[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

说明书

本发明提出了一种真三轴环境下微生物驱替瓦斯的实验装置及方法，实验装置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，下盖板的上端设置有垫块，垫块的上端放置煤体试件，煤体试件的侧部分为承压侧和实验侧，承压侧从内向外依次设置有侧压板、胶套和外壁，实验侧从内向外依次设置有胶套和外壁，煤体试件的上侧设置有上压板，上压板的上端设置有上盖板，外壁上端和下端的两侧均设置有钢柱，外壁通过钢柱与对应的上盖板和下盖板相连，上压板和侧压板分别与应力加载机构相连。本发明真三轴夹持器的一侧为非承压的实验侧，便于模拟煤巷两侧煤体的应力环境，实现了微生物驱替瓦斯实验过程和效果观测。

技术领域

本发明涉及煤矿瓦斯治理技术领域，特别是指一种真三轴环境下微生物驱替瓦斯的实验装置及方法。

背景技术

瓦斯是造成煤矿事故的主要因素之一。在治理瓦斯技术上，除了传统瓦斯抽采之外，还可以利用微生物对瓦斯进行降解和驱替。在微生物驱替瓦斯大规模应用前，应在实验室考察微生物驱替瓦斯的技术和效果，真三轴环境更能模拟真实煤层，而现有的真三轴装置如CN207570982U公开的一种施加非均布载荷的真三轴渗流实验结构，对煤体试件的四个侧面和上端均设置应力加载装置，一方面不适于模拟煤巷两侧煤体的应力环境，另一方面不便于进行微生物驱替瓦斯的实验以及实验效果的观测。针对目前真三轴环境下微生物驱替瓦斯实验还处在初始阶段，需要提出一种适用于真三轴环境下微生物驱替瓦斯实验装置及实验方法。

发明内容

本发明提出一种真三轴环境下微生物驱替瓦斯的实验装置及方法，真三轴夹持器的一侧为非承压的实验侧，便于模拟煤巷两侧煤体的应力环境，实现了微生物驱替瓦斯实验过程和效果观测。

本发明的技术方案是这样实现的：一种真三轴环境下微生物驱替瓦斯的实验装置，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，下盖板的上端设置有垫块，垫块的上端放置煤体试件，煤体试件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、胶套和外壁，实验侧从内向外依次设置有胶套和外壁，煤体试件的上侧设置有上压板，上压板的上端设置有上盖板，外壁上端和下端的两侧均设置有钢柱，外壁通过钢柱与对应的上盖板和下盖板相连，上压板和侧压板分别与应力加载机构相连。

进一步地，煤体试件实验侧设置有注液孔，注液孔两侧沿水平直线设置有一个监测孔，煤体试件实验侧的胶套和外壁均设置有与注液孔相配合的实验孔，以及与监测孔相配合的观测孔。

进一步地，注液孔内设置有第一注液管，注液孔内壁与第一注液管之间从外到内依次设置有第一水泥浆封口段和密封圈，密封圈沿注液孔轴向设置有多个，相邻密封圈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。

进一步地，第一注液管的进液端通过实验孔依次穿过胶套和外壁，且连接注液机构，注液机构包括第一变径接头，第一变径接头一端与第一注液管相连，另一端通过控制阀连接有第二注液管，第二注液管与菌液槽的供液泵相连，第二注液管上设置有溢流阀和压力表。

进一步地，控制阀包括阀体，阀体内设置有连通第一注液管和第二注液管的输液管，输液管上设置有压冒，压冒上设置有手柄。

进一步地，监测孔内设置有集气管，监测孔内壁与集气管之间设置有第二水泥浆封口段，集气管的出气端通过观测孔依次穿过胶套和外壁，且连接集气机构，集气机构包括第二变径接头，第二变径接头一端通过截止阀与集气管相连，另一端与集气球相连。

进一步地，瓦斯充气机构包括第一输气管，第一输气管的一端穿过上盖板和上压板置于夹持器内，另一端通过三通阀分别连接有第二输气管和第三输气管，第二输气管连接有瓦斯瓶，且第二输气管上设置有用于调节瓦斯压力大小的减压阀，第三输气管连接有抽真空装置。

进一步地，相邻外壁的连接处以及外壁与下盖板和上盖板的连接处均设置有密封垫。

进一步地，胶套实验孔的两端均设置有用于密封的金属垫。