一种利用甲烷氧化菌处理掘进工作面局部瓦斯积聚的方法

摘要

一种利用甲烷氧化菌处理掘进工作面局部瓦斯积聚的方法，属于煤矿局部瓦斯防治技术领域，是通过将甲烷氧化菌菌液和黄泥混合通入空气形成三相粘稠状态后涂抹在瓦斯积聚处的煤壁上，同时在局部瓦斯涌出过量处钻瓦斯积聚孔，并制作菌液承载架，在孔内涂抹三相菌液，在菌液承载架的菌液槽中加入甲烷氧化菌菌液，多梯度处理局部瓦斯积聚的问题。该方法弥补了现有生物处理煤矿瓦斯的不足，同时又具有较大的创新，适用于煤矿现场的应用。

权利要求

1.一种利用甲烷氧化菌处理掘进工作面局部瓦斯积聚的方法，其特征在于包括以下步骤：S101：在掘进工作面上方钻孔；S102：制作菌液承载架；S103：将甲烷氧化菌菌液和黄泥混合成粘稠状，并通入空气，形成三相状态；S104：将形成三相状态的混合物均匀涂抹于掘进工作面上方的冒落区和钻好的瓦斯积聚孔的内部孔壁和孔的底面上，使混合物稳定依附于煤壁上；S105：用不锈钢钉固定承载固定架，并将菌液槽放在承载固定架上，并在槽中加入甲烷氧化菌菌液；S106：从涂抹混合物完成开始计时，96小时后，更换菌液槽中的菌液和冒落空洞内及瓦斯积聚孔内菌液和黄泥的混合物。

说明书

一种利用甲烷氧化菌处理掘进工作面局部瓦斯积聚的方法

技术领域

[0001] 本方法属于煤矿局部瓦斯防治技术领域，利用微生物的特性，与工程实际相结合，解决掘进工作面局部瓦斯积聚的问题，是对现有煤矿局部瓦斯防治技术的一种创新。

背景技术

[0002] 现有掘进工作面中防治局部瓦斯积聚的方法多使用钻孔抽放瓦斯、局部引风、充填法等技术手段，但钻孔抽放瓦斯和局部通风需要敷设较多的管线，并且需要对其进行时时检查、调试、维护，充填法只是使用沙土充填瓦斯易于积聚的地点，只是被动消除瓦斯积聚的条件，而利用甲烷氧化菌的生物防治技术可以无需设置复杂的线路和昂贵的设备，同时可以通过发生生化反应，直接将甲烷氧化为二氧化碳惰性气体，属于主动消灭甲烷的技术手段。现有的生物防治技术有两大类，一类为将甲烷氧化菌直接涂抹于煤壁上，但由于菌液的流动性使得处理效果不佳，且细菌的有效存活时间短，菌液浪费严重；另一类为使用专用设备培养并承载细菌，放置在矿井内需要处理瓦斯的位置，虽然使得细菌存活时间大大延长，但该方法使用的设备成本较为昂贵，且由于瓦斯密度小的特点，瓦斯常积聚于矿井巷道上方，专用的细菌培养及承载设备难以处理掘进工作面上方积聚的瓦斯，因而这种方法处理效果并不理想。

发明内容

[0003] 本发明提出了一种利用甲烷氧化菌处理掘进工作面局部瓦斯积聚的方法，将菌液和黄泥混合，同时通入空气，形成粘稠状的三相状态，黄泥的存在减少了菌液的流动性，使得菌液能稳定依附在煤壁上，气体的存在提供了甲烷氧化菌生长所需的氧气，同时增大了甲烷氧化菌和甲烷气体的接触面积。将混合的三相菌液涂抹于瓦斯积聚处，甲烷氧化菌借助黄泥生长蔓延进入煤体裂隙中氧化甲烷，生成二氧化碳稀释积聚处的瓦斯。同时在局部瓦斯涌出较多处，在其周边钻瓦斯积聚孔，孔内涂抹三相菌液，并制作菌液承载架，固定在顶板煤壁上，承载架中的菌液槽中加入甲烷氧化菌菌液，通过瓦斯积聚孔内和菌液承载架菌液槽中的甲烷氧化菌处理聚集的瓦斯。该方法利用了生物处理技术，并与工程现场实际相结合，可以经济有效地解决掘进工作面上方瓦斯积聚的问题，对煤矿利用生物处理瓦斯的实际应用有重要意义。

[0004] 一种利用甲烷氧化菌处理掘进工作面局部瓦斯积聚的方法，包括以下步骤：

[0005] S101：在掘进工作面上方钻孔。

[0006] S102：制作菌液承载架。

[0007] S103：搅拌菌液和黄泥制成混合物。

[0008] S104：将混合物均匀涂抹于掘进工作面上方的冒落区和钻好的瓦斯积聚孔的内部孔壁和孔的底面上，使混合物稳定依附于煤壁上。

[0009] S105：用不锈钢钉固定承载固定架，并将菌液槽放在承载固定架上，并在槽中加入甲烷氧化菌菌液。

[0010] S106：从涂抹混合物完成开始计时，96小时后，更换菌液槽中的菌液和冒落空洞内及瓦斯积聚孔内菌液和黄泥的混合物。

附图说明

[0011] 图1是菌液承载架立体视图

[0012] 图1中包括：1—承载柱、2—固定板、3—固定孔、4—荷载板、5—搭接板、6—圆柱形槽

具体实施方式

[0013] S101步骤包括以下内容：在瓦斯易于积聚处的上方煤壁处，用白色粉笔画一个边长为16cm的正方形，四个顶点顺时针依次记为点G、H、I、J。用白色粉笔连接正方形GHIJ的对角线，相交于点L。所钻孔的特征为：用煤矿潜孔打钻机在点L处进行钻圆柱体孔，以点L为孔的圆形面圆心，孔的直径在80mm至10mm之间，孔深在100mm至120mm之间，相邻孔的距离应在100mm至150mm之间，孔顶部面的倾角应小于5度。孔的侧面与顶面的夹角应在85度至95度之间。

[0014] S102步骤中所述的菌液承载架包括承载固定架和菌液槽E、菌液槽F。承载固定架包括固定板A、承载柱(B1、B2、B3、B4)、荷载板(C1、C2、C3、C4、D1、D2、D3、D4)。固定板A的特征为22cm×22cm×2mm的薄不锈钢板，承载柱(B1、B2、B3、B4)的特征为直径1cm，长20cm的长条状不锈钢细棒，荷载板(C1、C2、C3、C4、D1、D2、D3、D4)的特征为3cm×3cm×2mm的薄不锈钢板。

[0015] S102步骤中所述的固定板A的大小为22cm×22cm的面记为板面A1，用于焊接承载柱(B1、B2、B3、B4)，与板面A1相对的一面记为板面A2。在板面A1上连接两条对角线，交于点P，以点P为圆心，5cm为半径切割掉一个圆形板。在板面A1上距每条边5cm处用白色粉笔画线，共有四个交点，顺时针依次为点X1、X2、X3、X4。在板面A1上距每条边3cm处用白色粉笔画线，共有四个交点，顺时针依次为点Y1、Y2、Y3、Y4。以点Y1为圆心，4mm为半径，钻一个贯通面A1、A2的孔，记为固定孔Z1。同理，在点Y2、Y3、Y4处各钻一个孔，顺时针依次记为固定孔Z2、Z3、Z4。

[0016] S102步骤中所述的承载柱(B1、B2、B3、B4)，将承载柱B1垂直焊接于X1点，使得承载柱B1的轴线通过X1点，且轴线与板面A1垂直。同理，将承载柱B2、B3、B4分别焊接于点X2、X3、X4，使得承载柱B2、B3、B4的轴线分别通过点X2、X3、X4，且轴线与板面A1垂直。

[0017] S102步骤中所述的荷载板(C1、C2、C3、C4、D1、D2、D3、D4)，用粉笔在承载柱B1的中点处标记，该点记为K1，在与承载柱焊接于固定板A端相对的另一端的端点记为K2，荷载板C1的一个顶点记为01，将荷载板C1的点O1与承载柱B1的点K1焊接在一起，使得承载柱B1的轴线垂直于荷载板C1，荷载板D1的一个顶点记为02，将荷载板D1的点02与承载柱B1的点K2焊接在一起，使得承载柱B1的轴线垂直于荷载板D1。同理，将荷载板C2、D2焊接于承载柱B2上，将荷载板C3、D3焊接于承载柱B3上，将荷载板C4、D4焊接于承载柱B4上。

[0018] S102步骤中所述的菌液槽E由搭接板M、圆柱形槽N焊接在一起组成。搭接板M的特征为10cm×10cm×2mm，用粉笔连接搭接板M的两条对角线，并交于点Q，以点Q为圆心，3.5cm为半径，切割掉一个圆柱板，形成一个圆柱形大孔。圆柱形槽N从槽外部测量的特征为高2cm，底面半径4cm，槽侧壁和槽底板厚度均为2mm。将圆柱形槽N的开口端焊接在搭接板M圆柱形大孔的孔周边，使圆柱形槽N的和搭接板M的上表面平齐。同理，可制成菌液槽F。

[0019] S103步骤包括以下内容：所述的黄泥应在干燥不含水条件下，即经过烘干箱105±2度烘干至恒重后，经80目的筛子筛选，将小于80目的黄泥用于混合菌液。将甲烷氧化菌菌液和黄泥以一定体积比倒入容器中进行搅拌，混合均匀后，要求能形成粘稠状态，用打气装置向甲烷氧化菌菌液和黄泥混合物中通入空气，最终应形成三相稳定状态。

[0020] S105步骤包括以下内容：所述的4个不锈钢钉特征需满足直径在3mm至4mm间，且钉帽必须大于5mm，钉身有效长度大于5cm。用1个不锈钢钉通过承载固定架的固定孔Y1钉在煤壁上，使得钢钉的轴线通过在步骤一中所画的点G，且不锈钢钉的轴线垂直于正方形GHIJ所在的平面。同理，用钢钉分别通过固定孔Y2、Y3、Y4钉在点H、I、J。将菌液槽E水平放在荷载板C1、C2、C3、C4上，菌液槽F水平放置在荷载板D1、D2、D3、D4上，并在菌液槽E、菌液槽F中加入步骤S103所获得的菌液，使得菌液的深度在1.5±0.2cm之间。

[0021] 本文中所描述的是对一种利用甲烷氧化菌处理掘进工作面局部瓦斯积聚的方法的说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。