煤矿采空区微生物驯化及抑制煤自燃特性
邓军1
张敏2
易欣1
白祖锦1
王彩萍1
王凯1
1.西安科技大学安全科学与工程学院,陕西西安 710054;陕西省煤火灾害防治重点实验室,陕西西安 7100542.西安科技大学安全科学与工程学院,陕西西安 710054
摘要：煤自燃的发生主要与煤炭的化学结构组成及其特性有关,而微生物对煤结构具有一定的作用能力.因此提出利用特定微生物对煤表面结构溶解-抑制煤自燃的思路,从褐煤中分离、提纯、定向驯化得到 2 种采空区煤源微生物,Aureobasidium pullulans(DA.pu)和 Staphylococcus petten-koferi(DS.pe),经处理煤样后,探讨煤源驯化微生物对煤低温氧化过程微观结构及氧化性能的影响特征.结果表明:不同微生物对煤活性结构作用效果具有差异性.DA.pu减少煤中羟基,但DS.pe却使羟基峰面积比例大幅增大.煤中的脂肪烃、含氧官能团面积比例均呈现出不同程度的减少.其中,DS.pe对煤中脂肪烃的破坏能力最强,可完全溶解—CH3,对芳醚键也具有较强的溶解能力,降低率高达66.37％.DS.pe将煤中芳香烃中四取代烃峰面积降为0,单取代烃的减少率达到了 58.52％.处理煤样的γ峰与002峰的峰面积,堆砌高度与芳香片层数均减小.综合微观结构的变化特征,DA.pu比DS.pe对结构参数作用能力更为显著.微生物作用延迟了煤样的临界温度T1,DA.pu将燃烧阶段的活化能增大了 4 428.11 J/mol,延缓了煤自燃发展进程.微观结构及氧化性能的表现一致,表明DA.pu抑制能力更强.这是由于微生物能够有效的溶解煤分子结构,降低煤分子的反应活性,使得煤的反应活化能增加,氧化性能降低.该研究结果为探索煤矿采空区微生物驯化及抑制煤自燃的设想提供了理论依据.
关键词：煤自燃微生物驯化官能团结构参数
分类号：TD752(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(52274225)陕西省科技厅创新团队建设资助项目(2024RS-CXTD-52)
论文发表日期：2025-01-27
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 379-391 )
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