[发明专利]一种分析煤体钻孔过程中气体成分变化的装置及方法

权利要求书

1.一种分析煤体钻孔过程中气体成分变化的装置，其特征在于：包括立方体的密闭箱体(1)和设置在密闭箱体(1)内的煤样试件(15)，所述密闭箱体(1)的底部设置有供煤样试件(15)放置的垫块(2)，所述密闭箱体(1)的一侧中部开设有一个供煤钻机的钻杆(3)穿过的钻杆穿孔，所述密闭箱体(1)内设置有一个对钻杆(3)进行导向的圆形导向套筒(10)，所述密闭箱体(1)的顶部和其余侧分别设置有一个用于固定煤样试件(15)的固定调节器(4)，所述密闭箱体(1)上开设有钻杆穿孔的一侧内部设置有两个用于限位煤样试件(15)的限位块(5)，两个所述限位块(5)对称布设在所述钻杆穿孔的两侧，所述钻杆(3)内沿其长度方向设置有一个抽气导管(6)，所述钻杆(3)的钻头(3-1)上设置有与抽气导管(6)的进气端相配合的抽气吸头(6-1)，所述密闭箱体(1)外设置有一个与抽气导管(6)的出气端连接的抽气泵(7)，所述抽气泵(7)上连接有气体干燥箱(8)，所述气体干燥箱(8)上连接有色谱分析仪(9)。

2.按照权利要求1所述的一种分析煤体钻孔过程中气体成分变化的装置，其特征在于：所述圆形导向套筒(10)与所述钻杆穿孔呈同轴布设，所述圆形导向套筒(10)的内径与所述钻杆穿孔的孔径相适配，所述圆形导向套筒(10)的一端固定在密闭箱体(1)的内壁上，所述圆形导向套筒(10)的另一端与煤样试件(15)的一侧紧贴；

所述限位块(5)的厚度等于圆形导向套筒(10)的长度。

3.按照权利要求2所述的一种分析煤体钻孔过程中气体成分变化的装置，其特征在于：所述圆形导向套筒(10)的两端内部分别设置有一个与钻杆(3)相配合的密封圈(11)。

4.按照权利要求1所述的一种分析煤体钻孔过程中气体成分变化的装置，其特征在于：所述固定调节器(4)包括螺杆(4-1)、设置在螺杆(4-1)一端的旋钮(4-2)和设置在螺杆(4-1)另一端的垫板(4-3)，所述密闭箱体(1)上开设有供螺杆(4-1)安装的螺纹孔，所述旋钮(4-2)布设在密闭箱体(1)外，所述垫板(4-3)布设在密闭箱体(1)内；

所述垫板(4-3)的一侧中部设置有供螺杆(4-1)安装的轴承座，所述螺杆(4-1)通过轴承安装在所述轴承座内。

5.按照权利要求4所述的一种分析煤体钻孔过程中气体成分变化的装置，其特征在于：所述密闭箱体(1)的内侧设置有一个与螺杆(4-1)相配合的内螺纹套筒(12)，所述内螺纹套筒(12)的一端固定在密闭箱体(1)的内壁上，所述内螺纹套筒(12)与所述螺纹孔呈同轴布设。

6.按照权利要求1所述的一种分析煤体钻孔过程中气体成分变化的装置，其特征在于：所述抽气导管(6)与抽气泵(7)之间连接有过滤器(13)。

7.按照权利要求1所述的一种分析煤体钻孔过程中气体成分变化的装置，其特征在于：所述密闭箱体(1)外还设置有一个用于对抽气泵(7)进行供电的电源(14)。

8.按照权利要求1所述的一种分析煤体钻孔过程中气体成分变化的装置，其特征在于：所述钻杆(3)内设置有一个供抽气导管(6)安装的导管通道，所述导管通道与钻杆(3)的两端相贯通。

9.按照权利要求1所述的一种分析煤体钻孔过程中气体成分变化的装置，其特征在于：所述密闭箱体(1)为透明箱体。

10.一种利用权利要求1所述装置分析煤体钻孔过程中气体成分变化的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、加工制作煤样试件：根据密闭箱体(1)的内部尺寸，将从煤矿井下采集到的煤样用岩石加工机制成立方体煤样试件(15)；

其中，煤样试件(15)的长度小于密闭箱体(1)的内部长度，煤样试件(15)的宽度小于密闭箱体(1)的内部宽度，煤样试件(15)的高度小于密闭箱体(1)的内部高度；

步骤二、固定煤样试件：打开密闭箱体(1)的顶盖，将煤样试件(15)放入密闭箱体(1)内，然后将密闭箱体(1)封闭，通过固定调节器(4)将煤样试件(15)固定在密闭箱体(1)内；使钻杆(3)的钻头(3-1)通过所述钻杆穿孔进入密闭箱体(1)内并与煤样试件(15)的一侧侧壁紧贴；

步骤三、钻杆单次钻进：启动煤钻机，使钻杆(3)在煤样试件(15)上进行钻孔，当钻杆(3)钻进单位长度后，关闭煤钻机；

步骤四、煤样试件内部气体的抽采及其成分分析：启动抽气泵(7)，抽气导管(6)上的抽气吸头(6-1)将煤样试件(15)内的气体抽出，经过滤器(13)过滤掉气体中混合的颗粒杂质后，将过滤后的气体通入气体干燥箱(8)进行干燥处理，然后将干燥处理后的气体通入色谱分析仪(9)进行成分分析；

步骤五、多次重复步骤三至步骤四，直至对钻孔设定深度处抽采的气体进行成分分析；

步骤六、对比分析煤样试件内部气体在钻孔过程中的成分变化：将多次抽采的气体成分进行对比，得到煤样试件内部气体在钻孔过程中的成分变化。