CN111006968A - 一种煤层瓦斯含量定点测试方法和实施该方法的密闭取样装置 - Google Patents

一种煤层瓦斯含量定点测试方法和实施该方法的密闭取样装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种煤层瓦斯含量定点测试方法和实施该方法的密闭取样装置，该方法包括以下步骤：1、用密闭取样装置直接获取煤矿钻孔孔底煤样；2、获得井下解吸瓦斯量H1；3、实验室进行常温与加热脱气测试解吸瓦斯量H2，煤样粉碎后得煤样自然解吸瓦斯量H3，4、煤层瓦斯含量H：H=H1+H2+H3。该密闭取样装置包括取样管和外部套筒，取样管的前段和中段开有配套螺纹，两个配套螺纹之间的中段管壁上开有孔口，取样囊袋开口与孔口紧密粘合，取样囊袋塞入取样管的空心管内；取样管外壁套有外部套筒。本发明的技术效果是：本方法发明的计算简单，准确率高。本发明的密闭取样装置消除了煤样采集过程中的损失瓦斯量，测试更为准确。

Description

一种煤层瓦斯含量定点测试方法和实施该方法的密闭取样 装置
技术领域
本发明属于煤矿安全技术领域，具体涉及一种煤层瓦斯含量定点测试方法和密闭取样装置。
背景技术
煤层瓦斯含量是矿井瓦斯抽采设计与灾害预报预测的基础参数，随着我国煤矿采深的逐年递增，瓦斯灾害严重威胁煤矿工人的安全，准确地测定煤层瓦斯含量能保证煤矿的安全生产和煤矿工人的生命安全；瓦斯含量测试方法直接影响含量测定的准确性。
当前所使用的煤层瓦斯含量测试方法有直接法和间接法两种。其中直接法测量煤层瓦斯含量较为准确，但在直接法的瓦斯含量测试取样过程中损失的瓦斯含量使用
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法或幂函数法近似计算会造成与实际不相符的误差，这是影响直接法测试结果的主要原因；当前能够进行井下钻孔直接取样的装置较多，可以分为密闭取样和开放取样两类装置，其中大部分密闭取样装置能够满足减少所取煤样损失的瓦斯含量的要求，但成本较高且使用此类装置进行瓦斯含量测试流程较为复杂。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明所要解决的技术问题就是提供一种煤层瓦斯含量定点测试方法，它能定点获取煤层瓦斯含量，提高瓦斯含量测试的准确性。本发明还提供一种实施该方法的密闭取样装置。
本发明提供的一种煤层瓦斯含量定点测试方法，包括以下步骤
步骤1、用密闭取样装置直接获取煤矿钻孔孔底煤样，从钻孔中取出钻杆卸下密闭取样装置；
步骤2、通过解吸接口连接井下解吸仪进行井下解吸，获取井下解吸瓦斯量H1；
步骤3、将密闭取样装置运送至实验室，连接真空脱气装置进行常温与加热脱气，测试得到粉碎前脱气瓦斯量H2，随后，煤样粉碎后测试得粉碎后脱气瓦斯量H3；
步骤4、根据煤样的井下瓦斯解吸量、粉碎前脱气瓦斯量、粉碎后脱气瓦斯量相加可得到煤层瓦斯含量H：
H=H1+H2+H3
式中：H为煤层瓦斯含量；H1为井下解吸瓦斯量；H2为粉碎前脱气瓦斯量；H3为粉碎后脱气瓦斯量。
本发明还提供的一种实施该方法的密闭取样装置，包括取样管和外部套筒，取样管前后两端对应固定联结前端阻拦块体和尾部阻拦块体，前端阻拦块体的顶部设有前部连接螺纹，尾部阻拦块体的底端开有尾部连接螺纹，取样管的前段和中段开有与前部连接螺纹及尾部连接螺纹旋向相反的配套螺纹，在两个配套螺纹之间的中段管壁上开有孔口，取样囊袋开口与孔口紧密粘合，取样囊袋塞入取样管的空心管内；取样管外壁套有外部套筒，外部套筒前段跨过取样管中段的配套螺纹，在外部套筒前端和尾端对应开设有与两个配套螺纹相配合的内螺纹。
与现有技术相比，本发明的技术效果是：
本方法发明的计算简单，准确率高。本发明使用的密闭取样装置消除了煤样采集过程中的损失瓦斯量，从而使得煤层瓦斯含量计算简化，且更为准确，能够为瓦斯抽采设计和评价提供可靠的数据。
附图说明
本发明的附图说明如下：
图1为本方法发明的流程图；
图2为本发明的密闭取样装置结构示意图；
图3为图2中密闭取样装置的取样状态图。
图中，A、取样管；1、前部连接螺纹； 8、尾部连接螺纹；2、前端阻拦块体；7、尾部阻拦块体；3、密封圈；31、密封胶圈；4、孔口；10、取样囊袋；11、配套螺纹；
B、外部套筒；5、解吸连接口；6、弧形金属片；9、前塑胶环，91、后塑胶环。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
本申请中，为了清楚描述各部件连接及位置关系，使用了“前”、“后”的方位词，“前”是指靠近钻头的位置，“后”指远离钻头、靠近钻杆的位置。
如图1所示，本方法发明包括以下步骤：
步骤1、用密闭取样装置直接获取煤矿钻孔孔底煤样，从钻孔中取出钻杆卸下密闭取样装置；
如图2所示，一种实施步骤1的密闭取样装置为取样管A与外部套筒B组成的双层结构，取样管A主要包括前部连接螺纹1、尾部连接螺纹8、前端阻拦块体2、尾部阻拦块体7、密封胶圈3、孔口4和取样囊袋10；外部套筒B主要包括弧形金属片6、解吸连接口5、塑胶环9。
取样管A前后两端对应固定联结前端阻拦块体2和尾部阻拦块体7，前端阻拦块体2的顶部设有前部连接螺纹1，尾部阻拦块体7的底端开有尾部连接螺纹8，取样管A的前段和中段开有与前部连接螺纹1及尾部连接螺纹8旋向相反的配套螺纹11，在两个配套螺纹11之间的中段管壁上开有孔口4，取样囊袋10开口与孔口4紧密粘合，取样囊袋10塞入取样管A的空心管内；取样管A外壁套有外部套筒B，外部套筒B前段跨过取样管中段的配套螺纹11，在外部套筒B前端和尾端对应开设有与两个配套螺纹11相配合的内螺纹。
如图2所示，外部套筒B外壁装接有弧形金属片6，外部套筒中部开有解吸接口5，解吸接口5装有橡胶塞，弧形金属片6有六个，沿外部套筒B周向均布。弧形金属片6的作用是：在钻进中，弧形金属片6与钻孔壁抵触，外部套筒B向后滑动，打开取样管A的孔口4，向取样管A供带压水挤压取样囊袋10实现取样前的孔口封闭，停水后继续旋转1min使煤样灌入取样囊袋10；在退钻时，弧形金属片6助推外部套筒B前移，由于取样管A继续旋转，外部套筒B沿配套螺纹11锁紧密封。
在取样管A中段的配套螺纹的前沿装有密封胶圈31，前端阻拦块体2面向外部套筒的侧面贴有密封圈3，外部套筒B内管前端和中部分别装有前塑胶环9和后塑胶环91；如图3所示，外部套筒B向前移动锁紧时，前塑胶环9与前端阻拦块体2的密封圈3接触，后塑胶环91与密封胶圈31后面接触，实现取样后的密封。
该密闭取样装置的使用过程为：
1、安装密闭取样装置：将上述的密闭取样装置通过前部连接螺纹连接钻头，尾部连接螺纹连接第一根钻杆，随后开始打钻；
2、钻进取样：对钻杆进行正产供水，带压水通过钻杆和钻头，将钻头钻下的煤岩层碎屑冲出钻孔，密闭取样装置钻进到达指定取样位置；
3、取样密封：停止供水，继续旋转钻杆1min；使得堆积煤样从孔口4灌入取样囊袋10；
4、外拔钻杆：反转钻杆，外拔钻杆，外部套筒前移锁紧，从钻孔中取出密闭取样装置。
步骤2、如图3所示，通过解吸接口连接井下解吸仪进行井下解吸，获取井下解吸瓦斯量H1(单位：cm3/g)；
步骤3、将密闭取样装置运送至实验室，连接真空脱气装置进行常温与加热脱气，测试得到粉碎前脱气瓦斯量H2(单位：cm3/g)，随后，煤样粉碎后测试，得粉碎后解吸瓦斯量H3(单位：cm3/g)；
步骤4、根据煤样的井下瓦斯解吸量、粉碎前脱气瓦斯量、粉碎后脱气瓦斯量相加可得到煤层瓦斯含量H：
H=H1+H2+H3
式中：H：煤层瓦斯含量；H1：井下解吸瓦斯量；H2：煤样粉碎前实验室脱气瓦斯量；H3：粉碎后脱气瓦斯量，各参量单位均为立方厘米每克（cm3/g）。
本方法发明能够简便、快速实现煤层瓦斯含量的定点测试。

Claims (5)

1.一种煤层瓦斯含量定点测试方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤1、用密闭取样装置直接获取煤矿钻孔孔底煤样，从钻孔中取出钻杆卸下密闭取样装置；
步骤2、通过解吸接口连接井下解吸仪进行井下解吸，获取井下解吸瓦斯量H1；
步骤3、将密闭取样装置运送至实验室，连接真空脱气装置进行常温与加热脱气，测试得到粉碎前脱气瓦斯量H2，随后，煤样粉碎后测试得粉碎后脱气瓦斯量H3；
步骤4、根据煤样的井下瓦斯解吸量、粉碎前脱气瓦斯量、粉碎后脱气瓦斯量相加可得到煤层瓦斯含量H：
H=H1+H2+H3
式中：H为煤层瓦斯含量；H1为井下解吸瓦斯量；H2为粉碎前脱气瓦斯量；H3为粉碎后脱气瓦斯量。
2.一种实施权利要求1所述测试方法的密闭取样装置，其特征是：包括取样管（A）和外部套筒（B），取样管（A）前后两端对应固定联结前端阻拦块体（2）和尾部阻拦块体（7），前端阻拦块体（2）的顶部设有前部连接螺纹（1），尾部阻拦块体（7）的底端开有尾部连接螺纹（8），取样管（A）的前段和中段开有与前部连接螺纹（1）及尾部连接螺纹（8）旋向相反的配套螺纹（11），在两个配套螺纹（11）之间的中段管壁上开有孔口（4），取样囊袋（10）开口与孔口（4）紧密粘合，取样囊袋（10）塞入取样管（A）的空心管内；取样管（A）外壁套有外部套筒（B），外部套筒（B）前段跨过取样管中段的配套螺纹（11），在外部套筒（B）前端和尾端对应开设有与两个配套螺纹（11）相配合的内螺纹。
3.根据权利要求2所述的密闭取样装置，其特征是：外部套筒（B）外壁装接有弧形金属片（6），外部套筒中部开有解吸接口（5），解吸接口（5）装有橡胶塞。
4.根据权利要求3所述的密闭取样装置，其特征是：弧形金属片（6）有六个，沿外部套筒（B）周向均布。
5.根据权利要求2、3或4所述的密闭取样装置，其特征是：在取样管（A）中段的配套螺纹的前沿装有密封胶圈（31），前端阻拦块体（2）面向外部套筒的侧面贴有密封圈（3），外部套筒（B）内管前端装有与前端阻拦块体的密封圈（3）接触的前塑胶环9、与取样管中段的密封胶圈（31）接触的后塑胶环91。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111579282A (zh) * 2020-05-28 2020-08-25 安徽理工大学 一种煤层原生co原位探测方法
CN113484185A (zh) * 2021-07-19 2021-10-08 中国矿业大学 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
CN114544424A (zh) * 2022-03-14 2022-05-27 中煤科工集团沈阳研究院有限公司 一种井下煤层瓦斯含量快速自动测定方法及装置

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101135621A (zh) * 2006-08-30 2008-03-05 煤炭科学研究总院重庆分院 煤层可解吸瓦斯含量的直接快速测定方法
CN103776722A (zh) * 2013-12-31 2014-05-07 河南理工大学 负压环境下取样的煤层瓦斯含量测试方法
KR101731221B1 (ko) * 2016-12-28 2017-05-11 한국가스공사 탄층 메탄가스 저류층의 퇴적상 분석방법
CN206458499U (zh) * 2017-01-09 2017-09-01 史买林 煤矿用抽采钻孔套管悬挂固定装置
CN107806341A (zh) * 2017-12-19 2018-03-16 焦作煤业（集团）有限责任公司 一种煤矿深孔定点密闭取样装置及取样方法
CN207439763U (zh) * 2017-11-28 2018-06-01 徐州市苏文机械设备制造有限公司 一种煤矿用煤层瓦斯取样采集装置
CN108547614A (zh) * 2018-06-20 2018-09-18 河南理工大学 一种保压密闭煤样采集装置与采集方法
CN209416755U (zh) * 2018-12-17 2019-09-20 煤科集团沈阳研究院有限公司 一种可封闭式煤层定点取样装置
CN209485908U (zh) * 2018-12-25 2019-10-11 西安科技大学 一种煤层瓦斯含量测试的实验教学装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101135621A (zh) * 2006-08-30 2008-03-05 煤炭科学研究总院重庆分院 煤层可解吸瓦斯含量的直接快速测定方法
CN103776722A (zh) * 2013-12-31 2014-05-07 河南理工大学 负压环境下取样的煤层瓦斯含量测试方法
KR101731221B1 (ko) * 2016-12-28 2017-05-11 한국가스공사 탄층 메탄가스 저류층의 퇴적상 분석방법
CN206458499U (zh) * 2017-01-09 2017-09-01 史买林 煤矿用抽采钻孔套管悬挂固定装置
CN207439763U (zh) * 2017-11-28 2018-06-01 徐州市苏文机械设备制造有限公司 一种煤矿用煤层瓦斯取样采集装置
CN107806341A (zh) * 2017-12-19 2018-03-16 焦作煤业（集团）有限责任公司 一种煤矿深孔定点密闭取样装置及取样方法
CN108547614A (zh) * 2018-06-20 2018-09-18 河南理工大学 一种保压密闭煤样采集装置与采集方法
CN209416755U (zh) * 2018-12-17 2019-09-20 煤科集团沈阳研究院有限公司 一种可封闭式煤层定点取样装置
CN209485908U (zh) * 2018-12-25 2019-10-11 西安科技大学 一种煤层瓦斯含量测试的实验教学装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YEE D: "Gas sorption on coal and measurement of gas content", 《HYDROCARBONS FROM COAL: AAPG STUDIES IN GEOLOGY》 *
张宏图: "煤层瓦斯含量测定负压排渣定点取样理论与应用研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *
隆清明: "煤层瓦斯含量间接快速测定方法研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(博士)工程科技Ⅰ辑》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111579282A (zh) * 2020-05-28 2020-08-25 安徽理工大学 一种煤层原生co原位探测方法
CN113484185A (zh) * 2021-07-19 2021-10-08 中国矿业大学 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
CN113484185B (zh) * 2021-07-19 2022-04-29 中国矿业大学 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
CN114544424A (zh) * 2022-03-14 2022-05-27 中煤科工集团沈阳研究院有限公司 一种井下煤层瓦斯含量快速自动测定方法及装置

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