风流中低浓度甲烷微生物降解效能实验

为了解风流中低浓度甲烷的降解效果,培养了以甲烷为唯一碳源的好氧型耗甲烷微生物,并自主设计了模拟风流中低浓度甲烷降解实验系统,达到了调节风流中甲烷浓度、风速及菌液浓度的目的。通过实验发现,在保持恒定甲烷氧化菌液喷洒速度的前提下,喷洒菌液浓度越高,越有利于甲烷的降解;在保持风流中甲烷浓度相同的条件下,在风速(300~500 m L/min)范围内,风速越大越不利于甲烷的降解,并且有效降解持续时间也随之下降;在保持相同风速、甲烷浓度的前提下,发现在风流中甲烷浓度(10%~30%)范围内,甲烷浓度越高氧化效果越明显。     

甲烷氧化菌降解煤吸附瓦斯条件的优化

利用正交试验探究甲烷氧化菌降解煤吸附瓦斯的影响因素并优化其条件。试验结果表明:在试验范围内,氧气与甲烷体积比为最大的影响因素,其次为菌液量、p H值和时间,最优组合为氧气与甲烷体积比为1∶1、p H值为7、时间为5 d、菌液量为15 m L;甲烷降解率最高为35.47%。     

高压稀氧环境下微生物降解甲烷的实验研究

探讨微生物高效降解甲烷的外部环境和有利条件,是进一步优化形成通过生物学方法治理煤层瓦斯灾害的基础工作。采用自制高压甲烷和氧气混合装置调节混合气体的压力和氧气浓度,并在充分混合后与吸附罐连通,观察测试罐中煤样对甲烷的吸附变化特征。通过向预先装入吸附罐中的多组干燥煤样喷洒不同浓度甲烷氧化菌液,重点就高压、低氧混合气体供给条件下甲烷氧化细菌对煤样的甲烷吸附(解吸)量影响及二氧化碳气体生成量变化进行了比较深入、细致的实验分析。实验结果表明:高压稀氧条件下甲烷氧化细菌仍能进行呼吸作用;增大混合气体压力、提高混合气体中的氧气浓度、增加甲烷氧化菌液浓度均有利于降解反应的进行。     

模拟原煤赋存环境下甲烷氧化菌降解煤吸附甲烷实验

针对如何清洁高效地治理煤矿瓦斯问题,自行研制了模拟原煤体赋存环境下微生物降解煤吸附甲烷实验系统。通过实验培养筛选出一种兼性厌氧型甲烷氧化菌,采用单因素变量法,共设计3个水平,实验考察了环境温度、菌液注入压力和体积对该甲烷氧化菌的降解效能的影响。实验结果表明:该厌氧型甲烷氧化菌种在最适温度30℃,菌液注入压力2 MPa、注入体积20 mL时,甲烷降解率最高可达到34.2%;在温度30℃、菌液注入体积20 mL时,甲烷降解率随着菌液注入压力增大而增大,甲烷降解率最高为45.6%;在温度30℃、菌液注入压力2 MPa时,甲烷降解率随着菌液注入体积的增加而增大,甲烷降解率最高为54.6%。     

微生物降解煤矿风流瓦斯实验研究

针对煤矿井下采空区、采煤工作面、煤壁和顶板冒落坑等地方涌出的瓦斯汇入风流增加风流中瓦斯浓度而引起的局部瓦斯浓度超限,及甲烷氧化菌在煤体复杂多变的环境内易死亡或失去降解瓦斯能力的问题,结合矿井局部通风系统,主要指抽出式,研究了在煤矿瓦斯涌出源附近风流中来降解涌出的瓦斯,防止煤矿井下局部区域瓦斯浓度超限。设计并开发了模拟微生物降解煤矿风流瓦斯实验装置,分析研究了不同瓦斯浓度、不同菌液浓度及菌液与瓦斯不同接触面积,对菌液降解瓦斯能力的影响。     

模拟实体煤赋存环境下厌氧微生物降解煤吸附甲烷实验

厌氧型甲烷氧化菌是一类以甲烷作为唯一碳源和能源的微生物,在降解转化煤层吸附瓦斯等方面具有广阔的应用前景。自主设计了原煤体钻孔菌液注入系统、厌氧微生物降解原煤体吸附甲烷实验分析系统。实验结果表明:30℃为该菌种最适宜生长温度,甲烷最高降解率可达47.73%;在注液压力为0~22 MPa范围内,甲烷降解率随着注液压力的增大而增大,注液压力为22MPa时,原煤体被压裂,此时甲烷降解率急剧增大,平均降解率达到63.79%;甲烷降解率随着注入菌液体积的增加而增大,注入菌液为35 mL时甲烷的降解率约为55%。     

点火延迟时间对甲烷煤尘爆炸特性的影响

为研究不同湍流环境下,煤尘对甲烷爆炸特性的影响,基于20 L爆炸球采用0、25、50、100、200 g/m^3的煤尘分别与6.5%、9.5%、12%的甲烷在点火延迟时间60 ms和120 ms的条件下进行混合爆炸实验。结果表明:点火延迟时间的增大对单相甲烷爆炸最大爆炸压力影响较小,显著降低最大压力上升速率;有煤尘参与时,3种甲烷浓度下,点火延迟时间的提高能够降低最大爆炸压力和最大压力上升速率,当甲烷浓度为9.5%时,2种点火延迟时间下,对应的最佳煤尘浓度不同,点火延迟时间越小,最佳煤尘浓度越小,甲烷浓度为12%时,点火延迟时间为60 ms时,最大爆炸压力和最大压力上升速率对高浓度煤尘比较敏感,火延迟时间为120 ms时,最大爆炸压力和最大压力上升速率对低浓度煤尘较为敏感。     

Fenton试剂氧化降解甲烷的动力学规律

为研究Fenton试剂产生的羟基自由基·OH对甲烷的降解与动力学规律,利用自制的鼓泡反应装置,系统研究反应时间、H2O2浓度（c(H2O2)）、Fe 2+浓度（c(Fe 2+)）、初始pH值、反应温度等因素对煤矿瓦斯（甲烷）降解率的影响。实验结果表明,Fenton试剂对甲烷有较好的降解效果,对于浓度为4.9%的甲烷气体,当c(H2O2)=100 mmol/L、c(Fe 2+)=2.0 mmol/L、初始pH=2.5、T=25 ℃时,反应30 min后,甲烷的最高降解率达0.25。通过对甲烷降解率与时间的变化关系进行非线性拟合,结果表明其反应动力学规律符合Boltzmann方程,而且方程中的参数dx即为影响Fenton试剂氧化降解甲烷效果的浓度经验校正系数,并最终得出甲烷降解率的定量计算公式。     

甲烷氧化菌群在瓦斯煤样中有效存活时间试验研究

为了研究甲烷氧化菌群在瓦斯煤样中的有效存活时间,开展了相同瓦斯条件下煤样甲烷氧化菌群存活试验研究。首先,搭建了瓦斯浓度变化实时测试系统;其次,将制备好的煤样放入2个测试瓶中,注入相同瓦斯气体,一定时间后分别在2个测试瓶中注入相同体积的甲烷氧化菌菌液和无菌水,分别测试样瓶中瓦斯浓度变化。分析测试试验结果发现:注入甲烷氧化菌菌液的煤样瓶中瓦斯浓度变化较快,且菌液能在31~60 h左右时间内保持持续的降解作用,之后甲烷浓度变化变缓;在相同条件下,甲烷氧化菌液在含瓦斯煤样中的存活时间约在31 h以上。     

微生物降解甲烷生成甲醛规律研究

利用微生物分离提纯技术得到1株高活性甲烷氧化菌,并通过合理构建微生物菌液降解静态高浓度甲烷实验环境,定量检测分析降解过程中甲烷消耗和甲醛生成的一般规律。实验结果反映,在降解过程的前7 d,甲烷消耗和甲醛生成速率随着降解时间推移而增大,且甲烷消耗量大于甲醛生成量;甲烷消耗速率和甲醛生成速率在第7 d达最大,在8～14 d之间先有下降趋势,最后趋于平稳。     

基于瓦斯地质编图中煤层瓦斯含量与瓦斯涌出量关联特征的探讨

针对编制矿井瓦斯地质图中必须涉及的煤层瓦斯含量和回采瓦斯涌出量,结合淮北芦岭矿瓦斯预测工作的实际状况,深入探讨了二者之间的关联特征和数量关系,并对其在矿井瓦斯地质图中的合理展示方式进行了分析。     

蒋家河煤矿瓦斯地质因素及采煤工作面瓦斯防治措施

通过对蒋家河煤矿地质勘探数据和实际瓦斯监测资料的分析,初步总结了地质条件对该矿瓦斯分布的影响,并采用工作面上隅角布设风帘、压风管,相邻工作面采空区布设刚性抽放管路,增加工作面风量、相邻层施工高位钻场预抽和开采煤层施工交叉钻孔抽放等瓦斯综合防治措施,在蒋家河煤矿ZF1404工作面瓦斯治理中取得了良好的效果。     

不同煤阶煤对甲烷的吸附-扩散实验研究

为了研究甲烷在不同煤阶煤中的吸附、扩散特性及规律,进行了等温甲烷吸附解吸实验。选取新疆阜康矿区长焰煤、潞安高河矿区贫瘦煤2种煤,制成60~80目的煤样,在30℃恒定温度,相同的平衡压力条件下进行吸附扩散实验,对比分析研究甲烷在不同煤阶中的扩散量、扩散率、扩散系数的差异,并解释其产生差异的原因:相同条件下,阜康矿区长焰煤扩散量小于高河矿区贫瘦煤的扩散量,原因是吸附量与煤的比表面积有关,贫瘦煤中微孔和过渡孔发育,其比表面积比长焰煤的更大,有利于吸附的缘故;阜康矿区长焰煤扩散率大于高河矿区贫瘦煤的扩散率,原因是长焰煤中大孔和中孔所占比例大于高变质程度的贫瘦煤,孔隙连通性好、渗透性强,有利于甲烷的扩散;阜康矿区长焰煤扩系数大于高河矿区贫瘦煤的扩散系数;根据公式扩散系数与扩散率成正相关,其规律性与扩散率规律一致。     

瓦斯抑爆材料研究进展及瓦斯吸收剂初步研究

瓦斯抑爆材料作为瓦斯治理的辅助技术,在瓦斯爆炸发生后,可以降低瓦斯爆炸的危害。本文总结了瓦斯抑爆材料的研究进展,并提出以吸附降低瓦斯浓度的方式设计瓦斯抑爆材料的设想,并以甲烷作为瓦斯的模型气体,用顶空气相色谱法测定吸收液中甲烷的浓度,研究了3种吸收剂十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、土温80(Tween 80)对甲烷的吸收效果。结果表明三种吸收剂均对甲烷有一定吸收作用,且Tween 80的吸收效果最好。     

甲烷氧化菌应用于煤矿甲烷防治途径探讨

首先介绍了甲烷氧化菌分布、分类及降解甲烷的机理,然后介绍了国内外利用甲烷氧化菌降解煤矿甲烷的研究现状,最后探讨了利用甲烷氧化菌降解甲烷常用的方法及存在的问题。     

钻孔瓦斯流量法确定煤层渗透率和瓦斯压力的试验研究

针对煤矿生产实践中存在测定煤层渗透率和瓦斯压力难度大、准确率低的问题,依据煤层瓦斯径向流动原理,构建了用于确定煤层渗透率和瓦斯压力的理论和方法,并在五阳煤矿进行了不同钻孔直径和不同流量监测时间段的实测对比。结果表明:钻孔直径对煤层渗透率和瓦斯压力的计算值影响较小;瓦斯流量监测时间段对煤层渗透率和瓦斯压力的计算值影响较为显著,进行q-1-lnt图线性回归分析,为减少误差应选用钻孔施工5d后的流量数据;计算值与实测值相比误差较小,能够满足矿井瓦斯灾害预测和防治中对瓦斯基础参数的测定要求。     

基于煤体瓦斯含量对测定煤层瓦斯压力准确性分析

基于煤体的瓦斯含量,分析了测压室长度与封孔过程中瓦斯的释放量对测压准确性的影响,并依据理想气体状态方程与煤层瓦斯含量的朗格缪尔方程,推导出原始的煤层瓦斯压力与实际测出的煤层瓦斯压力、测压室长度以及封孔过程中瓦斯释放量的表达式,对实际测得的瓦斯压力进行了修正。经计算发现,测压室长度越长,封孔过程中瓦斯释放量越多,最终测定的瓦斯压力与煤层原始瓦斯压力偏差越大,在封孔过程中应尽量减小测压室的长度,加快封孔的速度。     

煤层气液化技术

本文在论述中国煤层气利用中存在的相关问题的基础上，重点阐述了煤层气液化的优点，煤层气液化技术的现状，以及国内相关机构在此方面所作的工作。     

不同瓦斯压力条件下含瓦斯煤的渗透特性试验研究

为探讨瓦斯压力对含瓦斯煤渗透特性的影响,通过含瓦斯煤的三轴剪切试验,获得试件在进行三轴渗流试验时始终处于稳定应力状态的轴向应力和围压的合理取值,在此基础上,以贵州松河煤矿8号煤为剖析对象,利用自主研制的出口压力可调的三轴渗透仪进行了有效应力和温度恒定、不同瓦斯压力条件下的三轴渗流试验。结果表明:当瓦斯压力恒定时,含瓦斯煤试件的抗剪强度随着围压的增加而增加;当有效应力、温度和试件两端压差恒定时,渗透率以指数关系随着间隙气压的增加而下降;当有效应力、温度和间隙气压恒定时,渗透率随着两端压差的增大而减少。试验结果为地面煤层气开发和井下瓦斯抽采提供了有力的技术支撑。     

异常区瓦斯涌出机理的分析与控制对策

本论文针对辛庄矿东翼三采区发生的特大恶性瓦斯爆炸事故,对瓦斯涌出异常机理进行了分析,所提出的控制对策可为同类矿区开采提供成功的借鉴。