[发明专利]一种生物技术防治瓦斯与火共生灾害模拟实验装置及方法

权利要求书

1.一种生物技术防治瓦斯与火共生灾害模拟实验方法，其特征在于，该方法利用生物技术防治瓦斯与火共生灾害模拟实验装置进行模拟实验，所述生物技术防治瓦斯与火共生灾害模拟实验装置包括耐压绝热实验箱(9)和分别与耐压绝热实验箱(9)连接的注气系统、注液系统、抽气系统和测温测压系统；

所述耐压绝热实验箱(9)为双层内空密封箱体，所述耐压绝热实验箱内层(12)上开设有多个透气透水孔，耐压绝热实验箱(9)的外层的外壁上设置有刻度线(11)，其中0刻度与所述耐压绝热实验箱内层(12)的底面相平齐，所述耐压绝热实验箱(9)底部开设有取液孔，所述取液孔连接液体收集罐(28)；

所述注气系统包括氧气瓶(25)、氮气瓶(26)和甲烷瓶(27)，所述氧气瓶(25)、氮气瓶(26)和甲烷瓶(27)均通过注气高压管(8-2)连接耐压绝热实验箱(9)，所述注气高压管(8-2)一端伸入耐压绝热实验箱(9)的内外层之间的空腔，另一端分别连接氧气瓶(25)、氮气瓶(26)和甲烷瓶(27)；

所述注液系统包括生物制剂配置箱(1)，所述生物制剂配置箱(1)通过注液高压管(8-1)与所述耐压绝热实验箱(9)连接；

所述抽气系统包括微型抽气泵(20)和微型真空泵(19)，所述微型抽气泵(20)和微型真空泵(19)通过抽气高压管(8-3)连接所述耐压绝热实验箱(9)，所述抽气高压管(8-3)的一端伸入耐压绝热实验箱(9)的内外层之间的空腔，另一端分别连接微型抽气泵(20)和微型真空泵(19)，所述抽气高压管(8-3)伸入耐压绝热实验箱(9)的内外层之间空腔的一端安装有错位多孔球体(18)，所述微型抽气泵(20)通过抽气高压管(8-3)连接气相色谱仪(24)；

所述测温测压系统包括设置在耐压绝热实验箱内不同刻度线位置的多个测温探头(14)和温度测试仪(16)，还包括设置在耐压绝热实验箱(9)内的压力传感器(29)，所述测温探头(14)通过热电阻导线束(15)连接温度测试仪(16)；

所述温度测试仪(16)、压力传感器(29)和气相色谱仪(24)均与计算机分析系统(17)连接；

所述耐压绝热实验箱(9)顶部通过闭锁螺栓(10)固定密封耐压绝热实验箱(9)的顶盖；

所述模拟实验方法有以下步骤：

第一步：前期准备

准备a、制定煤样：按照标准制样的要求，将取样点选取的新鲜煤样进行粉碎，达到实验方案要求的粒度或目数后进行密封保存，同时，选取新鲜煤样进行工业分析，测定相关基础参数并记录存档；

准备b、注液系统检测：首先，关闭注气系统、抽气系统和球阀A(4-1)，检查过滤器(3)和喷头(13)是否堵塞；其次，将一定量的清水倒入生物制剂配制箱(1)中，打开自动搅拌器(2)、球阀A(4-1)和乳化泵(5)并间歇式调整注液压力和流量，观察喷头喷洒范围是否有效覆盖耐压绝热实验箱(9)内部腔体；同时，观察注液高压管(8-1)各连接处是否漏液，并做好注液压力数据和流量数据的记录；最后，打开球阀C(4-3)放掉耐压绝热实验箱(9)中的清水并用干布擦拭干净；

准备c、测温系统及测压装置检测：首先，检查各检测点的测温探头(14)与热电阻导线束(15)是否连接完好，检查压力传感器(29)是否连接完好；其次，打开温度分析仪(16)及计算机分析系统(17)，将检测结果与室外温度计及压力计读数进行比较，从而判定装置和系统的完好性；

准备d、注气系统和抽气系统的气密性检测：首先，检查错位多孔球体(30)是否堵塞以及干燥海绵(31)是否干燥，打开氮气瓶(26)连接的减压阀B(21-2)、针阀B(23-2)和针阀D(23-4),向耐压绝热实验箱(9)中注入氮气，根据注入流量、腔体体积、压力参数计算所需注入氮气量；停止注气并在3小时后进行压力观测；其次，启动微型抽气泵(20)，打开减压阀D(21-4)和针阀E(23-5)，并打开气相色谱仪(24)和计算机分析系统(17)进行分析记录，根据守恒定律进行分析判断装置的气密性；最后，启动微型真空泵(19)将耐压绝热实验箱(9)内腔抽至真空状态；

第二步：放入煤样

关闭注气系统、注液系统和抽气系统，将密封保存完好的新鲜煤样快速装入耐压绝热实验箱(9)并根据刻度线(11)记录装入的煤样厚度，同时拧紧闭锁螺栓(10)；

第三步：真空抽气

打开球阀B(4-2)，启动微型真空泵(19)对耐压绝热实验箱(9)装有煤样的内腔进行快速抽气，待其进入真空状态后关闭球阀B(4-2)和微型真空泵(19)；

第四步：生物制剂配制

将生物制剂与水按照实验所需比例投入生物制剂配制箱(1)中，打开自动搅拌器(2)进行自动搅拌；

第五步：注气和注液

按照实验方案要求，将一定比例的甲烷和氧气注入耐压绝热实验箱(9)，同时打开球阀A(4-1)和乳化泵(5)，通过喷头(13)对煤样进行喷洒，同时，利用压力表(6)和液体流量计(7)记录注液压力和流量参数；

第六步：记录和分析

实验开始后，打开温度分析仪(16)、气相色谱仪(24)和计算机分析系统(17)进行记录和分析各测点温度、气体组分及其百分比含量和反应压力相关参数，同时，按实验方案要求，打开球阀C(4-3)，利用液体收集罐(28)收集实验反应过程中渗流在耐压绝热实验箱(9)底部的液体用来做有机质及生物活性实验分析。