煤层瓦斯含量是进行煤层气资源勘探开发、瓦斯治理、煤矿安全生产的重要指标。瓦斯含量直接测定法具有测定精度高的优点,因此被广泛应用。但是现有含瓦斯煤取样技术在取样过程中瓦斯容易逸散,且煤层瓦斯损失量预测模型存在偏差,导致瓦斯含量测定误差较大,因此研制一套可降低取样过程中煤层瓦斯损失量的取心装置对瓦斯含量精准测定至关重要。本文以研制冰冻密闭保压瓦斯含量测定取心器为目的,研究了冰冻取心过程中瓦斯损失规律,为后续冰冻密闭取心钻具的研制提供理论指导;对比分析了相变制冷和压缩机蒸发制冷的优缺点,确定了以压缩机蒸发制冷为冷源的孔底冰冻方式,并针对压缩机、蒸发器、冷凝器和冰冻控制系统进行了研发,最终形成了一套基于绳索取心结构的冰冻密闭保压瓦斯含量测定取心装置并进行了测试,本文获得的主要结论如下:（1）冰冻取样可以较好的抑制含瓦斯煤瓦斯的损失逸散,在较低的瓦斯吸附压力下,采用冰冻取样可以完好的保存煤体中的瓦斯;低温可以抑制含瓦斯煤瓦斯的损失,但是过低的温度会使煤样产生冻胀裂缝,为瓦斯扩散提供了通道;钻井液中添加聚合物可以增强瓦斯的溶解度,提高冻结体的密封保压能力。虽然冰冻取样法可以很好地密封煤样中的瓦斯,但瓦斯气体通过冻结体扩散造成的瓦斯损失仍然难以避免。因此,减少取样时间是抑制瓦斯损失的关键因素。（2）绳索取心结构可以实现快速提取含瓦斯煤样,避免因为取样时间过长,导致煤样瓦斯逸散损失;相变制冷与蒸发制冷相比,其冰冻温度太低,且不能长时间保持恒定的温度进行含瓦斯煤样的冰冻;因此最终确定了采用压缩机蒸发制冷作为冰冻冷源,采用绳索取心结构进行冰冻煤样的提升。由于过低的冰冻温度可能导致煤样冻裂从而增大瓦斯损失量,因此选取R134a制冷剂作为蒸发制冷循环的制冷剂,尽量提高冷冻温度;通过对压缩机运行过程中的制冷能量计算,设计了适用于钻孔条件的筒式微型压缩机。（3）通过传热计算,研制了双螺旋结构蒸发器。蒸发器由两个均匀的螺旋通道组成,两种不同相态的制冷剂可在螺旋通道内进行全逆流流动,蒸发面积大,传热效率高;而螺旋通道的曲率均匀,流体在通道内流动不会有较大的阻力;液态制冷剂流入端口和气态制冷剂流出端口采用焊接密封工艺,密封效果好,不会发生液态制冷剂和气态制冷剂混合的现象,运行可靠性强。（4）通过冷凝器结构对比和传热计算,设计了一体柱状式铝合金冷凝器。采用肋管式的结构可以增大散热面积,提高导热性能;采用一体柱状式的结构可以增大力学强度,满足钻井需求。通过在冷凝器中心设置通孔进行制冷剂输送的方式可以完美解决制冷剂在蒸发器中未完全气化的问题。冰冻系统采用18Ah的锂电池组作为电源供应。设计了基于钻井液泥浆压力信号的冰冻取样器控制系统,可实现冰冻取样器的远程控制。（5）通过对冰冻取心器进行实验测试,发现冰冻控制系统可通过调整R3电阻阻值实现启动压力调控,且能根据控制钻井液泥浆压力变化实现对冰冻系统的控制。冰冻系统在被触发工作后,可以实现在短时间内快速冷冻煤样,并在较长时间内保持恒定的冰冻温度。