筒口均呈凸台形状，堵头与活塞杆相连；活塞杆的另一端是活塞，活塞位于活塞导轨内，活塞杆上有一弹性钢片，弹性钢片靠近取样筒口一侦牝到活塞上表面间的距离比堵头顶部到取样筒口间的距离稍大，在活塞电动轨内壁上有凹槽，弹性钢片就会嵌入凹槽内。接头内有两个气体通道，一个气体通道与气室通道相通，另一个气体通道与活塞通道相通；接头一端有两个外螺纹，另一端有一个内螺纹；通过外螺纹，取样筒、外筒可以与接头连接在一起；通过内螺纹，钻杆可以与接头相连。煤矿密封取样装置的使用方法有三个阶段: 准备阶段:首先对设备进行组装，接头一端有两个外螺纹，另一端有一个内螺纹；通过外螺纹，取样筒、外筒可以与接头连接在一起；通过内螺纹，钻杆可以与接头相连；将取样筒、外筒、钻杆依次连接到接头上，再将钻头与外筒相连；
打钻阶段:打钻，在未达到设计深度时，气室不注入压风，在弹簧的作用下，滑块向气室一侧偏移，滑块将煤样通道给封死，煤样通道是不通的；当钻孔达到设计距离时，停止打钻，通过气室通道向气室内持续注入压风；此时，活塞被压向另一侧，钻头通孔与滑块通孔相通，从而使煤样通道畅通；这时，重新开钻，在钻进过程中煤样就会进入取样筒；等钻进一定距离后，取样筒内也会充满煤样；然后向活塞通道内注入压风，同时停钻、停止向气室内注入压风，在压风作用下，活塞被向前推动，带动活塞杆向前移动，进而堵头移动；当堵头顶死在取样筒口时，弹性钢片就会嵌入凹槽内，防治堵头回退，将取样筒密封；
现场解析阶段:退钻，将钻杆取出，把取样筒卸下，将取样筒上的气嘴与瓦斯解吸速度测定仪相连，就可以进行现场瓦斯解析。有益效果，由于采用了上述方案，
(I)钻头未到达设计深度时，气室不注入压风，在弹簧的作用下，滑块向气室一侧偏移，从而滑块可以将煤样通道给封死，从而保证钻孔在未达到设计深度时，煤样不会进入取样筒。(2)取样筒上有一开口，在取样筒里边有一堵头与之对应，堵头与取样筒口均呈凸台形状，两者可以紧密配合；堵头由聚四氟乙烯制成，堵头与活塞杆相连；活塞的杆的另一端是活塞，活塞可以在导轨内移动，活塞杆上有一弹性钢片，钢片到活塞上表面(靠近取样筒口 一侧)间的距离比堵头顶部到取样筒口间的距离稍大，由于堵头具有一定弹性，会使堵头与取样筒口能更好的密封。(3)当活塞通道内注入压风时，在高压气体的推动下，活塞被向前推移，带动活塞杆向前移动，进而堵头移动；当堵头顶死在取样筒口时，钢片就会嵌入凹槽内，防治堵头回退，从而将取样筒密封。优点:本发明提供的装置结构简单、密封效果好、测量准确，方法简单、便于操作。(I)压风通过气室通道控制滑块的移动，从而可以控制煤样通道的开合，进而实现了采样的自动控制。(2)活塞杆上有一弹性钢片，采样结束后，弹性钢片在压风作用下，弹性钢片能够嵌入活塞导轨的凹槽内；同时，弹性钢片到活塞上表面间的距离比堵头顶部到取样筒口间的距离稍大，这样就可以使堵头能更好地对取样筒进行密封。(3)接头一端有两个外螺纹，另一端有一个内螺纹；通过外螺纹，取样筒、外筒可以与接头连接在一起；通过内螺纹，钻杆可以与接头相连。这样便于装置的组装，实现装置的简单操作。
图1是本发明的结构图。图2是图1中A处的局部放大结构图。图3是图1中B-B处的剖面结构图。图4是本发明接头的结构图。
图中:1、钻头；2、钻刃；3、钻头通孔；4、滑块通孔；5、弹黃；6、气室；7、滑块；8、支撑座；9、气嘴；10、取样筒；11、活塞导轨；12、活塞；13、活塞杆；14、取样筒口 ；15、堵头；16、外筒；17、接头；18、气室通道；19、活塞通道；20、凹槽；21、弹性钢片。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述:
实施例1:煤矿密封取样包括取样装置及其使用方法，其取样装置包括钻头1、支撑座
8、取样控制器、取样筒10、外筒16、接头17、煤样通道和气体通道18 ;钻头I通过支撑座8与外筒16连接，在支撑座8内连接有取样控制器，在外筒16的后部连接有接头17，在外筒16内有取样筒10。所述的钻头I有四个钻刃2，钻头I中间有一钻头通孔3，钻头通孔3为凸台形状；钻头通孔3靠近钻刃2 —侧直径大，另一侧直径小，这样便于煤屑通过。所述的煤样通道包括:钻头通孔3、滑块通孔4和取样筒口 14 ;钻头通孔3取样筒口 14相通，滑块通孔4位于钻头通孔3取样筒口 14之间。所述的取样控制器包括滑块7、气室6和弹簧5，滑块7上有一通孔，在钻头I与取样筒10之间为气室6，气室6与气室通道18相通，滑块7位于气室6内，在滑块的一端连接有弹簧5 ;滑块7由聚四氟乙烯制成；通过向气室内注入压风，使滑块7向压力小的一侧移动，从而使钻头通孔3与滑块通孔4相通，煤样就可以由此通道进入取样筒10内；钻头未到达设计深度时，气室不注入压风，在弹簧5的作用下，滑块7向气室6 —侧偏移，从而滑块7可以将煤样通道给封死。在起始打钻过程中，煤样通道是不通的。取样筒10的前端有一取样筒口 14和气嘴9,取样筒口 14位于取样筒的中心位置，在取样筒10内有一堵头15与取样筒口 14对应，堵头15与取样筒口 14均呈凸台形状，两者可以紧密配合。堵头15由聚四氟乙烯制成，堵头15与活塞杆13相连；活塞杆13的另一端是活塞12，活塞12位于活塞导轨11内，活塞可以在活塞导轨11内移动，活塞杆13上有一弹性钢片21，弹性钢片21靠近取样筒口一侧，到活塞上表面间的距离比堵头顶部到取样筒口间的距离稍大，由于堵头15具有一定弹性，会使堵头15与取样筒口 14能更好的密封；当活塞通道19内注入压风时，在高压气体的推动下，活塞12被向前推移，带动活塞杆13向前移动，进而堵头15移动。在活塞电动轨11内壁上有凹槽20，当堵头15顶死在取样筒口14时，弹性钢片21就会嵌入凹槽20内，防治堵头15回退，从而将取样筒10密封。接头17内有两个气体通道，一个气体通道与气室通道18相通，另一个气体通道与活塞通道19相通；接头一端有两个外螺纹，另一端有一个内螺纹；通过外螺纹，取样筒10、外筒16可以与接头连接在一起；通过内螺纹，钻杆可以与接头相连。接头起到连接取样装置与钻杆的作用。煤矿密封取样装置的使用方法有三个阶段:。准备阶段:首先对设备进行组装，接头17 —端有两个外螺纹，另一端有一个内螺纹。通过外螺纹，取样筒10、外筒16可以与接头17连接在一起；通过内螺纹，钻杆可以与接头17相连。将取样筒14、外筒16、钻杆依次连接到接头17上，再将钻头I与外筒16相连。打钻阶段:打钻，在未达到设计深度时，气室6不注入压风，在弹簧5的作用下，滑块7向气室6 —侧偏移，滑块7将煤样通道给封死，煤样通道是不通的。当钻孔达到设计距离时，停止打钻，通过气室通道18向气室6内持续注入压风。此时，活塞12被压向另一侧，钻头通孔3与滑块通孔4相通，从而使煤样通道畅通。这时，重新开钻，在钻进过程中煤样就会进入取样筒10。等钻进一定距离后，取样筒10内也会充满煤样。然后向活塞通道19内注入压风，同时停钻、停止向气室6内注入压风，在压风作用下，活塞12被向前推动，带动活塞杆13向前移动，进而堵头15移动。当堵头15顶死在取样筒口 14时，弹性钢片21就会嵌入凹槽20内，防治堵头15回退，从而将取样筒10密封。现场解析阶段:退钻，将钻杆取出，把取样筒10卸下，将取样筒10上的气嘴9与瓦斯解吸速度测定仪相连，就可以进行现场瓦斯解析。
权利要求
1.一种煤矿密封取样装置，其特征在于:煤矿密封取样包括取样装置及其使用方法，其取样装置包括钻头、支撑座、取样控制器、取样筒、外筒、接头、煤样通道和气体通道；钻头通过支撑座与外筒连接，在支撑座内连接有取样控制器，在外筒的后部连接有接头，在外筒内有取样筒。
2.按照权利要求1所述的一种煤矿密封取样装置，其特征在于:所述的钻头有四个钻刃，钻头中间有一钻头通孔，钻头通孔为凸台形状；钻头通孔靠近钻刃一侧直径大，另一侧直径小。
3.按照权利要求1所述的一种煤矿密封取样装置，其特征在于:所述的煤样通道包括:钻头通孔、滑块通孔和取样筒口 ；钻头通孔取样筒口相通，滑块通孔位于钻头通孔取样筒口之间。
4.按照权利要求1所述的一种煤矿密封取样装置，其特征在于:所述的取样控制器包括滑块、气室和弹簧，滑块上有一通孔，在钻头与取样筒之间为气室，气室与气室通道相通，滑块位于气室内，在滑块的一端连接有弹簧。
5.按照权利要求1所述的一种煤矿密封取样装置，其特征在于:取样筒的前端有一取样筒口和气嘴,取样筒口位于取样筒的中心位置,在取样筒内有一堵头与取样筒口对应,堵头与取样筒口均呈凸台形状，堵头与活塞杆相连；活塞杆的另一端是活塞，活塞位于活塞导轨内，活塞杆上有一弹性钢片，弹性钢片靠近取样筒口一侧，到活塞上表面间的距离比堵头顶部到取样筒口间的距离稍大；在活塞导轨内壁上有凹槽，弹性钢片能够嵌入凹槽内。
6.按照权利要求1所述的一种煤矿密封取样装置，其特征在于:接头内有两个气体通道，一个气体通道与气室通道相通，另一个气体通道与活塞通道相通；接头一端有两个外螺纹，另一端有一个内螺纹；通过外螺纹，取样筒、外筒可以与接头连接在一起；通过内螺纹，钻杆可以与接头相连。
7.一种煤矿密封取样装置的使用方法，其特征在于:煤矿密封取样装置的使用方法有三个阶段: 准备阶段:首先对设备进行组装，接头一端有两个外螺纹，另一端有一个内螺纹；通过外螺纹，取样筒、外筒可以与接头连接在一起；通过内螺纹，钻杆可以与接头相连；将取样筒、外筒、钻杆依次连接到接头上，再将钻头与外筒相连； 打钻阶段:打钻，在未达到设计深度时，气室不注入压风，在弹簧的作用下，滑块向气室一侧偏移，滑块将煤样通道给封死，煤样通道是不通的；当钻孔达到设计距离时，停止打钻，通过气室通道向气室内持续注入压风；此时，活塞被压向另一侧，钻头通孔与滑块通孔相通，从而使煤样通道畅通；这时，重新开钻，在钻进过程中煤样就会进入取样筒；等钻进一定距离后，取样筒内也会充满煤样；然后向活塞通道内注入压风，同时停钻、停止向气室内注入压风，在压风作用下，活塞被向前推动，带动活塞杆向前移动，进而堵头移动；当堵头顶死在取样筒口时，弹性钢片就会嵌入凹槽内，防治堵头回退，将取样筒密封； 现场解析阶段:退钻，将钻杆取出，把取样筒卸下，将取样筒上的气嘴与瓦斯解吸速度测定仪相连，就可以进行现场瓦斯解析。
全文摘要
一种煤矿密封取样装置及其使用方法，属于测定瓦斯含量的取样装置及其使用方法。其取样装置包括钻头、支撑座、取样控制器、取样筒、外筒、接头、煤样通道和气体通道；钻头通过支撑座与外筒连接，在支撑座内连接有取样控制器，在外筒的后部连接有接头，在外筒内有取样筒。方法是打钻初始阶段，在钻孔钻进过程中气室内部与外界压风不相通；当钻孔达到设计距离时，停止打钻，通过气室通道向气室内持续注入压风，使煤样通道畅通；这时再打钻就可以使取样筒内充满煤样；然后向活塞通道内注入压风，使堵头把取样筒口堵死，将取样筒密封；退钻将钻杆取出，把取样筒卸下，将取样筒上的气嘴与瓦斯解吸速度测定仪相连，就可以进行现场瓦斯解析。
文档编号G01N1/08GK103115797SQ201310062688
公开日2013年5月22日 申请日期2013年2月28日 优先权日2013年2月28日
发明者林柏泉, 刘谦, 朱传杰, 江丙友, 孙豫敏, 洪溢都 申请人:中国矿业大学