【摘要】：為了更準確地測定煤礦井下瓦斯含量,研制出基于煤層鉆孔直接機械密閉取芯的瓦斯含量測試裝置,使瓦斯解吸和取芯裝置一體化。裝置設(shè)計的聯(lián)動關(guān)閉部件實現(xiàn)了孔內(nèi)取芯密閉,避免傳統(tǒng)取芯裝罐程序,解決了煤芯暴露時間長、瓦斯逸散量大的問題。通過機械密閉取芯技術(shù)現(xiàn)場試驗,并與傳統(tǒng)方法進行對比分析,32組試驗瓦斯含量測定結(jié)果比傳統(tǒng)方法增加21.8%以上。結(jié)果表明:裝置實現(xiàn)了在煤層鉆孔內(nèi)直接密閉取芯功能,簡化了測定流程,提高了煤礦瓦斯含量測定精度。應(yīng)用該裝置可最大限度地減少煤樣暴露時間。
【圖文】：

式密封所取樣品，因此具有成本高和取芯成功率低的缺點。機械密閉取芯瓦斯含量測定技術(shù)是利用機械的方式在煤層中直接鉆進取芯并密閉進行測定;實現(xiàn)了取芯裝置與解吸測試裝置一體化，集成了取芯和解吸測定技術(shù)，最大程度減少了直接測定瓦斯含量煤芯暴露時間，避免了煤樣暴露期間瓦斯氣體的逸散，因而增加了煤層瓦斯含量測定值并優(yōu)化了測定技術(shù)工藝。同時機械密閉取芯瓦斯含量測定技術(shù)具有測定成本低、測定程序簡單和測定精度高的特點。1機械密閉取芯瓦斯含量測定技術(shù)1．1密閉取芯測定系統(tǒng)構(gòu)成煤層取芯系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成如圖1所示，主要包括取芯系統(tǒng)裝置、關(guān)閉密封系統(tǒng)和動力系統(tǒng)3個部分組成。取芯系統(tǒng)裝置部件結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖1機械密閉取芯測定瓦斯含量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成Fig．1Methanecontentcoringmeasurementsystemofconnection圖2密閉取芯系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)Fig．2Self－developeddeviceforsealedcoringbymechanicalmethod取芯系統(tǒng)裝置主要包括專用取芯鉆頭、解吸取芯一體裝置和外套總成等構(gòu)成。裝置將解吸與取芯裝置一體化，簡化了地勘傳統(tǒng)瓦斯含量測定方法的取芯繁瑣程序;關(guān)閉密封系統(tǒng)主要包括了剪切球閥、解吸球閥、密封球、液壓總成、液壓軸承和聯(lián)動剪切關(guān)閉機構(gòu)，主要通過上下解吸和剪切球閥的聯(lián)動剪切關(guān)閉機構(gòu)對其機械密封并取出解吸;動力系統(tǒng)主要是井下普通的抽采鉆機、泥漿泵或高壓泵與動力傳輸介質(zhì)(井下鉆機泥漿或地下水)組成;3個系統(tǒng)配合完成井下的機械密閉取芯測定瓦斯含量任務(wù)。1．2取芯原理及方法取芯過程中，取芯外筒帶動取芯鉆頭鉆取煤樣，·60·中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)第11卷

械的方式在煤層中直接鉆進取芯并密閉進行測定;實現(xiàn)了取芯裝置與解吸測試裝置一體化，集成了取芯和解吸測定技術(shù)，最大程度減少了直接測定瓦斯含量煤芯暴露時間，避免了煤樣暴露期間瓦斯氣體的逸散，，因而增加了煤層瓦斯含量測定值并優(yōu)化了測定技術(shù)工藝。同時機械密閉取芯瓦斯含量測定技術(shù)具有測定成本低、測定程序簡單和測定精度高的特點。1機械密閉取芯瓦斯含量測定技術(shù)1．1密閉取芯測定系統(tǒng)構(gòu)成煤層取芯系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成如圖1所示，主要包括取芯系統(tǒng)裝置、關(guān)閉密封系統(tǒng)和動力系統(tǒng)3個部分組成。取芯系統(tǒng)裝置部件結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖1機械密閉取芯測定瓦斯含量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成Fig．1Methanecontentcoringmeasurementsystemofconnection圖2密閉取芯系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)Fig．2Self－developeddeviceforsealedcoringbymechanicalmethod取芯系統(tǒng)裝置主要包括專用取芯鉆頭、解吸取芯一體裝置和外套總成等構(gòu)成。裝置將解吸與取芯裝置一體化，簡化了地勘傳統(tǒng)瓦斯含量測定方法的取芯繁瑣程序;關(guān)閉密封系統(tǒng)主要包括了剪切球閥、解吸球閥、密封球、液壓總成、液壓軸承和聯(lián)動剪切關(guān)閉機構(gòu)，主要通過上下解吸和剪切球閥的聯(lián)動剪切關(guān)閉機構(gòu)對其機械密封并取出解吸;動力系統(tǒng)主要是井下普通的抽采鉆機、泥漿泵或高壓泵與動力傳輸介質(zhì)(井下鉆機泥漿或地下水)組成;3個系統(tǒng)配合完成井下的機械密閉取芯測定瓦斯含量任務(wù)。1．2取芯原理及方法取芯過程中，取芯外筒帶動取芯鉆頭鉆取煤樣，·60·中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)第11卷
【作者單位】： 西安建筑科技大學(xué)冶金學(xué)院;中煤科工集團西安研究院有限公司地質(zhì)研究所;
【基金】：國家科技重大專項課題項目(2011ZX05040-003) 中國煤炭科工集團重點項目(2013ZD008);中國煤炭科工集團西安研究院面上創(chuàng)新基金項目(2014MS007)
【分類號】：TD712.3

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