[发明专利]惰气动态置换煤体吸附态氧气的测试方法

说明书

本发明提供了一种惰气动态置换煤体吸附态氧气测试方法，涉及惰气效能测试技术领域，测定煤样罐装入煤样后的自由空间体积；向抽真空后的煤样罐内通入常压氧气，计算得出平衡后的煤体氧气吸附量；直接向煤样罐内通入除步骤S110中所述惰性气体以外的其他惰气；注气过程中实时记录煤样罐内气体压力变化，采集出口气体并进行氧气组分含量测试，测试出口气体的氧气浓度；对整个系统进行抽真空，用其他惰气重新进行实验，得出出口气体的氧气浓度；将两次实验所得出口氧气浓度相减，以此值作为此刻惰气动态置换的氧气浓度，得出惰气动态置换率。本发明较采用单一煤样罐测试更准确，能够剔除自由空间氧气对测试结果的干扰，与本成果相关的工程实践更接近。

技术领域

本发明涉及惰气效能测试技术领域，具体涉及一种惰气动态置换煤体吸附态氧气的测试方法。

背景技术

矿井火灾防治一直是制约煤矿安全生产的关键问题之一，随着高产高效新技术的不断发展，矿井开采强度加大，采空区范围不断扩大，通风系统相对复杂化，使得煤层自燃危险性有明显增大趋势。惰化防灭火技术在全国范围内尤其是高产高效矿区应用愈加广泛，是一种前景广阔的高效、精准、科学防灭火技术。从惰气防灭火技术的大量和应用可以看出，采用注惰的方式控制矿井火灾的发生和发展取得了一定的成效，部分矿井在注惰后实现了煤层火灾的有效预防和控制，但也有很多惰气注入没有取得明显效果或效果达不到预计目标的案例，主要是对控制区域条件以及注惰防灭火机理研究不够深入。以往的研究主要集中在了惰化过程中的降温和注入惰气改变原有环境气体环境组分浓度，从实验室添加惰气对煤低温氧化的影响、注惰现场试验效果、模拟分析效果方面考察惰化效果，而对惰化过程中注入常压气体“动态置换吸附态氧气”进而阻止煤层火灾发生发展的研究很少，也没有形成惰气常压动态置换煤体吸附态氧气的测试方法。由于惰气动态置换煤体吸附态氧气决定了注惰后煤体内氧气含量的变化速率及变化程度，因此本研究成果能够深化人们对于该问题的认识，对全面理解惰化作用、提高防灭火效果具有非常重要的意义。

综上所述，现有技术中尚没有一种结果准确、操作方便且能够完成惰气常压动态置换煤体吸附态氧气测试的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高矿井惰化防灭火技术效果的惰气动态置换煤体吸附态氧气的测试方法，以解决上述背景技术中存在的惰气效能测试过程复杂，结果误差大的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种惰气动态置换煤体吸附态氧气的测试方法，包括如下步骤：

步骤S110：将已知容积的参照罐内注入一定压力的氦气，然后将参照罐与其同大小的煤样罐相连，通过惰性气体压力变化测定煤样罐装入煤样后的自由空间体积；

步骤S120：向抽真空后的煤样罐内通入常压氧气，通过连续采集气体压力下降过程得出物理吸附平衡压力，计算得出平衡后的煤体氧气吸附量；

步骤S130：关闭参照罐与煤样罐之间的截止阀，将系统管路抽真空后，直接向煤样罐内通入除步骤S110中所述惰性气体以外的其他惰气；

步骤S140：注气过程中实时记录煤样罐内气体压力变化，维持常压，采集出口气体并进行氧气组分含量测试，测试出口气体的氧气浓度；

步骤S150：待测得的氧气浓度降至设定值之下，关闭煤样罐进气阀和出气阀，结束测试；

步骤S160：对整个系统进行抽真空，在相同的实验条件下，以氦气代替步骤130所述的其他惰气重新进行实验，重复步骤S120-S150，得出出口气体的氧气浓度；

步骤S170：待测试结束后，将两次实验所得出口氧气浓度相减，以此值作为此刻惰气动态置换的氧气浓度，得出惰气动态置换率。

进一步的，所述煤样的粒径大小为0.18mm-0.25mm。