【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及瓦斯防治，具体为一种生物降解煤基质增加煤孔隙直接测试方法。
技术介绍
1、做好瓦斯防治工作始终是煤矿安全生产工作的重中之重。煤中复杂的多尺度孔隙结构是瓦斯赋存的空间和运移的通道，煤中的孔隙发育有助于甲烷在不同孔隙中的运移和渗流，对瓦斯治理与瓦斯资源化利用具有重要意义。
2、根据文献报道，目前微生物增产煤层甲烷实验研究的原理、机理、以及室内培养实验，主要是煤粉浸泡在营养液中进行，与煤矿现场条件不吻合，达不到原位模拟效果。因此有必要提供一种高度相似模拟煤层微生物降解代谢增加孔隙的培养测试方法，能直接测试出煤中残存瓦斯含量以及微生物作用下孔隙发育。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种生物降解煤基质增加煤孔隙直接测试方法，用于解决现有技术中难以精准测试微生物作用下煤体孔隙发育情况的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种生物降解煤基质增加煤孔隙直接测试方法，包括以下步骤：
3、s1、从煤层样本中筛选出煤有机物分解高效菌株，并将功能菌株在培养液中混合、扩大培养，以获取功能菌群混合培养液；
4、s2、将培养液、粉状煤样与粉末粘合剂混合均匀，并将混合物通过3d打印制成圆柱形标准煤柱样本，随后对柱状煤样进行核磁共振扫描，以获取柱状煤样的原始孔隙发育情况；
5、s3、将柱状煤样置于透明、密封的厌氧培养箱中培养，第30天、60天分别测试一次培养箱中甲烷含量，第90天测试培养箱中甲烷含量，并取出柱状
6、其中，步骤s1具体流程为：
7、s11、通过煤矿井下钻孔取原煤层中粉状煤样。
8、s12、将粉状煤样置于灭菌后的功能微生物选择性培养基中富集培养48小时，获取含菌培养液；
9、功能微生物选择性培养基配方包括k2hpo40.4 g/l、mgcl20.1 g/l、kh2po40.2g/l、蛋白粉1.0g/l、nh4cl 1.0g/l、半胱氨酸0.5g/l、na2s 0.2g/l、nahco32 g/l、乙酸纳0.5g/l、甲酸钠0.5g/l。
10、s13、取含菌培养液进行梯度稀释10-1至10-9倍，并从中选取10-7、10-8、10-9三个梯度稀释菌液进行平板涂布试验，挑取平板上单一菌落，通过16srdna基因测序鉴定单菌株微生物菌属，选择性筛选出具有降解有机质的几种功能菌株进行混合培养；
11、筛选的高效混合菌群落组成包括醋杆菌属、芽孢杆菌属、乳酸菌属和梭菌属，这些菌群能够分解煤中的纤维素、半纤维素、木质素、脂肪酸、碳水化合物等大分子化合物。
12、s14、功能菌株进行扩大培养后形成功能菌群混合培养液。
13、步骤s2具体流程为：
14、s21、选取目标煤层煤样研磨后过筛，以获取煤粉样本；
15、其中，目标煤层煤样研磨后采用80目筛网进行过筛。
16、s22、将煤粉样本、功能菌群混合培养液与粉末粘合剂混合均匀；
17、其中，煤粉样本、功能菌群混合培养液与粉末粘合剂的质量比为80：12：8。
18、s23、将步骤s22中的混合物通过3d打印制成多个圆柱形标准煤柱样本；
19、其中，制成的柱状煤样的尺寸为直径50mm，高100mm。
20、s24、采用核磁共振仪或者声发射装置测试柱状煤样的孔隙特征，以筛选出三个孔隙发育程度相似的柱状煤样，并记录这三个柱状煤样的原始孔隙特征。
21、步骤s3具体流程为：
22、s31、将所述步骤s24中筛选的三个柱状煤样置于透明、密封、恒温(35℃)的厌氧培养箱中；
23、其中，培养选取35℃模拟某矿区煤层温度，该温度根据目标煤层温度调整。
24、s32、采用氮气置换厌氧培养箱中的空气后通入甲烷，并检测通入的甲烷含量(q0)，通入的甲烷含量计算值w0＝99.99％·q0；
25、向厌氧培养箱内通入甲烷时，当厌氧培养箱内压力为0.3mpa时停止进气，由于我国大部分瓦斯煤层气体压力在0.1～0.5mpa，因此，本方法取大多数矿井煤层气体压力平均值0.3mpa。
26、s33、柱状煤样在厌氧培养箱中培养第30天、60天、90天时分别通过氮气置换厌氧培养箱中的气体，并对抽出的气体分别通过气相色谱仪进行检测甲烷含量，以获取厌氧培养箱中三个阶段的甲烷含量(w1、w2、w3)。
27、s34、根据上述检测的甲烷含量数值计算出煤粉中残存甲烷量(w残)；
28、其中，w残＝w1+w2+w3-w0
29、式中：w残——煤样中残存的瓦斯量，单位为ml；
30、w0——初始通入培养箱的甲烷含量，单位为ml；
31、w1——第30天培养箱中的甲烷含量，单位为ml；
32、w2——第60天培养箱中的甲烷含量，单位为ml；
33、w3——第90天培养箱中的甲烷含量，单位为ml。
34、s35、采用核磁共振仪或者声发射装置测试培养90天后的柱状煤样的孔隙特征。
35、s36、对比柱状煤样培养前、后两次测得的孔隙发育情况，并计算出在微生物作用下培养周期为90天的柱状煤样的孔隙增加量。
36、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
37、本专利技术涉及的一种生物降解煤基质增加煤孔隙直接测试方法可模拟煤层中微生物降解作用下次生生物气生成过程，并可以直接测试微生物代谢对煤基质孔隙发育的影响，证明煤层微生物能够促进煤层瓦斯解吸-扩散-渗流，增加煤储层的渗透性；可以为煤层瓦斯高效抽采与瓦斯事故预防提供科学数据支撑。
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1.一种生物降解煤基质增加煤孔隙直接测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种生物降解煤基质增加煤孔隙直接测试方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
3.根据权利要求2所述的一种生物降解煤基质增加煤孔隙直接测试方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
4.根据权利要求3所述的一种生物降解煤基质增加煤孔隙直接测试方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
5.根据权利要求2所述的一种生物降解煤基质增加煤孔隙直接测试方法，其特征在于：所述步骤S12中功能微生物选择性培养基配方包括K2HPO40.4g/L、MgCl20.1 g/L、KH2PO40.2g/L、蛋白粉1.0g/L、NH4Cl 1.0g/L、半胱氨酸0.5g/L、Na2S 0.2g/L、NaHCO32 g/L、乙酸纳0.5g/L、甲酸钠0.5g/L。
6.根据权利要求2所述的一种生物降解煤基质增加煤孔隙直接测试方法，其特征在于：所述步骤S13中筛选的高效混合菌群落组成包括醋杆菌属、芽孢杆菌属、乳酸菌属和梭菌属。
7.根据权利要求4所述的一种生
8.根据权利要求4所述的一种生物降解煤基质增加煤孔隙直接测试方法，其特征在于：所述步骤S24、步骤S35中采用核磁共振仪或者声发射装置中的一种来测试柱状煤样的孔隙特征。
9.根据权利要求3所述的一种生物降解煤基质增加煤孔隙直接测试方法，其特征在于：所述步骤S21中目标煤层煤样研磨后采用80目筛网进行过筛。
10.根据权利要求3所述的一种生物降解煤基质增加煤孔隙直接测试方法，其特征在于：所述步骤S22中煤粉样本、功能菌群混合培养液与粉末粘合剂的质量比为80：12：8。
...【技术特征摘要】
1.一种生物降解煤基质增加煤孔隙直接测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种生物降解煤基质增加煤孔隙直接测试方法，其特征在于，所述步骤s1包括：
3.根据权利要求2所述的一种生物降解煤基质增加煤孔隙直接测试方法，其特征在于，所述步骤s2包括：
4.根据权利要求3所述的一种生物降解煤基质增加煤孔隙直接测试方法，其特征在于，所述步骤s3包括：
5.根据权利要求2所述的一种生物降解煤基质增加煤孔隙直接测试方法，其特征在于：所述步骤s12中功能微生物选择性培养基配方包括k2hpo40.4g/l、mgcl20.1 g/l、kh2po40.2g/l、蛋白粉1.0g/l、nh4cl 1.0g/l、半胱氨酸0.5g/l、na2s 0.2g/l、nahco32 g/l、乙酸纳0.5g/l、甲酸钠0.5g/l。
6.根据权利要求2所述的一种生...
【专利技术属性】
技术研发人员：柳炳俊，王俊煜，丰安祥，陈建，薛生，张迅，周天尧，王跃武，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：
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