[发明专利]模拟微生物代谢煤中可燃性气体的反应装置及其试验方法

说明书

一种模拟微生物代谢煤中可燃性气体的反应装置及其试验方法，其装置包括置样箱、菌液供给机构、可燃气体供给机构、气相色谱检测机构和液相色谱检测机构，置样箱为密闭的试验腔体，箱体夹层内设有纯水、加热器和电动水流泵，试验腔体内设有与箱体夹层连通的雾状喷洒头；菌液供给机构通过菌液输送管连接至试验腔体内；可燃气体供给机构用于释放可燃气体到试验腔体内；气相色谱检测机构用于提取试验腔体内气体进行气相色谱检测；液相色谱检测机构用于提取试验腔体内液体进行液相色谱检测。本发明设计合理、操作简便，可以模拟采空区真实环境，结合气相色谱检测和液相色谱检测，便于掌握该环境中代谢可燃性气体的活性程度和最佳生长周期。

技术领域

本发明涉及煤矿采空区可燃气体的治理技术领域，具体涉及一种模拟微生物代谢煤中可燃性气体的反应装置及其试验方法。

背景技术

煤矿采空区是煤自燃灾害易发点，也是煤矿可燃性气体产出的主要场所。煤矿可燃性气体产出的途径主要为采空区遗煤的氧化以及煤层裂隙的逸散，遗煤氧化升温的过程中会产生大量CO、CH₄、H₂ 和 C₂H₄等可燃气体，氧化前期产生的主要是CO、CH₄二者的混合，当其达到爆炸极限后，遇高温火源容易引起燃烧甚至爆炸，严重威胁着煤矿安全生产。因此，有效的减少采空区可燃性气体的产生，消释降低可燃气体的浓度，对预防煤矿采空区灾害事故，具有重要的实际意义。

目前，采空区煤自燃及其爆炸危险的防控，主要采用封闭采空区、灌浆注胶、注惰气等技术，原理主要是通过稀释可燃气体的浓度、减少氧气以及控制温度。对采空区可燃性气体的检测尤为重要，现阶段主要通过在采空区放置检测仪来对采空区气体进行检测和预警，但由于采空区具有冒落空间大、漏风环境复杂、漏风通道隐蔽等特点，采空区经常出现顶板垮落、塌陷、温度升高、复燃、可燃性气体浓度局部升高等状况，从而难以有效检测预警采空区可燃性气体的状况以及环境温度，以此来控制采空区爆炸事故。国内外众多学者通过数值模拟的方法，通过模拟采空区环境，研究相应的治理采空区气体浓度超限、煤氧化升温导致的煤自燃，进而引起爆炸等危害性极高的事故方法，但目前研究出的治理采空区的方式仅仅在较短的时间内起作用，且治理时投入的人力、物力、财力消耗较大，通过数值模拟等方式研究出的新型材料，无法真实的还原采空区内环境。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种模拟微生物代谢煤中可燃性气体的反应装置及其试验方法，该反应装置设计合理、操作简便，可以模拟采空区真实环境，结合气相色谱检测和液相色谱检测，便于掌握该环境中代谢可燃性气体的活性程度和最佳生长周期，从而为进一步治理采空区提供了可行性的帮助。

为实现上述目的，本发明提供了一种模拟微生物代谢煤中可燃性气体的反应装置，其包括置样箱，以及设置在所述置样箱外部的菌液供给机构、可燃气体供给机构、气相色谱检测机构和液相色谱检测机构，其中：

所述置样箱具有由其外壳围合而成的密闭的试验腔体，所述试验腔体内用于放置实验煤样，所述外壳为具有箱体夹层的夹层结构，所述箱体夹层内设有可循环流动的纯水、用于加热所述纯水的加热器，以及用于驱动所述纯水循环流动的电动水流泵，所述加热器连接有温度调节仪，所述试验腔体内设有与所述箱体夹层连通的雾状喷洒头，所述雾状喷洒头用于喷洒纯水以调节所述试验腔体的温湿度环境；

所述菌液供给机构通过菌液输送管连接至所述试验腔体内，所述试验腔体内设有连接在所述菌液输送管上的菌液喷洒头，所述菌液喷洒头用于喷洒菌液到实验煤样上；

所述可燃气体供给机构通过可燃气体输送管连接至所述试验腔体内，以用于释放可燃气体到所述试验腔体内；

所述气相色谱检测机构通过取气管接至所述试验腔体内，以用于提取所述试验腔体内气体进行气相色谱检测；

所述液相色谱检测机构通过取液管接至所述试验腔体内，以用于提取所述试验腔体内液体进行液相色谱检测。