煤矿甲烷氧化菌对采空区CH₄气体的代谢特性

摘要

煤矿采空区CH₄蓄积与逃逸极易诱发瓦斯爆炸等灾害事故，并引发温室效应等环境问题。基于此，结合前期矿井中提取的本源甲烷氧化菌，分析甲烷氧化菌吸附煤体特性以及对吸附态CH₄气体的代谢效果，并采用自研气体代谢试验装置，研究不同漏风量和接菌量下甲烷氧化菌对采空区CH₄气体的代谢特性。结果表明:甲烷氧化菌S₂和T₇可以较好地附着在煤体上，且随着菌液流速和吸附时间的增加，S₂和T₇吸附率总体呈下降趋势，并在流速4 m L/min时，吸附率达到最大值，分别为76.25%和72.41%;甲烷氧化菌进入煤体孔隙并逐渐占领CH₄吸附位点，代谢煤中吸附态CH₄气体，促进其发生解吸，其中S₂对吸附态CH₄的代谢效果高于T₇;随着漏风量和接菌量的减少，CH₄气体与甲烷氧化菌的接触效率降低，CH₄气体代谢速率减缓，在相同条件下，T₇的CH₄平均代谢速率高于S₂，最大可达128×10^-6/（h·m L），此外，甲烷氧化菌在代谢48 h后，CH₄浓度可降至0.17%以下，仍处于安全浓度范围内，有效降低了采空区CH₄气体的蓄积。研究结果为采空区瓦斯治理提供新途径，并且对煤矿安全开采以及煤矿CH₄减排等具有重要意义。

关键词

采空区 / 瓦斯 / 甲烷氧化菌 / 代谢特性 / CH₄治理