[发明专利]一种矿井采空区瓦斯的好氧与厌氧微生物联合治理系统和方法

说明书

本发明公开了一种矿井采空区瓦斯的好氧与厌氧微生物联合治理系统和方法。该系统包括好氧甲烷氧化菌菌剂喷洒系统和厌氧甲烷氧化菌菌剂喷洒系统两部分；组成部件有甲烷氧化菌菌剂的储罐、加压泵、喷洒管网和喷嘴等；甲烷氧化菌菌剂的储罐与加压泵的输入端相连，加压泵输出端与喷洒管网相连，喷洒管网与喷嘴相连构成喷洒系统。方法包括：（1）好氧和厌氧甲烷氧化菌菌剂培育；（2）好氧甲烷氧化菌菌剂喷洒管网系统布置；（3）厌氧甲烷氧化菌菌剂喷洒管网系统布置；（4）定期喷洒甲烷氧化菌菌剂及培养液；（5）效果检验。本发明通过定期向采空区喷洒甲烷氧化菌菌剂及其培养液，利用微生物代谢去除甲烷，来降低采空区瓦斯危险性。

技术领域

本发明涉及一种矿井采空区瓦斯的好氧与厌氧微生物联合治理系统和方法，属于煤矿瓦斯治理技术领域。

背景技术

我国经济的快速可持续发展，对煤炭的需求量越来越大。目前浅部煤炭资源已接近枯竭，许多煤矿已开始进入深部开采。随着开采深度的增加，瓦斯灾害日趋严重，煤矿瓦斯治理难度在不断加大。工作面回采后顶板岩层冒落形成采空区，该区域范围大，并随工作面回釆不断增大。同时，采空区内的遗煤受漏风和瓦斯抽采影响不断氧化，存在蓄热环境，满足温度条件后发生自燃，引起采空区瓦斯爆炸，造成重特大事故发生，所以采空区是煤矿井下瓦斯灾害的重点防治区域。

目前，我国煤矿瓦斯的主要治理技术是煤层瓦斯含量与涌出量的预测、矿井通风、矿井瓦斯抽放和四位一体的综合防突措施。针对煤矿采空区瓦斯，主要有上隅角瓦斯抽放、采面回风巷钻孔抽放采空区高浓度卸压瓦斯、采面高位瓦斯抽放和地面钻井抽放采空区高浓度瓦斯等。虽然成效显著，但由于我国煤层地质构造复杂、煤层透气性差，煤矿采空区瓦斯灾害仍没有得到彻底的治理，重、特大瓦斯事故时有发生。近年来，随着科学技术的不断发展，微生物技术的研究成果越来越大，利用微生物技术来降解煤矿瓦斯技术正日益受到国内外学者的重视。

发明内容

本发明旨在提供一种矿井采空区瓦斯的好氧与厌氧微生物联合治理系统和方法，通过向采空区喷洒可对瓦斯进行生物降解的甲烷氧化菌菌剂，可促进采空区瓦斯的生物降解，防治采空区瓦斯集聚，从生物的角度提供一种煤矿井下采空区瓦斯治理方案。

本发明中，甲烷氧化菌是以甲烷为唯一碳源和能源的微生物，在自身含有甲烷单加氧(MMO)的作用下甲烷被氧化成甲醇，甲醇进而被氧化成甲醛。生成的甲醛一部分通过丝氨酸途径或通过戊糖二磷酸途径合成细胞物质。另一部分甲醛则在甲醛脱氢酶作用下转化为甲酸，甲酸进而被氧化分解为CO₂和H₂O重新回到大气碳库中。

本发明提供了一种矿井采空区瓦斯的好氧与厌氧微生物联合治理系统，包括好氧甲烷氧化菌菌剂喷洒系统和厌氧甲烷氧化菌菌剂喷洒系统两部分；

所述好氧甲烷氧化菌菌剂喷洒系统包括好氧甲烷氧化菌菌剂的储罐、加压泵、喷洒管网和喷嘴，好氧甲烷氧化菌菌剂的储罐布置在回风顺槽平板轨道车上，该储罐与加压泵的输入端相连，加压泵输出端与喷洒管网相连，喷洒管网与液压支架后部设置的喷嘴相连；

所述厌氧甲烷氧化菌菌剂喷洒系统包括布置在进风顺槽的第一厌氧甲烷氧化菌菌剂喷洒系统和布置在回风顺槽的第二厌氧甲烷氧化菌菌剂喷洒系统：

a.第一厌氧甲烷氧化菌菌剂喷洒系统包括第一厌氧甲烷氧化菌菌剂的储罐、第一厌氧加压泵、第一厌氧喷洒管网和喷嘴，第一厌氧甲烷氧化菌菌剂的储罐布置在进风大巷靠近工作面拐角，该储罐与第一厌氧加压泵的输入端相连，第一厌氧加压泵输出端与第一厌氧喷洒管网相连，第一厌氧喷洒管网与喷嘴相连；

b.第二厌氧甲烷氧化菌菌剂喷洒系统包括第二厌氧甲烷氧化菌菌剂的储罐、第二厌氧加压泵、第二厌氧喷洒管网和喷嘴，第二厌氧甲烷氧化菌菌剂的储罐布置在回风大巷靠近工作面拐角处，该储罐与第二厌氧加压泵的输入端相连，第二厌氧加压泵输出端与第二厌氧喷洒管网相连，第二厌氧喷洒管网与喷嘴相连。