静磁场协同微生物降解烟煤孔隙结构演化及甲烷促解机制
薛生1
张迅2
柳炳俊3
陈瑞锋4
蒋祥卿5
周天尧2
成棵杨2
1.安徽理工大学深部煤矿安全开采与环境保护全国重点实验室,安徽淮南 232001;安徽理工大学安全科学与工程学院,安徽淮南 2320012.安徽理工大学安全科学与工程学院,安徽淮南 2320013.安徽理工大学深部煤矿安全开采与环境保护全国重点实验室,安徽淮南 2320014.晋能控股煤业集团轩岗煤电有限责任公司,山西原平 0341005.青海省能源发展(集团)有限责任公司,青海西宁 810000
摘要：为探究静磁场协同微生物作用下烟煤煤体孔隙结构演化特征及甲烷促解机制,研究在常规厌氧培养体系基础上增设高低强度磁场处理组(0、20、40 mT),系统开展实验室甲烷析出速率试验、16SrRNA高通量测序、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜试验(SEM)和低温液氮吸附-脱附试验(BET).结果表明:20 d培养周期中,低磁场厌氧培养组(20 mT)的析出甲烷速率最高,为4.61 μmol/(g·h),较普通培养组提高了 2.73倍;属水平群落分析显示,低磁场处理显著富集Clostridium_sensu_stricto_1菌种,丰度较对照组提升15％,乙酸营养性产甲烷古菌Methanosare-cina占比达76％;功能基因注释指出,低磁场组脂肪酸代谢、甲烷代谢和苯甲酸代谢通路表达显著增强;红外光谱数据显示,静磁场的加入增加煤中脂肪类官能团—CH、—CH2、—CH3的占比,提高微生物作用位点数量,从而提高煤中原位微生物分解每种有机质速率;煤液氮吸附数据表明,低磁场组的氮气吸附量为原煤的2.25倍、普通培养组的1.48倍,微孔孔容占比达到76.68％,分形维数亦明显增大,孔隙结构趋于复杂;辅助SEM电镜观察煤样表面显示,在低磁场组表面可见更明显的煤体褶皱,且在同倍数下可见细菌附着,相比于其他组煤样,煤样裂隙发育更明显.研究结果揭示了煤样在不同静磁场强度影响下微生物菌群演变和孔隙结构的变化规律,以期为煤层瓦斯高效开采提供理论依据.
关键词：烟煤静磁场微生物群落结构孔隙特征官能团促解甲烷
分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家重点研发计划(2023YFC3009002)青海省能源发展(集团)有限责任公司资助项目(2024-JS-09)焦家寨煤矿松软厚煤层瓦斯增透技术资助项目(MYXGJJZKJSFW20240063)
论文发表日期：2026-01-31
在线出版日期：2026-03-27（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 448-460 )
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