一種煤層低溫定點冰封取樣裝置，包括通孔取芯鉆頭,通孔取芯鉆頭的右端外壁和內壁分別連接有取樣鉆桿和冰凍低溫儲樣器,取樣鉆桿的右端連接有鉆桿轉接頭，取樣鉆桿和冰凍低溫儲樣器之間設有干冰降溫層和隔熱保溫層；本實用新型專利技術在鉆孔施工到設計深度后，通過鉆機送入鉆孔底部并向煤層推進，采集的煤樣推動圓形擋板進入低溫儲樣桶內腔并快速冷卻，同時向冰凍密封桶內供水，低溫環境下冰凍密封桶內混水煤樣快速冰凍降低瓦斯散失，退鉆后卸下密封螺栓，利用金屬導桿推動圓形擋板將內部煤樣快速倒出，并轉移到煤樣罐中封存，實現了低溫定點冰封取樣，能夠有效減少取樣過程中瓦斯的損失量，有利于提高煤層瓦斯含量測值的準確性。
【技術實現步驟摘要】
本技術屬于礦井瓦斯防治
，具體涉及一種煤層低溫定點冰封取樣裝置。
技術介紹
據統計，2013年，全國共發生煤礦瓦斯事故59起，死亡348人，分別占煤礦事故總數和死亡人數的10.0%和33.2%，瓦斯災害仍然是制約我國煤礦安全形勢的主要災害。瓦斯含量是我國煤礦瓦斯危險程度評價、瓦斯災害防治以及瓦斯資源開發利用不可或缺的參數，準確的測定煤層瓦斯含量是保證煤礦安全生產的重要前提，特別是2009年我國頒布執行的《防治煤與瓦斯突出規定》，把瓦斯含量作為煤層瓦斯突出危險性區域預測、區域預防危險措施效果檢驗的主要指標，更是提升了瓦斯含量在瓦斯治理中的地位，因此，瓦斯含量測定結果的可靠性和準確性至關重要。煤層瓦斯含量測定之前，需要對待測定的煤層現場取樣并密封保存，采用專用儀器進行測量和計算煤層瓦斯含量，而提高井下煤層瓦斯含量測值可靠性的關鍵是：減少煤芯采集過程漏失瓦斯量。目前，科研人員通過實驗室試驗、理論計算等方法已經證實：溫度對煤的瓦斯解吸具有控制作用，解吸環境溫度越高，煤的瓦斯解吸速度越快，相同解吸時間內的瓦斯解吸量越大。因此，若在煤樣采集過程中保持所采的煤樣能夠始終保持在低溫環境，將能夠減少取樣過程中瓦斯的損失量，提高煤層瓦斯含量測定的準確性。但受煤層地質條件、取樣鉆孔深度等取樣環境的限制，取樣工具的發展落后于理論研究，現有的取樣裝置種類較多，但大都為常溫條件下取樣工具，此前公開的一個專利也采用了低溫方法取樣，但是取樣裝置的低溫方法是在導桿末端連接降溫箱，結構復雜不夠緊湊，操作不方便，降溫效果不理想，影響瓦斯含量測定的準確性。
技術實現思路
根據現有技術的不足之處，本技術提出了一種結構緊湊，操作方便，降溫效果明顯，能夠極大的提高煤層瓦斯含量測定準確性的煤層低溫定點冰封取樣裝置。為解決上述技術問題，本技術采用以下技術方案：包括通孔取芯鉆頭，通孔取芯鉆頭的右端外壁固定連接有取樣鉆桿，通孔取芯鉆頭的右端內壁固定連接有冰凍低溫儲樣器，取樣鉆桿的右端內壁固定連接有鉆桿轉接頭，鉆桿轉接頭左端封閉右端敞口，冰凍低溫儲樣器的右端面與鉆桿轉接頭的左端面之間具有間隙，通孔取芯鉆頭的右端面、鉆桿轉接頭的左端面、取樣鉆桿的內壁和冰凍低溫儲樣器的外壁圍成一個空腔，空腔內設有干冰降溫層和隔熱保溫層，干冰降溫層內壁接觸冰凍低溫儲樣器的外壁，隔熱保溫層置于取樣鉆桿和干冰降溫層之間，鉆桿轉接頭的右端內壁固定連接有普通鉆桿；冰凍低溫儲樣器為分體式結構，冰凍低溫儲樣器由左至右依次包括冰凍密封桶、內桶連接頭和低溫儲樣桶，冰凍密封桶左右兩端均敞口，低溫儲樣桶左端敞口右端封閉，冰凍密封桶左端與通孔取芯鉆頭固定連接，冰凍密封桶的右端與低溫儲樣桶的左端通過內桶連接頭固定連接，低溫儲樣桶的右端沿低溫儲樣桶的軸線方向設有螺紋通孔，螺紋通孔內螺紋連接有密封螺栓，冰凍密封桶內滑動連接有圓形擋板，冰凍密封桶的左側部設有冷氣排放孔和位于冷氣排放孔右側的進水孔，冷氣排放孔與空腔連通，進水孔外部固定連接有沿空腔軸向方向布置的導水管，導水管的右端穿過鉆桿轉接頭的左端面伸入到普通鉆桿內。鉆桿轉接頭的左端面下部設有用于排放高壓冷氣的單向閥。通孔取芯鉆頭的右端內壁設有內螺紋，通孔取芯鉆頭的右端外壁設有外螺紋，冰凍密封桶的左端外壁與通孔取芯鉆頭的右端內壁螺紋連接，取樣鉆桿的左端內壁與通孔取芯鉆頭的右端外壁螺紋連接。圓形擋板沿左右方向水平設有壓力平衡孔。采用上述技術方案，本技術具有如下有益效果：取樣鉆桿和冰凍低溫儲樣器之間的空腔內設有干冰降溫層和隔熱保溫層，干冰降溫層直接接觸冰凍低溫儲樣器實現對采集煤樣的冰凍和降溫，隔熱保溫層包裹在干冰降溫層外側，對外隔絕取樣鉆桿與煤層摩擦所產生的熱量進入，對內隔絕干冰降溫層冷量散失，保證了取樣過程中所采集的煤樣處于低溫狀態保存。冰凍密封桶的前端部設有進水孔，進水孔外部固定連接有導水管，采集煤樣時可向冰凍密封桶內注水，冰凍密封桶內的混水煤樣在干冰的作用下迅速冷凍，有效的封存了低溫儲樣桶內的低溫煤樣。冰凍密封桶內滑動設有圓形擋板，孔取芯鉆頭取得的煤樣推動圓形擋板進入低溫儲樣桶，方便退鉆后內部煤樣的快速倒出。圓形擋板上設有壓力平衡孔，能夠保證煤樣在推動圓形擋板進入低溫儲樣桶的過程中煤層壓力和低溫儲樣桶內的壓力平衡。低溫儲樣桶的右端設有螺紋通孔，取樣過程中螺紋通孔內設有密封螺栓，退鉆后可將密封螺栓卸下，插入金屬導桿，金屬導桿推動圓形擋板可快速導出冰凍煤樣，方便快捷。鉆桿轉接頭的左端面下部設有用于排放高壓冷氣的單向閥，送鉆過程中當干冰升華氣體壓力達到單向閥排放壓力時，高壓冷氣從單向閥排放，防止取樣裝置內部壓力過大。綜上所述：本技術的一種煤層低溫定點冰封取樣裝置設計新穎、結構緊湊，操作方便，取樣簡單，實現了低溫定點冰封取樣，能夠有效減少取樣過程中瓦斯的損失量，有利于提高煤層瓦斯含量測值的準確性。附圖說明圖1是本技術的結構示意圖；圖2是圖1中A-A剖視圖；圖3是圖1中B處的放大圖。具體實施方式實施例：如圖1-3所示的一種煤層低溫定點冰封取樣裝置，包括通孔取芯鉆頭1,通孔取芯鉆頭1的右端外壁固定連接有取樣鉆桿2,通孔取芯鉆頭1的右端內壁固定連接有冰凍低溫儲樣器3,取樣鉆桿2的右端內壁固定連接有鉆桿轉接頭4，鉆桿轉接頭4左端封閉右端敞口，冰凍低溫儲樣器3的右端面與鉆桿轉接頭4的左端面之間具有間隙，通孔取芯鉆頭1的右端面、鉆桿轉接頭4的左端面、取樣鉆桿2的內壁和冰凍低溫儲樣器3的外壁圍成一個空腔5，空腔5內設有干冰降溫層6和隔熱保溫層7，干冰降溫層6內壁接觸冰凍低溫儲樣器3的外壁，隔熱保溫層7置于取樣鉆桿2和干冰降溫層6之間，鉆桿轉接頭4的右端內壁固定連接有普通鉆桿8；冰凍低溫儲樣器3為分體式結構，冰凍低溫儲樣器3由左至右依次包括冰凍密封桶9、內桶連接頭10和低溫儲樣桶11，冰凍密封桶9左右兩端均敞口，低溫儲樣桶11左端敞口右端封閉，冰凍密封桶9左端與通孔取芯鉆頭1固定連接，冰凍密封桶9的右端與低溫儲樣桶11的左端通過內桶連接頭10固定連接，低溫儲樣桶11的右端沿低溫儲樣桶11的軸線方向設有螺紋通孔，螺紋通孔內螺紋連接有密封螺栓12，冰凍密封桶9內滑動連接有圓形擋板13，冰凍密封桶9的左側部設有冷氣排放孔14和位于冷氣排放孔14右側的進水孔15，冷氣排放孔14與空腔5連通，進水孔15外部固定連接有沿空腔5軸向方向布置的導水管16，導水管16的右端穿過鉆桿轉接頭4的左端面伸入到普通鉆桿8內。鉆桿轉接頭4的左端面下部設有用于排放高壓冷氣的單向閥17。通孔取芯鉆頭1的右端內壁設有內螺紋，通孔取芯鉆頭1的右端外壁設有外螺紋，冰凍密封桶9的左端外壁與通孔取芯鉆頭1的右端內壁螺紋連接，取樣鉆桿2的左端內壁與通孔取芯鉆頭1的右端外壁螺紋連接。圓形擋板13沿左右方向水平設有壓力平衡孔20。本技術的工作和使用原理如下：對煤層采用鉆機施工完成初始鉆孔；鉆孔施工到設計深度后，退出并拆卸鉆機上連接的鉆頭和鉆桿，將普通鉆桿8同軸向連接到鉆機的動力輸出端上，啟動鉆機將所述的煤層低溫定點冰封取樣裝置送入鉆孔底部，送鉆過程中干冰降溫層6對冰凍低溫儲樣器3內部儲樣空間進行冷卻，當干冰升華的CO2氣體產生的壓力達到單向閥17排放壓力時，高壓冷氣從單向閥17本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種煤層低溫定點冰封取樣裝置，其特征在于：包括通孔取芯鉆頭，通孔取芯鉆頭的右端外壁固定連接有取樣鉆桿，?通孔取芯鉆頭的右端內壁固定連接有冰凍低溫儲樣器，取樣鉆桿的右端內壁固定連接有鉆桿轉接頭，鉆桿轉接頭左端封閉右端敞口，冰凍低溫儲樣器的右端面與鉆桿轉接頭的左端面之間具有間隙，通孔取芯鉆頭的右端面、鉆桿轉接頭的左端面、取樣鉆桿的內壁和冰凍低溫儲樣器的外壁圍成一個空腔，空腔內設有干冰降溫層和隔熱保溫層，干冰降溫層內壁接觸冰凍低溫儲樣器的外壁，隔熱保溫層置于取樣鉆桿和干冰降溫層之間，鉆桿轉接頭的右端內壁固定連接有普通鉆桿；冰凍低溫儲樣器為分體式結構，冰凍低溫儲樣器由左至右依次包括冰凍密封桶、內桶連接頭和低溫儲樣桶，冰凍密封桶左右兩端均敞口，低溫儲樣桶左端敞口右端封閉，冰凍密封桶左端與通孔取芯鉆頭固定連接，冰凍密封桶的右端與低溫儲樣桶的左端通過內桶連接頭固定連接，低溫儲樣桶的右端沿低溫儲樣桶的軸線方向設有螺紋通孔，螺紋通孔內螺紋連接有密封螺栓，冰凍密封桶內滑動連接有圓形擋板，冰凍密封桶的左側部設有冷氣排放孔和位于冷氣排放孔右側的進水孔，冷氣排放孔與空腔連通，進水孔外部固定連接有沿空腔軸向方向布置的導水管，導水管的右端穿過鉆桿轉接頭的左端面伸入到普通鉆桿內。...
【技術特征摘要】
1.一種煤層低溫定點冰封取樣裝置，其特征在于：包括通孔取芯鉆頭，通孔取芯鉆頭的右端外壁固定連接有取樣鉆桿，通孔取芯鉆頭的右端內壁固定連接有冰凍低溫儲樣器，取樣鉆桿的右端內壁固定連接有鉆桿轉接頭，鉆桿轉接頭左端封閉右端敞口，冰凍低溫儲樣器的右端面與鉆桿轉接頭的左端面之間具有間隙，通孔取芯鉆頭的右端面、鉆桿轉接頭的左端面、取樣鉆桿的內壁和冰凍低溫儲樣器的外壁圍成一個空腔，空腔內設有干冰降溫層和隔熱保溫層，干冰降溫層內壁接觸冰凍低溫儲樣器的外壁，隔熱保溫層置于取樣鉆桿和干冰降溫層之間，鉆桿轉接頭的右端內壁固定連接有普通鉆桿；冰凍低溫儲樣器為分體式結構，冰凍低溫儲樣器由左至右依次包括冰凍密封桶、內桶連接頭和低溫儲樣桶，冰凍密封桶左右兩端均敞口，低溫儲樣桶左端敞口右端封閉，冰凍密封桶左端與通孔取芯鉆頭固定連接，冰凍密封桶的右端與低溫儲樣桶的左端通過內桶連接頭固定連...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李小軍，王兆豐，岳高偉，柯巍，王龍，馬向攀，
申請(專利權)人：河南理工大學，
類型：新型
國別省市：河南;41
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