CN106930783A - 一种生物法煤自燃抑制方法与技术 - Google Patents
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Abstract
煤炭是一种易自燃物质，长期与空气中的氧接触，发生物理、化学作用致使发生自燃现象。它是矿井火灾控制管理中的一个重要方面。本发明利用生物工程方法，在煤炭表面建立生物膜，该膜具有四个特性：1)利用生物耗氧特性，主动阻断氧分子与煤炭的接触，阻断煤自燃的基本条件；2)微生物的氧气消耗速率与氧气隔离能力伴随环境温度升高而增强；3)微生物能够主动产生一定量的二氧化碳，稀释周围空气中的氧气含量，温度越高，该作用越强；4)微生物具有自主运移特性，当控制区的煤体出现新的裂隙表面，生物膜能够自主完成空白区覆盖。利用该专利方法提高煤炭灾害治理水平，降低煤炭自燃防治管理成本，提高矿山技术水平具有推动作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物法煤自燃抑制方法与技术，属于煤炭生物工程与煤炭安全工程领域。
背景技术
煤炭是一种易自燃物质，长期与空气中的氧接触，发生物理化学作用致使发生自燃现象。它是矿井火灾控制管理中的一个重要方面。传统的煤自燃治理是通过煤层注水、利用物理方法隔离煤体与空气或者氮气稀释法实现煤自燃的治理。传统技术方法均是利用物理或化学方法，利用降温或物理隔离实现煤自燃的治理，技术实现的主动性较差，并且不具备主动修复保护空白区的能力。新的专利技术一改传统的诸多不足，利用生物工程实现技术上的创新与突破。
发明内容
本发明的目：
提供一种利用生物方法隔离煤与氧气接触机会的方法，该方法借助微生物好氧特性实现煤炭与环境空间氧分子的主动隔离，以此阻断煤炭自燃中氧化特征因素。
技术方案：
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
煤层煤自燃抑制：按照1m³煤体加注10mL原始菌液计算，根据预治理煤体体积量取菌液，稀释按照1:10000比例稀释，并确保稀释后菌液浓度不低于104个/mL，将菌种用水稀释后，随煤层注水作业直接注入煤层，微生物会在煤体裂隙表面自动完成生物膜的覆盖，隔离环境氧气与煤体的接触，实现煤自燃抑制功能；
破碎煤体自燃抑制：按照1m³煤体加注10mL原始菌液计算，积量取菌液，稀释按照1:10000比例稀释，确保稀释后菌液浓度不低于104个/mL，将菌种用水稀释后，以喷雾法喷洒在煤层表面，微生物借助液体扩散和自身运动特性，在煤体表面与煤体裂隙表面自动完成生物膜的覆盖，隔离环境氧气与煤体的接触，实现煤自燃抑制功能；
以上方法可用于一年期以内的煤的自燃抑制。如果有需要长期防火抑制的煤体，则需要每半年注入一次微生物培养基。
微生物培养基成分如下：
有益效果：
由于采用了上述方案，在煤炭表面由微生物群建立生物膜。该方法对煤自燃抑制的有益效果体现在以下方面：
1.在15~75℃温度场条件下均能够隔离氧分子与煤炭的接触，阻断煤自燃的基本条件而且环境温度越高，该作用越强，对煤体的自燃抑制作用越强；
2.微生物自主产生一定量的CO2，稀释环境空间的氧气，而且环境温度越高，该作用越强，对煤体的自燃抑制作用越强；
3.当控制区的煤炭发生物理变形时，微生物能够自主完成空白区的修补，自主维护保持生物膜的完整性。
4.将生物技术引入煤自燃防治。对提高煤炭灾害治理水平，降低煤炭自燃防治管理成本，提高矿山技术水平具有推动作用。
优点：
1. 该技术方法借助生物活性，在煤体与空气之间形成一个氧分子吸收与隔离屏障。这一特点提升了传统的煤自燃防治能力。
2. 由多种微生物构成的微生物群具有更加卓越的环境适应性，和温度正相关的氧分子吸收性能；环境温度越高，微生物活跃性越强、耗氧能力也越强，对煤自燃的抑制作用越强。
3. 具有极强的生物膜自主修复能力，当生物膜出现破损，微生物能够及时做出反应，填充破损区域。
4. 煤自燃的抑制过程无需人工干预，具有较物理与化学方法更强的稳定性。
5.利用生物工程技术方法弥补了传统煤自燃治理受环境因素影响大、技术实施难度大、控制性差、影响正常生产的技术空白，为煤层气开采技术的提升与矿山安全技术的发展奠定了基础。
附图说明：
图1是生物膜在煤表面覆盖并且实现氧隔离示意图。
具体实施方式
煤层煤自燃抑制：
1.估算需要进行自燃抑制煤的体积；
2.按照每1m³煤体加注10mL原始菌液计算，量取菌液；
3.实验室按照1:10000比例稀释，确定稀释后菌液浓度不低于104个/mL；
4.参考实验室稀释比例，设定比例稀释泵，并确保稀释后菌液浓度不低于104个/mL；
5.菌种随煤层注水直接注入煤层；
6.微生物会在煤体裂隙表面自动完成生物膜的覆盖，隔离环境氧气与煤体的接触，实现煤自燃抑制功能。
破碎煤体防自燃抑制：
1.估算需要进行自燃抑制的破碎煤的体积；
2.按照每1m³煤体加注20mL原始菌液计算，量取菌液；
3.实验室按照1:10000比例稀释，确定稀释后菌液浓度不低于104个/mL；
4.参考实验室稀释比例，设定比例稀释泵，并确保稀释后菌液浓度不低于104个/mL；
5.菌种用水稀释后，用喷雾系统喷在煤层表面；
6.微生物会在煤体表面与煤体裂隙表面自动完成生物膜的覆盖，隔离环境氧气与煤体的接触，实现煤自燃抑制功能。
以上方法可用于一年期以内的煤的自燃抑制。如果有需要长期防火抑制的煤体，则需要每半年注入一次培养基。
培养基成分如下：
| 组分 | 浓度（Kg/m3） |
| 水溶性淀粉 | 20 |
| 酵母提取物 | 5 |
| 尿素 | 10 |
| NaCl | 1 |
| KSO4 | 1 |
Claims (8)
1.一种生物法煤自燃抑制方法与技术，其特征是：该方法在煤表面构建一层由多种微生物构成的生物膜，利用微生物群的需氧特性，实现煤与环境氧的主动隔离。
2.技术实施方法：将微生物菌剂喷洒在煤体表面或注入到煤体裂隙空间，微生物群会自主完成煤表面分子膜的覆盖。
3.根据权利要求1所述的微生物群，其特征是：由多种不同微生物构成的生物群落，该微生物群以好氧菌为主，兼氧菌和厌氧菌为辅。
4.根据权利要求1所述的微生物群，其特征是：并不限于具体菌种，凡具有好氧特性的好氧菌，能够存活于大气条件的兼氧菌以及厌氧菌均可作为菌源。
5.根据权利要求1所述的微生物群，其特征是：由多种不同温度活跃特征与温度耐受特性的菌种构成，确保微生物膜能够活跃于15~75℃。
6.根据权利要求1所述的微生物群，其特征是：能够借助矿山废水作为营养源，也能够利用煤中的有机质作为营养源。
7.根据权利要求1所述的生物膜，其特征是：由微生物和液体共同构成的一层液相薄膜，微生物活跃于生物膜系统内。
8.根据权利要求1所述的主动隔离，其特征是：当氧分子接触到煤表面生物膜时，微生物在需氧特性的驱使下，会主动捕获、消耗氧分子，以此完成主动隔离。
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