[发明专利]一种真三轴环境下微生物驱替瓦斯的实验装置及方法

权利要求书

1.一种真三轴环境下微生物驱替瓦斯的实验装置，其特征在于：包括夹持器和与夹持器相连的瓦斯充气机构，夹持器包括下盖板(1)，下盖板(1)的上端设置有垫块(2)，垫块(2)的上端放置煤体试件(3)，煤体试件(3)的侧部分为承压侧和非承压的实验侧，承压侧从内向外依次设置有侧压板(4)、胶套(5)和外壁(6)，实验侧从内向外依次设置有胶套(5)和外壁(6)，煤体试件(3)的上侧设置有上压板(7)，上压板(7)的上端设置有上盖板(8)，外壁(6)上端和下端的两侧均设置有钢柱(9)，外壁(6)通过钢柱(9)与对应的上盖板(8)和下盖板(1)相连，上压板(7)和侧压板(4)分别与应力加载机构相连，煤体试件(3)的实验侧设置有注液孔(20)，注液孔(20)两侧沿水平直线设置有监测孔(21)，煤体试件(3)实验侧的胶套(5)和外壁(6)均设置有与注液孔(20)相配合的实验孔，以及与监测孔(21)相配合的观测孔，监测孔(21)内设置有集气管(39)，集气管(39)的出气端通过观测孔依次穿过胶套(5)和外壁(6)，且连接集气机构。

2.根据权利要求1所述的一种真三轴环境下微生物驱替瓦斯的实验装置，其特征在于：注液孔(20)内设置有第一注液管(22)，注液孔(20)内壁与第一注液管(22)之间从外到内依次设置有第一水泥浆封口段(23)和密封圈(24)，密封圈(24)沿注液孔(20)轴向设置有多个，相邻密封圈(24)之间填充有遇水膨胀止水胶，每段遇水膨胀止水胶内设置有用于供水的中空针。

3.根据权利要求2所述的一种真三轴环境下微生物驱替瓦斯的实验装置，其特征在于：第一注液管(22)的进液端通过实验孔依次穿过胶套(5)和外壁(6)，与注液机构相连，注液机构包括第一变径接头(29)，第一变径接头(29)一端与第一注液管(22)相连，另一端通过控制阀(30)连接有第二注液管(31)，第二注液管(31)与菌液槽(32)的供液泵相连，第二注液管(31)上设置有溢流阀(33)和压力表(44)。

4.根据权利要求3所述的一种真三轴环境下微生物驱替瓦斯的实验装置，其特征在于：控制阀(30)包括阀体(34)，阀体(34)内设置有连通第一注液管(22)和第二注液管(31)的输液管(35)，输液管(35)上设置有压冒(36)，压冒(36)上设置有手柄(37)。

5.根据权利要求1所述的一种真三轴环境下微生物驱替瓦斯的实验装置，其特征在于：监测孔(21)内设置有集气管(39)，监测孔(21)内壁与集气管(39)之间设置有第二水泥浆封口段(40)，集气管(39)的出气端通过观测孔依次穿过胶套(5)和外壁(6)，且连接集气机构，集气机构包括第二变径接头(41)，第二变径接头(41)一端通过截止阀(42)与集气管(39)相连，另一端与集气球(43)相连。

6.根据权利要求1所述的一种真三轴环境下微生物驱替瓦斯的实验装置，其特征在于：瓦斯充气机构包括第一输气管(13)，第一输气管(13)的一端穿过上盖板(8)和上压板(7)置于夹持器内，另一端通过三通阀(14)分别连接有第二输气管(15)和第三输气管(16)，第二输气管(15)连接有瓦斯瓶(17)，且第二输气管(15)上设置有用于调节瓦斯压力大小的减压阀(18)，第三输气管(16)连接有抽真空装置(19)。

7.根据权利要求1所述的一种真三轴环境下微生物驱替瓦斯的实验装置，其特征在于：相邻外壁(6)的连接处以及外壁(6)与下盖板(1)和上盖板(8)的连接处均设置有密封垫(10)。

8.根据权利要求1所述的一种真三轴环境下微生物驱替瓦斯的实验装置，其特征在于：胶套(5)实验孔的两端均设置有用于密封的金属垫(38)。

9.一种真三轴环境下微生物驱替瓦斯的实验方法，其特征在于：采用权利要求1-8之一所述的实验装置，包括以下步骤：

(1)在煤体试件(3)的实验侧打钻，形成注液孔(20)和监测孔(21)，将第一注液管(22)的出液端置于注液孔(20)内，集气管(39)的进气端置于监测孔(21)内，然后分别对注液孔(20)和监测孔(21)进行封孔处理；

(2)将煤体试件(3)置于夹持器内，并进行注液机构和集气机构的连接，然后对夹持器内进行抽真空处理，抽真空后注入瓦斯气体，直到煤体试件(3)达到饱和吸附为止；

(3)通过应力加载机构对上压板(7)和侧压板(4)加载应力至预定值，使煤体应力环境与实际应力环境相似；

(4)打开供液泵和控制阀(30)，向煤体试件(3)中注入菌液，在注液压力保持稳定后，打开集气管(39)上的截止阀(42)，采用集气球(43)收集产生的二氧化碳，并对二氧化碳进行检测。