一种煤矿井下CO来源辨识的装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于一种煤矿井下CO来源辨识的装置，包括依次串联的CO气瓶、充气罐、第一三通接头、煤样罐进气管和煤样罐；第一三通接头的两相对端口分别连接充气罐和煤样罐进气管，第一三通接头的另一端口连接有氧指数仪，氧指数仪的O2接口、N2接口分别连接

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿井下CO来源辨识的装置
本专利技术属于煤自燃早期预报预测
，具体涉及一种煤矿井下CO来源辨识的装置。
技术介绍
我国是一个典型的以煤炭为主的能源消耗大国，然而由于煤层赋存地质条件复杂多变、开采技术有限以及安全意识薄弱等问题，煤矿事故频发。其中矿井火灾是危害煤矿安全生产的主要灾害之一，矿井火灾不仅会造成煤矿资源和设备的重大损失，而且会产生大量的高温有毒有害气体。高温烟流的热力作用可造成通风系统紊乱，有毒有害气体可侵袭到井下的每个区域，从而对矿工生命造成重大威胁和伤害。通常煤矿火灾是由煤自燃引起的，大量学者在对煤自燃规律进行研究的同时发展了煤自燃预报预测技术。其中，指标气体分析法已被国内外学者证明是一种用于煤自燃早期预报预测的有效方法。CO气体又以其灵敏性、易检测性及规律性等特征被广泛作为预测煤自然发火的指标气体。然而近年来的大量现场实践表明采煤作业空间时常出现CO气体超限但并未发生自然发火的现象，给煤自燃的精准预报带来了一定的困扰，因此有效辨识CO气体来源，采取针对性的措施限制CO异常超限是亟待解决的科学问题。本专利技术申请人通过综合分析后认为，除新鲜风流中携带的CO以及井下柴油机车运行产生的CO外，煤矿井下CO气体来源还可分为以下三种，分别是煤层赋存的原生CO（P-CO）、煤氧复合生成的CO（O-CO）以及煤结构机械破断分解的CO（S-CO）。对于现场观察到的CO浓度，是包含了不同来源的CO的综合结果。现场关注的更多是采取措施将CO浓度降低到安全指标以下，并未对CO的来源进行有效的区分辨识，针对性不强。缺少一种对CO的来源进行区分辨识的理论和指导方法。基于上述现状，设计构建了一种辨识煤矿井下CO来源的装置。旨在对煤矿井下可能出现的CO气体进行来源辨识，采取针对性措施解决煤自燃早期预报预测过程中出现的误报警问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术旨在提供一种煤矿井下CO来源辨识的装置。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是，一种煤矿井下CO来源辨识的装置，包括依次串联的CO气瓶、充气罐、第一三通接头、煤样罐进气管和煤样罐；第一三通接头的两相对端口分别连接充气罐和煤样罐进气管，第一三通接头的另一端口连接有氧指数仪，氧指数仪的O2接口、N2接口分别连接18O2气瓶、N2气瓶；煤样罐进气管和煤样罐的底部连接，煤样罐上安装有热电偶，热电偶与气体分析仪电连接；煤样罐顶部连接有煤样罐出气管；煤样罐出气管上并联有三个支路，分别为第一支路、第二支路和第三支路，第一支路与排水集气装置连接，第二支路与气体分析仪连接，第三支路与同位素质谱仪连接，第一支路、第二支路和第三支路上均设置有阀门。优选的，所述气体分析仪、同位素质谱仪均与计算机电连接。优选的，所述煤样罐内部安装有滤网。优选的，所述滤网与煤样罐底部的距离为2cm。优选的，所述煤样罐放置在控温装置中，控温装置的温度调节范围不小于室温至500℃，升温速率可调控。优选的，煤样罐进气管上通过第二三通接头连接有真空泵。优选的，其特征在于：所述排水集气装置包括导管、水槽和量筒，水槽中装有水，量筒倒扣在水中，导管的一端与第一支路连接、另一端与伸入到量筒内部。先将CO气体通过充气罐充入煤样罐中，运用Langmuir单分子层吸附理论定量确定某一吸附平衡压力下的瓦斯吸附量。在常温条件下进行解吸实验。将解吸平衡后的煤样通入高纯N2气体以及高纯同位素18O2气体，分别模拟井下可能出现的CO气体的产生环境，分析其生成规律，为后续数据处理来源辨识提供依据。本专利技术产生的有益效果是：实验装置操作简单精准，设置合理，数据可靠。可用来区分各部分CO的本质区别，针对性地研究某一特定来源的CO的生成规律，为煤自燃早期精准预报提供方法，具有一定的实用意义。附图说明图1为实施例1的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1如图1所示，一种煤矿井下CO来源辨识的装置，包括依次串联的CO气瓶1、充气罐6、第一三通接头8、煤样罐进气管4和煤样罐15；第一三通接头8的两相对端口分别连接充气罐6和煤样罐进气管4，第一三通接头8的另一端口与有氧指数仪27上的出气孔12连接，氧指数仪27的O2接口11、N2接口10分别连接18O2气瓶3、N2气瓶2；煤样罐进气管4和煤样罐15的底部连接，煤样罐15上安装有热电偶20，热电偶20与气体分析仪21电连接；煤样罐15顶部连接有煤样罐出气管13；煤样罐出气管13上并联有三个支路，分别为第一支路5、第二支路7和第三支路13，第一支路5与排水集气装置连接，第二支路7与气体分析仪21连接，第三支路13与同位素质谱仪22连接，第一支路5、第二支路7和第三支路13上均设置有阀门。所述气体分析仪21、同位素质谱仪22均与计算机26电连接。所述煤样罐15内部安装有滤网17，滤网17与煤样罐15底部的距离为2cm。煤样罐进气管4和煤样罐15的底部连接，使气体自下而上通入罐体，可使煤体均匀接触气体，反应充分。所述煤样罐15放置在控温装置16（购自于天津市通利信达仪器厂，高温试验箱BPG-26B）中，控温装置16的温度调节范围为室温至500℃，升温速率可调控。可以同时实现升温及控温功能，可以代替现吸附解吸实验中经常使用的恒温水浴箱使煤样保持恒温状态，也可实现给煤样罐均匀加热功能。所述热电偶20外边有不锈钢外壳保护，布置在煤样罐15内部空间，与罐体采用螺纹连接，另一端由引线与气体分析仪21连接，可实现实时监控罐体内部温度变化功能。煤样罐进气管4上通过第二三通接头9连接有真空泵14。所述排水集气装置包括导管18、水槽23和量筒19，水槽23中装有水，量筒19倒扣在水中，导管18的一端与第一支路5连接、另一端与伸入到量筒19内部。实验过程如下：1）煤样在常温常压下的吸附解吸实验将煤样脱气处理后，在常温常压下（15~35℃）通入CO气体，用吸附平衡后的煤样在常温下进行解吸实验，研究煤样对CO的解吸特性。同时得到赋存有CO的煤样，得到常温常压下煤中原生赋存CO的解吸规律，研究其对CO异常超限的影响。2）煤样在18O2环境下的常温氧化实验通过氧指数仪控制N2、18O2配比为78:22模拟空气环境，煤样罐在常温常压下进行氧化实验。用同位素质谱仪分析煤样常温氧化下的CO浓度。得到的CO包含两部分：①原生赋存的CO，经过解吸实验后的煤样在空气环境中其吸附平衡会发生变化；②煤氧复合作用生成CO，研究常温常压下煤氧复合作用生成CO的规律。这两部分CO可以用氧同位素区分开来。通过实验获得煤样在18O2环境下常温氧化过程中各部分CO气体的生成规律及生成量，结合煤矿井下实际生产过程中监测到的CO气体量，反算煤层中赋存的原生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤矿井下CO来源辨识的装置，其特征在于：包括依次串联的CO气瓶、充气罐、第一三通接头、煤样罐进气管和煤样罐；第一三通接头的两相对端口分别连接充气罐和煤样罐进气管，第一三通接头的另一端口连接有氧指数仪，氧指数仪的O2接口、N2接口分别连接

【技术特征摘要】
1.一种煤矿井下CO来源辨识的装置，其特征在于：包括依次串联的CO气瓶、充气罐、第一三通接头、煤样罐进气管和煤样罐；第一三通接头的两相对端口分别连接充气罐和煤样罐进气管，第一三通接头的另一端口连接有氧指数仪，氧指数仪的O2接口、N2接口分别连接18O2气瓶、N2气瓶；煤样罐进气管和煤样罐的底部连接，煤样罐上安装有热电偶，热电偶与气体分析仪电连接；煤样罐顶部连接有煤样罐出气管；煤样罐出气管上并联有三个支路，分别为第一支路、第二支路和第三支路，第一支路与排水集气装置连接，第二支路与气体分析仪连接，第三支路与同位素质谱仪连接，第一支路、第二支路和第三支路上均设置有阀门。2.如权利要求1所述煤矿井下CO来源辨识的装置，其特征在于：所述气体分析仪...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾海林，韩璐璐，余明高，李小然，蔡文冰，翟晨光，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南,41