[发明专利]一种矿山微生物矿化充填材料制备系统

说明书

本发明公开了一种矿山微生物矿化充填材料制备系统，包括人工取‑注液系统、八通道矿化液灌注系统、材料浸泡‑养护系统；所述全部系统放置于通风橱中；所述人工取‑注液系统用于准确快速量液、取液、注液；所述八通道矿化液灌注系统用于多试件的矿化液及菌液高效泵送；所述材料浸泡‑养护系统用于进一步增强矿山微生物矿化充填材料的强度。本发明可以实现同时进行多个矿化材料试件的高效制备及材料强度的进一步增强，同时极大程度的模拟了矿山环境温度，从而为新型充填材料的制备提供新工艺，更好的用于矿山中微生物矿化充填材料的制备，丰富新型矿山充填材料制备方法的理论基础。

技术领域

本发明属于矿山充填材料实验技术领域，具体涉及一种矿山微生物矿化充填材料制备系统。

背景技术

煤炭的开采产生了大量的煤矸石固体废弃物在地表堆积，充填采煤技术能够很好的利用地下采空区空间，同时解决堆积在地表的大量煤矸石固体废弃物。使用微生物矿化的方法所制备的新型充填材料可以使充填材料中各接触的骨料间充分起到支撑作用，填补充填材料骨料之间的间隙，达到很好的支撑效果，起到防止地表沉陷、保护地表生态等作用。但是现有的制备井下微生物矿化充填材料的方法效率非常低，因为一次只能灌注制备一个试件且每个试件的制备时间较长，最终导致制备多个试件时耗时过久。同时，在试验研究中，一般要求三个技术重复来减少研究误差，然而环境温度、灌注时间、灌注速度、养护条件等均会使微生物矿化产物的数量和形态产生很大的影响，产生不同的试验结果。因此一次只灌注制备一个试件会导致用于技术重复的三个试件产生不同的性能，不再具有可重复性，使研究失去价值。

因此，需要发明一种能够同时制备多组微生物矿化试件的系统，增大用于制备井下煤矸石基微生物矿化材料数据的可重复性，同时提高制备微生物矿化试件的效率。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种矿山微生物矿化充填材料制备系统，解决目前试验研究所面临的制备效率低、制备出的试件重复性低且误差大等一系列问题，为充填采煤关键工程的研究提供一种新的方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种矿山微生物矿化充填材料制备系统，包括放置于通风橱中的人工取-注液系统、多通道矿化液灌注系统、材料浸泡-养护系统等三部分。所述人工取-注液系统，用于吸取、转移灌注液：使用手持塑料无针头注射器通过橡胶软管从容量瓶中吸取灌注液，再灌注入泵送瓶中，所述灌注液为矿化液；所述多通道矿化液灌注系统，用于向材料浸泡-养护系统中的多试件对应泵送灌注液：通过蠕动泵提供灌注动力，蠕动泵的泵管两端分别一一对应连接人工取-注液系统中的泵送瓶与材料浸泡-养护系统中的多试件，泵送瓶中的灌注液对应泵送至多试件中；所述材料浸泡-养护系统，用于微生物矿化充填材料强度的强化：包括一内置塑料盆的恒温恒湿养护箱，塑料盆中盛有灌注液积液和浸于其中的多试件，所述灌注液积液为日常灌注后流出的灌注液。

进一步的，所述塑料盆中灌注液积液与多试件高度保持持平。所述灌注液分别为矿化液A和矿化液B。所述矿化液A为巴氏芽孢杆菌溶液，所述矿化液B为新鲜配制的0.5MCaCl₂-Urea溶液。

进一步的，所述巴氏芽孢杆菌溶液是由巴氏芽孢杆菌溶解在液体中形成，此处液体可选择常规的水，也可以选择其他如液体培养基等。本发明优选巴氏芽孢杆菌溶液由巴氏芽孢杆菌在液体培养基中溶解形成，所述巴氏芽孢杆菌是经逐步驯化得到的耐高浓度尿素和煤矸石浸出液巴氏芽孢杆菌(参照常规微生物驯化方法方法，以煤矸石浸出液为培养液、0.5～1.5mol/L高浓度尿素为基质，驯化得到耐0.5～1.5mol/L高浓度尿素和煤矸石浸出液的巴氏芽孢杆菌)，液体培养基由包括5‰蛋白胨、3‰牛肉膏在内的基质溶解在煤矸石浸出液中形成；巴氏芽孢杆菌溶液中巴氏芽孢杆菌的浓度为2.0×10¹⁰cfu/ml。