[发明专利]一种煤层瓦斯含量随钻多点自动测定装置及方法

说明书

本发明涉及一种煤层瓦斯含量随钻多点自动测定装置及方法，属于煤炭开采及煤矿安全技术领域，位于定向钻机的测量探管与孔底马达之间，包括管体，管体内设有能够沿其轴向运动的煤样采集装置，以及使煤样采集装置复位的复位机构；煤样采集装置包括自管体靠近测量探管一端顺次设置且固定连接的活塞、煤样罐和滑套；活塞的空腔内设有与定向钻机的孔口监视器连接的压力传感器；活塞上开设有连通其空腔与煤样罐的透气孔；煤样罐的周向设有煤样罐进煤口和煤样罐排煤口，煤样罐排煤口处设有活动盖板，活动盖板连接有可使其向外打开的打开机构；管体对应滑套的位置设有呈错开布置的管体进煤口和管体排煤口。本发明实现了煤层瓦斯含量的随钻多点自动测定。

技术领域

本发明属于煤炭开采及煤矿安全技术领域，涉及一种煤层瓦斯含量随钻多点自动测定装置及方法。

背景技术

煤与瓦斯突出，即破碎的煤、岩和瓦斯由煤体或岩体内突然向采掘空间抛出的异常的动力现象，是在煤矿生产中不可忽略的自然灾害，严重威胁着煤矿的安全生产。

煤层瓦斯含量是防治煤与瓦斯突出和瓦斯抽采利用的核心指标之一，煤层瓦斯含量采样，最常使用的是通过钻孔取出的煤样装入密封罐，从中取出部分借助解析仪器测定煤样中瓦斯解析量，但此方法在钻取过程中煤样因暴露而损失的瓦斯量难以估计，而造成较大的误差。

随着定向钻进技术的成熟，在定向钻进中集成煤层瓦斯含量随钻多点自动测定技术，可达到更准确高效的煤层定量瓦斯含量测量的目的。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种煤层瓦斯含量随钻多点自动测定装置及方法，以实现煤层瓦斯含量的随钻多点自动测定。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种煤层瓦斯含量随钻多点自动测定装置，位于定向钻机的测量探管与孔底马达之间，包括两端分别与通缆钻杆和孔底马达连接的管体，管体内设有能够沿其轴向运动的煤样采集装置，以及使煤样采集装置复位的复位机构；煤样采集装置包括自管体靠近测量探管一端顺次设置且固定连接的活塞、煤样罐和滑套；活塞具有空腔，空腔内设有与定向钻机的孔口监视器连接的压力传感器；活塞靠近煤样罐一端开设有连通活塞空腔与煤样罐的透气孔；煤样罐的周向设有煤样罐进煤口和煤样罐排煤口，煤样罐排煤口处设有活动盖板，活动盖板连接有可使其向外打开的打开机构；管体对应滑套的位置设有管体进煤口和管体排煤口；管体进煤口和管体排煤口错开设置，且管体进煤口靠近煤样罐；活塞在水压压力N1作用下向孔底马达移动以使煤样罐进煤口与管体进煤口对齐；活塞在水压压力N2作用下向孔底马达移动以使煤样罐排煤口与管体排煤口对齐，且N2＞N1。

可选地，所述活塞包括顺次设置且固定连接的活塞本体、隔水罩、压盖和活塞杆；活塞本体呈盘状且外径与管体内径匹配，活塞本体上开设有至少一个活塞本体过水孔；隔水罩包括外径小于管体内径的筒体和设置在筒体内的横向隔板以将筒体分割为两个腔体，朝向活塞本体一侧的腔体与活塞本体围成过水腔，过水腔的侧壁上设有至少一个过水腔过水孔，过水腔过水孔与设置在管体壁中的通水孔连通，通水孔的另一端与孔底马达的进水口连通；另一腔体与压盖围成保护腔，压力传感器位于保护腔内；压盖的最大径与管体内径匹配。

可选地，所述复位机构包括套设在活塞杆上的复位弹簧，复位弹簧一端通过压盖限位，另一端通过固定在在管体内壁的限位环限位。

可选地，所述打开机构为扭簧。

可选地，所述透气孔处设有防水防尘透气膜。

可选地，所述管体进煤口处设置有双层煤样过筛网。

一种煤层瓦斯含量随钻多点自动测定方法，应用上述所述的一种煤层瓦斯含量随钻多点自动测定装置，包括以下步骤：

A、正常钻进，用于提供高压水的高压水泵处于低压状态，高压水经通缆钻杆到达煤层瓦斯含量随钻多点自动测定装置，高压水无法推动活塞，煤样罐处于初始状态，此时煤样罐进煤口被封闭；