[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

说明书

本发明公开了一种分析煤体钻孔过程中气体成分变化的装置及方法，该装置包括密闭箱体、煤样试件、抽气泵、气体干燥箱和色谱分析仪，密闭箱体的一侧中部开设有钻杆穿孔，密闭箱体上设置有多个固定调节器，钻杆内设置有抽气导管；该方法包括步骤一、加工制作煤样试件；二、固定煤样试件；三、钻杆单次钻进；四、煤样试件内部气体的抽采及其成分分析；五、多次重复步骤三至步骤四；六、对比分析煤样试件内部气体在钻孔过程中的成分变化。本发明结构设计合理，方法步骤简便，可以较为真实的反映出煤体在钻进过程中钻孔内气体成分的变化情况，进而为煤层开采的过程中气体来源分析，提供了很好的指导，同时也为钻孔内的气体抽采提供了方便高效的思路。

技术领域

本发明属于煤层钻孔抽采技术领域，具体涉及一种分析煤体钻孔过程中气体成分变化的装置及方法。

背景技术

随着煤层开采难度和开采深度的不断加大，为确保煤炭的绿色安全高效开采，煤层钻孔工作成为了瓦斯抽采，矿井防灭火等矿井灾害防治手段中的常用措施，然而煤钻机在煤体打钻孔的过程中煤体内部的气体构成发生了极大变化，其中甲烷和一氧化碳等气体在钻孔内的浓度大大增加，严重影响了瓦斯富集区域以及煤自燃区域的准确判断。

许多学者通过静止、片面的分析方法认为“甲烷气体是煤碳内部原始存在的，而一氧化碳气体是由于煤炭自燃产生的”，但这与实际情况大相径庭，在实际情况中，煤层内气体的成分和来源十分的广泛且复杂，不能通过简单的分析误认为上述结论是成立的。在实际情况中煤钻机打钻孔的过程中，钻孔内实际的气体浓度和理论计算的气体浓度结果相差很大，是因为煤钻机钻头、钻杆与煤体之间的摩擦作用，产生了大量的热量，引起钻孔内周围煤体温度升高，导致钻孔内一氧化碳或甲烷气体浓度增加。

在目前的技术研究中，没有真实的反映出煤钻机打钻孔的过程中钻孔内气体成分的变化情况，针对上述情况，需要提出一种分析煤体钻孔过程中气体成分变化的装置及方法，可以弥补煤体在钻进过程中气体成分变化情况不清的缺陷，为煤炭的安全开采夯实基础工作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种分析煤体钻孔过程中气体成分变化的装置，其结构设计合理，方法步骤简便，能够在煤体钻孔过程中对煤体内的气体进行抽采，进而便于通过对不同钻孔深度处抽采的气体进行气体成分对比分析，进而便于对煤矿井下瓦斯富集区域以及煤自燃区域的位置进行准确判断，可以较为真实的反映出煤体在钻进过程中钻孔内气体成分的变化情况，进而为煤层开采的过程中气体来源分析，提供了很好的指导，同时也为钻孔内的气体抽采提供了方便高效的思路。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：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和设置在密闭箱体内的煤样试件，所述密闭箱体的底部设置有供煤样试件放置的垫块，所述密闭箱体的一侧中部开设有一个供煤钻机的钻杆穿过的钻杆穿孔，所述密闭箱体内设置有一个对钻杆进行导向的圆形导向套筒，所述密闭箱体的顶部和其余侧分别设置有一个用于固定煤样试件的固定调节器，所述密闭箱体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的限位块，两个所述限位块对称布设在所述钻杆穿孔的两侧，所述钻杆内沿其长度方向设置有一个抽气导管，所述钻杆的钻头上设置有与抽气导管的进气端相配合的抽气吸头，所述密闭箱体外设置有一个与抽气导管的出气端连接的抽气泵，所述抽气泵上连接有气体干燥箱，所述气体干燥箱上连接有色谱分析仪。

上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：所述圆形导向套筒与所述钻杆穿孔呈同轴布设，所述圆形导向套筒的内径与所述钻杆穿孔的孔径相适配，所述圆形导向套筒的一端固定在密闭箱体的内壁上，所述圆形导向套筒的另一端与煤样试件的一侧紧贴；

所述限位块的厚度等于圆形导向套筒的长度。

上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：所述圆形导向套筒的两端内部分别设置有一个与钻杆相配合的密封圈。