[发明专利]一种基于充填膏体的二氧化碳封存测定系统及测定方法

权利要求书

1.一种基于充填膏体的二氧化碳封存测定系统，其特征在于，所述基于充填膏体的二氧化碳封存测定系统包括：

充填膏体选择实验装置，用于选择出储存二氧化碳最合适的充填浆料质量浓度以及煤矸石、粉煤灰、水泥、外加剂质量比所形成的充填膏体；

充填部，用于通过输送管道将充填膏体输送到采空区；

二氧化碳捕集液化部，通过二氧化碳捕集车间将二氧化碳排放源排出的二氧化碳进行捕集，通过控制温度和压力将二氧化碳压缩为超临界状态；

采空区，设置有可伸缩充填膏体储存装置和注水装置，用于通过可伸缩充填膏体储存装置对充填膏体进行储存，并将注水装置通过软管与水源龙头连接；

实体煤，用于模拟实体煤矿区；

计算机系统，用于通过矿用光缆与各个受控器件进行连接，对各个受控器件进行控制；

数字散斑监测装置，用于对充填膏体的强度以及变形参数进行检测反馈；

所述充填膏体选择实验装置设置有二氧化碳输入端和二氧化碳输出端，所述二氧化碳输入端和二氧化碳输出端之间连接有真空试验管，所述真空试验管中间安装充填膏体实验片，充填膏体实验片外侧包裹密封管套；

所述二氧化碳输入端和二氧化碳输出端与真空试验管连接部分均安装密封圈，所述充填膏体实验片外侧包裹密封管套。

2.如权利要求1所述的基于充填膏体的二氧化碳封存测定系统，其特征在于，所述充填部设置有第一充填塔和第二充填塔，第一充填塔和第二充填塔的下端连接有充填膏体混合车间，所述充填膏体混合车间左端设置水泥和外加剂添加口，充填膏体混合车间下端通过输送管道与采空区连接。

3.如权利要求1所述的基于充填膏体的二氧化碳封存测定系统，其特征在于，所述二氧化碳捕集液化部设置有二氧化碳排放源、二氧化碳捕集车间、二氧化碳压缩车间、二氧化碳储存车间、超临界二氧化碳注入车间以及二氧化碳利用车间，各个车间均通过输送管道连接。

4.如权利要求1所述的基于充填膏体的二氧化碳封存测定系统，其特征在于，所述采空区的可伸缩充填膏体储存装置通过矿用光缆连接计算机系统，所述可伸缩充填膏体储存装置的长宽高均可伸缩，所述可伸缩充填膏体储存装置的内壁设置有压力监测传感器、充填体质量监测传感器以及二氧化碳储量监测传感器，所述压力监测传感器、充填体质量监测传感器和二氧化碳储量监测传感器分别通过矿用光缆连接计算机系统。

5.如权利要求1所述的基于充填膏体的二氧化碳封存测定系统，其特征在于，所述注水装置的底座通过固定装置固定在采空区底部中央，注水装置设置两根可伸缩的注水管道，一根水平设置一根竖直设置，两根注水管道前端设置均通过固定装置与可伸缩充填膏体储存装置内壁连接，当计算机系统控制可伸缩充填膏体储存装置伸缩时，注水装置两根注水管道也会相应伸缩；

每个注水管道上均匀设置有若干个注水喷孔，注水装置下端通过软管连接水源，水源龙头设置水量控制装置，水量控制装置与计算机系统连接。

6.如权利要求5所述的基于充填膏体的二氧化碳封存测定系统，其特征在于，所述固定装置包括挡板和螺丝，所述挡板为圆形，挡板上开设有多个小孔，通过螺丝固定在待充填区的底板上。

7.如权利要求1所述的基于充填膏体的二氧化碳封存测定系统，其特征在于，所述数字散斑监测装置包括两个白色荧光灯光源和一台CCD相机，CCD相机通过矿用光缆与计算机系统相连。

8.一种利用权利要求1～7任意一项所述的基于充填膏体的二氧化碳封存测定系统的基于充填膏体的二氧化碳封存测定方法，其特征在于，所述基于充填膏体的二氧化碳封存测定方法包括：

第一步：通过充填膏体选择实验装置筛选出最合适的充填膏体配比；

第二步：二氧化碳捕集部通过二氧化碳捕集车间将二氧化碳排放源排出的二氧化碳进行捕集，捕集到的二氧化碳经过输送管道输送到二氧化碳压缩车间，经过二氧化碳压缩车间二氧化碳被压缩为超临界二氧化碳，一部分送入二氧化碳储存车间储存，另一部分通过输送管道注入超临界二氧化碳注入车间，注入采空区充填膏体中，二氧化碳储存车间和超临界二氧化碳注入车间也通过输送管道连接；

第三步：根据具体的封存目的，将可伸缩充填膏体储存装置安装在合适位置，然后将检测合格的注水装置通过固定装置连接安装在采空区中央，根据可伸缩充填膏体储存装置调整其高度，使其固定在可伸缩充填膏体储存装置内壁上，并保持稳定；将可伸缩充填膏体储存装置和注水装置通过矿用光缆与计算机系统连接，并将注水装置通过软管连接水源；

第四步：根据具体的封存目的，将若干压力监测传感器、充填体质量监测传感器、二氧化碳储量监测传感器布置在可伸缩充填膏体储存装置内壁的合适位置，并通过矿用光缆连接计算机系统；

第五步：选择充填浆料质量浓度为67％，按照煤矸石、粉煤灰、水泥、外加剂质量比为14∶10∶2∶3进行充填膏体配比；

第六步：通过计算机系统控制向采空区注入充填膏体，通过计算机控制系统观察记录质量传感器反馈的充填膏体的质量，注入完毕后在充填膏体上布置数字散斑监测装置，包括白色荧光灯光源和CCD相机，并将CCD相机连接在计算机系统上；

第七步：通过计算机系统控制向可伸缩充填膏体储存装置注入超临界二氧化碳，通过计算机系统观察记录二氧化碳储量监测传感器反馈的二氧化碳储量，通过计算机系统观察记录数字散斑监测装置反馈的充填膏体的强度以及变形问题；

第八步：通过计算机系统控制可伸缩二氧化碳储存装置在竖直方向改变压力，记录不同压力下各项指标的变化情况。