(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210671471.X (22)申请日 2022.06.15 (71)申请人 太原理工大 学 地址 030024 山西省太原市迎泽西大街79 号 (72)发明人 郭红光　高龙珍　李治刚　 (74)专利代理 机构 太原晋科知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 14110 专利代理师 杨斌华 (51)Int.Cl. E21F 5/00(2006.01) C12N 1/20(2006.01) C12N 13/00(2006.01) C12R 1/125(2006.01) C12R 1/38(2006.01)C12R 1/01(2006.01) C12R 1/06(2006.01) C12R 1/07(2006.01) C12R 1/11(2006.01) C12R 1/02(2006.01) (54)发明名称 一种采空区遗 煤自燃的生物防治方法 (57)摘要 本发明的目的在于提供一种采空区遗煤自 燃的生物防治方法， 属于矿井采空区防灭火技术 领域， 本发明将微生物耗氧、 噬甲烷、 排二氧化碳 的特性与磁场活化处理有机结合， 以随采随注的 方式将好氧与兼性厌 氧细菌、 兼性厌氧甲烷氧化 菌混合菌剂注入采空区氧化带， 并通过磁场处理 提高微生物代谢速度， 实现采空区氧气和甲烷的 快速去除和二氧化碳的快速产生， 切断煤自燃 反 应链， 缩短采空区氧化带维持时间， 有效防止采 空区遗煤自燃。 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 CN 114961829 A 2022.08.30 CN 114961829 A 1.一种采空区遗煤自燃的生物防治方法， 其特征在于： 分离、 培育好氧细菌、 兼性厌氧 细菌以及兼性厌氧甲烷氧化菌功 能菌群， 以一定比例混合功能菌群得到混合菌剂， 用低频 磁场处理混合菌剂， 通过随采随注的方式将混合菌剂注入采空区氧化带， 以快速消 耗氧气 和甲烷煤自燃活性气 体、 快速生成二氧化碳煤自燃惰性气 体， 切断煤自燃 反应链， 缩短采空 区氧化带维持时间， 有效防止采空区遗 煤自燃。 2.根据权利要求1所述的一种 采空区遗煤自燃的生物防治方法， 其特征在于： 所述好氧 细菌和兼性厌氧细菌的培养采用以煤为唯一碳源的培养基， 兼性厌氧甲烷氧化菌采用以体 积浓度为6%的 甲烷为唯一碳源的培 养基， 按体积比1:9的比例， 将菌液和培 养基混合均匀。 3.根据权利要求1所述的一种 采空区遗煤自燃的生物防治方法， 其特征在于： 所述培养 基包括3.35g/L的KCl、 1.40g/L的CaCl2·2H2O、 27.50g/L的MgCl2·2H2O、 1.40g/L的K2HPO4、 34.50g/L的MgS O4·7H2O、 1.00g/L的g/L的N aCl、 2.50g/L的NH4Cl以及10.00g/L的酵母提取 物。 4.根据权利要求1所述的一种 采空区遗煤自燃的生物防治方法， 其特征在于： 所述好氧 细菌为能够利用煤中有机质在有氧 条件下代谢产物为 二氧化碳的一种或几种好氧菌； 所述兼性厌氧细菌为 能够兼性厌氧以煤 中有机质为碳源快速生长， 代谢产物为二氧化 碳的一种或几种细菌； 所述兼性厌氧甲烷氧化菌为可在有氧、 低氧或无氧条件下以甲烷为碳源快速生长的一 种或几种菌 。 5.根据权利要求4所述的一种 采空区遗煤自燃的生物防治方法， 其特征在于： 所述好氧 细菌包括枯草芽孢杆菌、 假单孢菌、 不动杆菌属、 节杆菌、 短短芽孢杆菌和土壤短芽孢杆菌 中的任意一种； 所述兼性厌氧细菌包括土芽孢杆菌、 草螺菌、 球红假单胞菌、 多粘类芽孢杆 菌、 侧孢短芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌中的任意一种； 所述兼性厌氧甲烷氧化菌包括甲基球 菌、 甲基单 胞菌、 嗜甲基菌属 和醋杆菌中的任意 一种。 6.根据权利要求1所述的一种 采空区遗煤自燃的生物防治方法， 其特征在于： 所述混合 菌剂为将好氧细菌、 兼性厌氧细菌和兼性厌氧甲烷氧化菌 分别进行扩大培养至菌体浓度为 109‑1010cfu/ml， 按生物量比例5:3:2配制。 7.根据权利要求1所述的一种 采空区遗煤自燃的生物防治方法， 其特征在于： 所述好氧 细菌和兼性厌氧细菌采用分离或富集自煤或矿井水中的本源菌， 或从稻田、 废水处理厂兼 具好氧和厌氧 条件的生 境中分离或富 集获得； 兼性厌氧甲烷氧化菌从煤矿周边土壤、 矿井水中分离获得， 或以稻田、 湿地存在兼性厌 氧甲烷氧化菌的生 境中分离获得。 8.根据权利要求1所述的一种 采空区遗煤自燃的生物防治方法， 其特征在于： 所述混合 菌剂注入 采空区氧化带， 包括如下步骤： （1） 预先测定氧化带间距： 在工作面开采初期， 利用束管监测系统， 预先对工作面 “三 带”进行测定， 测定采空区氧化带距工作面的距离为L 1~L2 m， 所述三带包括散热带、 氧化带 和窒息带； （2） 注入系 统设备布置： 所述注入系 统包括布置在进风巷的菌液储罐、 培养液储罐、 混 合菌剂储罐、 磁化装置以及压力泵， 菌液储罐和培养液储罐 的出口分别与混合菌剂储罐 的 入口连接， 混合菌剂储罐通过磁化装置与压力泵连接， 混合菌剂储罐跟磁化装置的顶部相权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114961829 A 2连接， 压力泵和 磁化装置的底部连接， 压力泵的出口连接有管道， 管道的末端设有喷射器， 菌液储罐 数量为三个； 随着工作面推进， 管道便进入 采空区内部； （3） 启动注入系统： 通过预埋好的管道将混合菌剂以随采随注 的方式注入采空区氧化 带， 便于混合菌剂在氧化带 形成初期即可发挥作用， 缩短氧化带维持时间； A.在工作面预埋管道 Ⅰ和布置其 他注入系统设备； B.在磁化装置内充满混合菌液， 启动磁化装置、 设定磁化 参数； C.调节混合菌剂流入和流出磁化装置的速率， 使得流出的混合菌剂经过最优磁化处 理； D.当工作面推进L1 m 后， 打开管道 Ⅰ阀门， 由管道 Ⅰ开始向采空区氧化带注混合菌剂； E.当工作面推进 （L2－L1） m后， 在工作面预埋管道 Ⅱ； F.当工作面推进 L2m后， 管道 Ⅰ位于氧化带与窒息 带交界处， 管道 Ⅱ位于散热带与氧化带 交界处， 此时， 关闭管道 Ⅰ阀门， 打开管道 Ⅱ阀门， 由管道 Ⅱ开始向采空区氧化带注混合菌 剂； G.如此循环， 直至 工作面采完为止 。 9.根据权利要求8所述的一种 采空区遗煤自燃的生物防治方法， 其特征在于： 所述磁化 装置的磁场强度可调节范围为2~2000mT， 一次处 理时间范围为3 ‑300min。 10.根据权利要求8所述的一种采空区遗煤自燃的生物防治方法， 其特征在于： 所述混 合菌剂的注入量 为1m2采空区面积注入10 00ml混合菌剂。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114961829 A 3