[發(fā)明專利]惰氣動(dòng)態(tài)置換煤體吸附態(tài)氧氣的測(cè)試方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810135442.5
• 申請(qǐng)日: 2018-02-09
• 公開（公告）號(hào): CN108088964A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王海燕;王公達(dá);左東方
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 王海燕
• 主分類號(hào): G01N33/00
• 分類號(hào): G01N33/00
• 代理公司: 北京市商泰律師事務(wù)所 11255
• 代理人: 黃曉軍

本發(fā)明提供了一種惰氣動(dòng)態(tài)置換煤體吸附態(tài)氧氣測(cè)試方法，涉及惰氣效能測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，測(cè)定煤樣罐裝入煤樣后的自由空間體積；向抽真空后的煤樣罐內(nèi)通入常壓氧氣，計(jì)算得出平衡后的煤體氧氣吸附量；直接向煤樣罐內(nèi)通入除步驟S110中所述惰性氣體以外的其他惰氣；注氣過(guò)程中實(shí)時(shí)記錄煤樣罐內(nèi)氣體壓力變化，采集出口氣體并進(jìn)行氧氣組分含量測(cè)試，測(cè)試出口氣體的氧氣濃度；對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行抽真空，用其他惰氣重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出出口氣體的氧氣濃度；將兩次實(shí)驗(yàn)所得出口氧氣濃度相減，以此值作為此刻惰氣動(dòng)態(tài)置換的氧氣濃度，得出惰氣動(dòng)態(tài)置換率。本發(fā)明較采用單一煤樣罐測(cè)試更準(zhǔn)確，能夠剔除自由空間氧氣對(duì)測(cè)試結(jié)果的干擾，與本成果相關(guān)的工程實(shí)踐更接近。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及惰氣效能測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種惰氣動(dòng)態(tài)置換煤體吸附態(tài)氧氣的測(cè)試方法。

背景技術(shù)

礦井火災(zāi)防治一直是制約煤礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵問(wèn)題之一，隨著高產(chǎn)高效新技術(shù)的不斷發(fā)展，礦井開采強(qiáng)度加大，采空區(qū)范圍不斷擴(kuò)大，通風(fēng)系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜化，使得煤層自燃危險(xiǎn)性有明顯增大趨勢(shì)。惰化防滅火技術(shù)在全國(guó)范圍內(nèi)尤其是高產(chǎn)高效礦區(qū)應(yīng)用愈加廣泛，是一種前景廣闊的高效、精準(zhǔn)、科學(xué)防滅火技術(shù)。從惰氣防滅火技術(shù)的大量和應(yīng)用可以看出，采用注惰的方式控制礦井火災(zāi)的發(fā)生和發(fā)展取得了一定的成效，部分礦井在注惰后實(shí)現(xiàn)了煤層火災(zāi)的有效預(yù)防和控制，但也有很多惰氣注入沒(méi)有取得明顯效果或效果達(dá)不到預(yù)計(jì)目標(biāo)的案例，主要是對(duì)控制區(qū)域條件以及注惰防滅火機(jī)理研究不夠深入。以往的研究主要集中在了惰化過(guò)程中的降溫和注入惰氣改變?cè)协h(huán)境氣體環(huán)境組分濃度，從實(shí)驗(yàn)室添加惰氣對(duì)煤低溫氧化的影響、注惰現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果、模擬分析效果方面考察惰化效果，而對(duì)惰化過(guò)程中注入常壓氣體“動(dòng)態(tài)置換吸附態(tài)氧氣”進(jìn)而阻止煤層火災(zāi)發(fā)生發(fā)展的研究很少，也沒(méi)有形成惰氣常壓動(dòng)態(tài)置換煤體吸附態(tài)氧氣的測(cè)試方法。由于惰氣動(dòng)態(tài)置換煤體吸附態(tài)氧氣決定了注惰后煤體內(nèi)氧氣含量的變化速率及變化程度，因此本研究成果能夠深化人們對(duì)于該問(wèn)題的認(rèn)識(shí)，對(duì)全面理解惰化作用、提高防滅火效果具有非常重要的意義。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中尚沒(méi)有一種結(jié)果準(zhǔn)確、操作方便且能夠完成惰氣常壓動(dòng)態(tài)置換煤體吸附態(tài)氧氣測(cè)試的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種提高礦井惰化防滅火技術(shù)效果的惰氣動(dòng)態(tài)置換煤體吸附態(tài)氧氣的測(cè)試方法，以解決上述背景技術(shù)中存在的惰氣效能測(cè)試過(guò)程復(fù)雜，結(jié)果誤差大的技術(shù)問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案：

一種惰氣動(dòng)態(tài)置換煤體吸附態(tài)氧氣的測(cè)試方法，包括如下步驟：

步驟S110：將已知容積的參照罐內(nèi)注入一定壓力的氦氣，然后將參照罐與其同大小的煤樣罐相連，通過(guò)惰性氣體壓力變化測(cè)定煤樣罐裝入煤樣后的自由空間體積；

步驟S120：向抽真空后的煤樣罐內(nèi)通入常壓氧氣，通過(guò)連續(xù)采集氣體壓力下降過(guò)程得出物理吸附平衡壓力，計(jì)算得出平衡后的煤體氧氣吸附量；

步驟S130：關(guān)閉參照罐與煤樣罐之間的截止閥，將系統(tǒng)管路抽真空后，直接向煤樣罐內(nèi)通入除步驟S110中所述惰性氣體以外的其他惰氣；

步驟S140：注氣過(guò)程中實(shí)時(shí)記錄煤樣罐內(nèi)氣體壓力變化，維持常壓，采集出口氣體并進(jìn)行氧氣組分含量測(cè)試，測(cè)試出口氣體的氧氣濃度；

步驟S150：待測(cè)得的氧氣濃度降至設(shè)定值之下，關(guān)閉煤樣罐進(jìn)氣閥和出氣閥，結(jié)束測(cè)試；

步驟S160：對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行抽真空，在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，以氦氣代替步驟130所述的其他惰氣重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，重復(fù)步驟S120-S150，得出出口氣體的氧氣濃度；

步驟S170：待測(cè)試結(jié)束后，將兩次實(shí)驗(yàn)所得出口氧氣濃度相減，以此值作為此刻惰氣動(dòng)態(tài)置換的氧氣濃度，得出惰氣動(dòng)態(tài)置換率。

進(jìn)一步的，所述煤樣的粒徑大小為0.18mm-0.25mm。