[發明專利]一種生物技術防治瓦斯與火共生災害模擬實驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201811596983.4
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109523894B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 謝軍;杜海剛;馮姍;辛林;崔向飛;劉晨;付海正;宋玥;任廣意;王怡
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G09B25/00
• 分類號: G09B25/00
• 代理公司: 西安匯恩知識產權代理事務所(普通合伙) 61244
• 代理人: 張偉花

1.一種生物技術防治瓦斯與火共生災害模擬實驗方法，其特征在于，該方法利用生物技術防治瓦斯與火共生災害模擬實驗裝置進行模擬實驗，所述生物技術防治瓦斯與火共生災害模擬實驗裝置包括耐壓絕熱實驗箱(9)和分別與耐壓絕熱實驗箱(9)連接的注氣系統、注液系統、抽氣系統和測溫測壓系統；

所述耐壓絕熱實驗箱(9)為雙層內空密封箱體，所述耐壓絕熱實驗箱內層(12)上開設有多個透氣透水孔，耐壓絕熱實驗箱(9)的外層的外壁上設置有刻度線(11)，其中0刻度與所述耐壓絕熱實驗箱內層(12)的底面相平齊，所述耐壓絕熱實驗箱(9)底部開設有取液孔，所述取液孔連接液體收集罐(28)；

所述注氣系統包括氧氣瓶(25)、氮氣瓶(26)和甲烷瓶(27)，所述氧氣瓶(25)、氮氣瓶(26)和甲烷瓶(27)均通過注氣高壓管(8-2)連接耐壓絕熱實驗箱(9)，所述注氣高壓管(8-2)一端伸入耐壓絕熱實驗箱(9)的內外層之間的空腔，另一端分別連接氧氣瓶(25)、氮氣瓶(26)和甲烷瓶(27)；

所述注液系統包括生物制劑配置箱(1)，所述生物制劑配置箱(1)通過注液高壓管(8-1)與所述耐壓絕熱實驗箱(9)連接；

所述抽氣系統包括微型抽氣泵(20)和微型真空泵(19)，所述微型抽氣泵(20)和微型真空泵(19)通過抽氣高壓管(8-3)連接所述耐壓絕熱實驗箱(9)，所述抽氣高壓管(8-3)的一端伸入耐壓絕熱實驗箱(9)的內外層之間的空腔，另一端分別連接微型抽氣泵(20)和微型真空泵(19)，所述抽氣高壓管(8-3)伸入耐壓絕熱實驗箱(9)的內外層之間空腔的一端安裝有錯位多孔球體(18)，所述微型抽氣泵(20)通過抽氣高壓管(8-3)連接氣相色譜儀(24)；

所述測溫測壓系統包括設置在耐壓絕熱實驗箱內不同刻度線位置的多個測溫探頭(14)和溫度測試儀(16)，還包括設置在耐壓絕熱實驗箱(9)內的壓力傳感器(29)，所述測溫探頭(14)通過熱電阻導線束(15)連接溫度測試儀(16)；

所述溫度測試儀(16)、壓力傳感器(29)和氣相色譜儀(24)均與計算機分析系統(17)連接；

所述耐壓絕熱實驗箱(9)頂部通過閉鎖螺栓(10)固定密封耐壓絕熱實驗箱(9)的頂蓋；

所述模擬實驗方法有以下步驟：

第一步：前期準備

準備a、制定煤樣：按照標準制樣的要求，將取樣點選取的新鮮煤樣進行粉碎，達到實驗方案要求的粒度或目數后進行密封保存，同時，選取新鮮煤樣進行工業分析，測定相關基礎參數并記錄存檔；

準備b、注液系統檢測：首先，關閉注氣系統、抽氣系統和球閥A(4-1)，檢查過濾器(3)和噴頭(13)是否堵塞；其次，將一定量的清水倒入生物制劑配制箱(1)中，打開自動攪拌器(2)、球閥A(4-1)和乳化泵(5)并間歇式調整注液壓力和流量，觀察噴頭噴灑范圍是否有效覆蓋耐壓絕熱實驗箱(9)內部腔體；同時，觀察注液高壓管(8-1)各連接處是否漏液，并做好注液壓力數據和流量數據的記錄；最后，打開球閥C(4-3)放掉耐壓絕熱實驗箱(9)中的清水并用干布擦拭干凈；

準備c、測溫系統及測壓裝置檢測：首先，檢查各檢測點的測溫探頭(14)與熱電阻導線束(15)是否連接完好，檢查壓力傳感器(29)是否連接完好；其次，打開溫度分析儀(16)及計算機分析系統(17)，將檢測結果與室外溫度計及壓力計讀數進行比較，從而判定裝置和系統的完好性；

準備d、注氣系統和抽氣系統的氣密性檢測：首先，檢查錯位多孔球體(30)是否堵塞以及干燥海綿(31)是否干燥，打開氮氣瓶(26)連接的減壓閥B(21-2)、針閥B(23-2)和針閥D(23-4),向耐壓絕熱實驗箱(9)中注入氮氣，根據注入流量、腔體體積、壓力參數計算所需注入氮氣量；停止注氣并在3小時后進行壓力觀測；其次，啟動微型抽氣泵(20)，打開減壓閥D(21-4)和針閥E(23-5)，并打開氣相色譜儀(24)和計算機分析系統(17)進行分析記錄，根據守恒定律進行分析判斷裝置的氣密性；最后，啟動微型真空泵(19)將耐壓絕熱實驗箱(9)內腔抽至真空狀態；

第二步：放入煤樣

關閉注氣系統、注液系統和抽氣系統，將密封保存完好的新鮮煤樣快速裝入耐壓絕熱實驗箱(9)并根據刻度線(11)記錄裝入的煤樣厚度，同時擰緊閉鎖螺栓(10)；

第三步：真空抽氣

打開球閥B(4-2)，啟動微型真空泵(19)對耐壓絕熱實驗箱(9)裝有煤樣的內腔進行快速抽氣，待其進入真空狀態后關閉球閥B(4-2)和微型真空泵(19)；

第四步：生物制劑配制

將生物制劑與水按照實驗所需比例投入生物制劑配制箱(1)中，打開自動攪拌器(2)進行自動攪拌；

第五步：注氣和注液

按照實驗方案要求，將一定比例的甲烷和氧氣注入耐壓絕熱實驗箱(9)，同時打開球閥A(4-1)和乳化泵(5)，通過噴頭(13)對煤樣進行噴灑，同時，利用壓力表(6)和液體流量計(7)記錄注液壓力和流量參數；

第六步：記錄和分析

實驗開始后，打開溫度分析儀(16)、氣相色譜儀(24)和計算機分析系統(17)進行記錄和分析各測點溫度、氣體組分及其百分比含量和反應壓力相關參數，同時，按實驗方案要求，打開球閥C(4-3)，利用液體收集罐(28)收集實驗反應過程中滲流在耐壓絕熱實驗箱(9)底部的液體用來做有機質及生物活性實驗分析。