CN201497653U - 一种煤芯取样器 - Google Patents

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尹尚先
陈学习
张五一
王子龙
余国峰
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Abstract

本实用新型的煤芯取样器为双层取芯筒，煤芯取样器为双层取芯筒，包括内取芯筒和外取芯筒；在煤芯取样器的一端装有钻头；内取芯筒内从左至右分布三个独立腔室，其依次为：煤芯室、真空室和密闭液室。本实用新型的煤芯取样器可使取样煤芯温度基本保持在原始煤层温度，减少取样煤芯的瓦斯漏失，有利于根据煤芯测定煤层瓦斯含量。

Description

一种煤芯取样器
技术领域
本实用新型涉及一种可以在煤矿井下使用的煤芯取样器。
背景技术
瓦斯既是煤矿生产过程中的一种灾害气体，又是一种非常规天然气资源。无论从防治瓦斯灾害，保障煤矿安全、高效生产，还是从变废为宝，将瓦斯作为一种洁净能源开发利用来说，准确测定煤层瓦斯含量是治理或利用瓦斯的关键所在。
常用的煤层瓦斯含量测定方法有间接法和直接法。间接法是在对煤的物理、力学、化学性质及其与甲烷相互作用研究的基础上，根据煤层中游离瓦斯量和吸附瓦斯量两部分之和来计算煤层中瓦斯含量，间接法测定周期较长，准确性依赖于各参数的准确测定。直接法是直接在煤矿井下打钻取煤芯，放入特制的煤样罐，通过瓦斯漏失量补偿方法推断取样过程中煤芯瓦斯损失量，计算煤层中的瓦斯含量。直接法测量煤层瓦斯含量的关键是如何减少煤芯的瓦斯漏失量，这就涉及一种特殊的煤芯取样器。国内外也开发了一些煤芯取样器，如普通单层取芯管、双层取芯管，但因其密封方法与原理没有大的突破，煤样瓦斯漏失严重，没有得到较好的推广应用，测定的瓦斯含量普遍偏低。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种能够在煤矿井下钻取煤芯的装置。最大限度减少煤芯瓦斯的漏失是准确测定煤层瓦斯含量的关键，本装置通过真空卸压、密闭液密闭和高压水(或空气)冷却等技术措施，减少煤芯瓦斯的漏失。
为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：
本实用新型的煤芯取样器为双层取芯筒，煤芯取样器为双层取芯筒，包括内取芯筒(22)和外取芯筒(24)；在煤芯取样器的一端装有钻头(21)；内取芯筒(22)内从左至右分布三个独立腔室，其依次为：煤芯室(25)、真空室(17)和密闭液室(12)。煤芯室(25)内设置有内通气活塞(19)，内通气活塞(19)右侧为锥形且中间是贯通的。真空室(17)的左侧设置有内取芯筒连接头(23)，内取芯筒连接头(23)设置一个与内通气活塞右侧的锥形匹配的卸压孔，卸压孔的左侧设置脆性密封板(18)。真空室(17)的右侧设置有真空室连接头(15)，真空室连接头(15)右侧设置有真空阀门(16)。密闭液室(12)左侧设置密封隔离板(14)，密闭液室(12)的壁上设置有密闭液通孔(13)，密闭液室(12)的右侧设置有活塞(11)。煤芯取样器的右侧设置有凸套连接头(9)、凸套(8)、销钉(6)、滑动接头通孔(5)、滑套(4)、通水孔(3)、滑动连接头(2)、异径滑动接头(1)。煤芯室(25)为取煤芯的空间，真空室(17)用于收集卸压煤芯逸散的瓦斯，密闭液室(12)用于盛放密封的煤芯用的粘液。本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本实用新型装置采用压力水(或空气)进行排渣和冷却钻头。干式钻进取芯，由于钻头发热，导致取芯煤样温度生高。温度升高，煤芯的解吸量大大增加，导致瓦斯漏失量较大，对根据取芯煤样推算瓦斯含量影响较大。采用压力水(或空气)冷却钻头，可使取样煤芯温度基本保持在原始煤层温度，有利于根据煤芯测定煤层瓦斯含量。
2、本实用新型的取芯采样器，采用卸压减少煤芯瓦斯漏失技术，钻进取芯时，随着钻头钻进，煤样被不断推进内取芯管，煤芯推挤活塞向后运动，活塞上的锥尖挤破脆性板，煤芯与真空室相连，煤芯中的高压瓦斯进入真空室，煤芯中的瓦斯压力降低，减少取样煤芯的瓦斯漏失。
3、本实用新型的煤芯采样器在取芯结束时，利用排渣介质(水或空气)推动活塞，从而推挤密闭液室中的密闭液通过密闭液通孔，沿内外取芯筒之间的缝隙，在钻头前包裹密闭煤芯，减少从钻孔取出煤芯过程中的瓦斯漏失。
附图说明
图1是本实用新型的煤芯取样器钻进取芯时总结构图；
图2是本实用新型的煤芯取样器输送密闭液时总结构图。
附图标记：1-异径滑动接头；2-滑动连接头；3-通水孔；4-滑套；5-滑动接头通孔；6-销钉；7-凸套通水孔；8-凸套；9-凸套连接头；10-凸套连接头通水孔；11-活塞；12-密闭液室；13-密闭液通孔；14-隔离板；15-真空室连接头；16-真空阀门；17-真空室；18-脆性密封板；19-内通气活塞；20-钻头通水孔；21-钻头；22-内取芯筒；23-内取芯筒连接头；24-外取芯筒；25-煤芯室
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型提出的具体结构作进一步描述。
如图1、图2所示，本实用新型的煤芯取样器的结构如下：煤芯取样器为双层取芯筒，包括内取芯筒22和外取芯筒24；在煤芯取样器的一端装有钻头21；内取芯筒22内从左至右分布三个独立腔室，其依次为：煤芯室25、真空室17和密闭液室12。煤芯室25内设置有内通气活塞19，内通气活塞19右侧为锥形且中间是贯通的。真空室17的左侧设置有内取芯筒连接头23，内取芯筒连接头23设置一个与内通气活塞右侧的锥形匹配的卸压孔，卸压孔的左侧设置脆性密封板18。真空室17的右侧设置有真空室连接头15，真空室连接头15右侧设置有真空阀门16。密闭液室12左侧设置隔离板14，密闭液室12的壁上设置有密闭液通孔13，密闭液室12的右侧设置有活塞11。煤芯取样器的右侧设置有凸套连接头9、凸套8、销钉6、滑动接头通孔5、滑套4、通水孔3、滑动连接头2、异径滑动接头1。煤芯室25为取煤芯的空间，真空室17用于收集卸压煤芯逸散的瓦斯，密闭液室12用于盛放密封的煤芯用的粘液。
如图1所示，首先，取芯开始前，首先通过内取芯筒连接头23连接好内取芯筒，并通过真空室连接头15形成真空室17，然后用真空泵通过真空阀门16将真空室17中的空气抽走，使其有较高的真空度。然后，通过真空室连接头15连接好密闭液室12外管，在密闭液室内放入隔离板14，然后从密闭液室开口端注入密闭液，装满后放入活塞11，并旋上凸套连接头9。接着，通过凸套连接头9连接好滑套4、凸套8、销钉6，将外取芯筒24与异径滑动接头2以及滑动连接头1连接起来，在内取芯筒22里装上内通气活塞19，并在外取芯筒24前端装上钻头21。向煤层或岩层打一定深度的钻孔，当深度达到要求后，拉出钻杆，安装煤芯取样器。当正常钻进取芯时，排渣介质(压力水或空气)，由异径滑动接头1的中孔，经通水孔3进入内外取芯筒之间的缝隙，从钻头通水孔20流出，冷却钻齿，并带走煤渣。煤在推力的作用下，进入内取芯筒22，推动内通气活塞19向后运动。运行一段距离后，内通气活塞19上的锥尖挤破脆性板18，使煤芯室25与真空室17相通，煤芯中的高压瓦斯在压差作用下进入真空室17。当取芯结束时，后拉钻杆，如图2所示，异径滑动接头1与滑动连接头2错开，通水孔3关闭，排渣介质(压力水或空气)由异径滑动接头1的中孔，经异径滑动接头通孔5与销钉6之间的缝隙，从凸套通水孔7，经凸套连接头通水孔10，推挤密闭液室12中的活塞11，从而推挤密闭液从密闭液通孔13进入内外取芯筒之间的缝隙，从钻头通水孔20流出，在钻孔前包裹密闭煤芯，减少煤芯从内取芯筒口处的漏失。当取芯装置的前端密封和后端卸压收集瓦斯气结束后，退出钻孔，立即拧下钻头，换上密封盖拧紧，在井下进行解吸，测定取芯煤样的瓦斯解吸量。

Claims (6)

1.一种煤芯取样器，其特征在于：所述煤芯取样器为双层取芯筒，包括内取芯筒(22)和外取芯筒(24)；在煤芯取样器的一端装有钻头(21)；内取芯筒(22)内从左至右分布三个独立腔室，其依次为：煤芯室(25)、真空室(17)和密闭液室(12)。
2.如权利要求1所述的煤芯取样器，其特征在于：所述煤芯室(25)内设置有内通气活塞(19)，所述内通气活塞(19)右侧为锥形且中间是贯通的。
3.如权利要求1所述的煤芯取样器，其特征在于：所述真空室(17)的左侧设置有内取芯筒连接头(23)，所述内取芯筒连接头(23)设置一个与内通气活塞右侧的锥形匹配的卸压孔，所述卸压孔的左侧设置脆性密封板(18)。
4.如权利要求1所述的煤芯取样器，其特征在于：所述真空室(17)的右侧设置有真空室连接头(15)，所述真空室连接头(15)右侧设置有真空阀门(16)。
5.如权利要求1所述的煤芯取样器，其特征在于：所述密闭液室(12)左侧设置密封隔离板(14)，所述密闭液室(12)的壁上设置有密闭液通孔(13)，所述密闭液室(12)的右侧设置有活塞(11)。
6.如权利要求1所述的煤芯取样器，其特征在于：所述煤芯取样器的右侧设置有凸套连接头(9)、凸套(8)、销钉(6)、滑动接头通孔(5)、滑套(4)、通水孔(3)、滑动连接头(2)、异径滑动接头(1)。
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