（1）基于部分微生物对煤分子结构的降解理论基础，开展了煤源微生物的分离提纯、定向驯化及与煤的混合实验。通过红外光谱实验，得到了微生物作用后煤分子结构的变化特征，确定了煤源驯化微生物对煤中羟基、脂肪烃、含氧官能团与芳香烃的作用规律。
（2）实验获得煤源驯化微生物处理后煤样XRD特征图谱，分析了微生物作用下其特征峰强度、峰位等变化，并计算了芳香层间距、延展度及煤化度等参数，定量分析了煤源驯化微生物对煤中晶体结构的影响。
（3）系统性分析了煤源驯化微生物对煤在氧化燃烧过程中不同发展阶段的质量变化趋势，确定了微生物对特征温度的调控能力。基于氧化动力学参数计算，明确了微生物作用对活化能及氧化活性的影响规律，阐明了微生物对煤氧化动力学反应过程的作用特性。
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煤矿采空区微生物驯化及抑制煤自燃特性
煤炭是我国重要的能源资源 ，需求量逐年上升。但因其特殊的物理化学性质，导致在开采、运输、储存过程以及采空区内都面临着较大的自燃风险。煤自燃是个极为复杂的氧化反应过程，因煤与氧气发生反应后，所释放的热量未能得到及时散失，积聚于煤体内部逐步引发燃烧现象。该过程不仅造成了不可再生资源的浪费，还会释放出大量有毒有害及温室气体，如CO2、CO、CH4等。在矿井工作面高浓度的CO会导致工作人员中毒窒息等现象。而释放出的SO2等硫化气体会与空气中的水蒸气结合，形成酸雨，损害土壤、植被等生态系统，对环境造成严重破坏。煤自燃不仅极大威胁着矿井人员的生命安全，还会严重影响煤矿周边的生态环境。因此，预防煤自燃发生对煤炭资源利用、环境保护及煤矿安全生产都具有重要的意义。
目前，煤自燃预防手段主要有注浆封堵、通风控制等物理方法，将煤与空气隔离，减少氧气供给，降低煤自燃的可能性。以及利用抑制剂等化学方法减少煤中活性基团，改变煤的化学性质，调节反应路径等方式，实现抑制煤自燃的目的。但在应用中物理隔绝方法具有一定的局限性且难以完全隔绝氧气；化学抑制剂成本较高且容易污染环境。因此，探索一种经济、环保且可持续的煤自燃防控技术十分必要。生物对煤的降解技术起源于1980年，随后便引起了国内外诸多学者的研究。煤具有较为复杂的分子结构，如芳香族、脂肪族以及硫、氮等各类原子。而微生物在生长代谢过程中，可以分泌出木质素酶、纤维素酶等降解煤中羧基、醚键等官能团，改变了煤的化学结构。生物降解过程中氧化还原及脱硫反应等，会去除掉煤中的S和N。细菌、真菌和藻类对煤具有较强的降解潜力。研究表明，部分细菌可生长于在煤的表面，并逐渐降解煤中有机物。白腐真菌分泌出的漆酶和锰过氧化酶等，可降解煤中的芳香结构及长链烃类化合物。而微藻在低温环境中对煤的降解能力表现出较高的稳定性，但目前微藻对煤降解效率等研究仍需进一步深入分析。YI等发现煤矿环境中存在的微生物对煤具有较强的降解能力，也发现了微生物可脱除煤中含硫结构，基于此类特性微生物在抑制煤自燃上表现出较大潜力。同时，煤源生物技术相对环保，在应用过程中产生毒类化学物质来污染环境的风险较小。且生物培养及应用成本较低，经驯化后源自煤矿中的微生物对采空区等环境具有更好的适应及繁殖能力，确保在复杂环境中微生物自身及代谢产物对煤结构作用能力的稳定性及持续性，因此生物技术在后续实际应用中具有较高的经济性。
由上述可知，诸多学者将生物对煤中化学结构的作用进行了分析与研究，但针对煤源微生物对其氧化特性的影响研究较少。因此，笔者基于生物对煤的降解特性，由煤中提纯微生物后在高浓度煤粉中进行驯化，开展驯化菌种与煤的混合试验，分析驯化煤源微生物对煤活性官能团、晶体结构和氧化特性的影响，探索微生物对煤自燃特性的内在影响机制。为发现新型抑制煤自燃的方法提供了设想。
图 1 驯化后的试验微生物
图 2 试验流程
图 3 试验煤样的FTIR结果
图 4 煤中官能团特征峰面积
图 5 试验煤的XRD谱图
图 6 生物作用煤的XRD图谱
图 7 试验煤样的TG–DTG曲线
图 8 试验煤样的动力学拟合结果
图 9 原煤的机理函数拟合关系
图 10 煤的机理函数拟合结果
图 11 微生物对煤结构的作用机理
邓军，男，1970年6月生，四川大竹人，教授，博士生导师，现任西安科技大学校长，陕西省工业过程安全与应急救援工程中心和煤火灾害防治重点实验室主任，西部煤矿安全教育部工程中心主任，国务院学位委员会安全科学与工程学科评议组成员，国家重大人才工程项目入选者，中国青年科技奖获得者，全球前2%顶尖科学家。兼任应急管理部消防救援局特约研究员、国家安全生产专家、中国煤炭工业劳动保护科学技术学会火灾防治专业委员会副主任委员等。
研究方向
主要从事煤火灾害防控理论与技术的研究与应用
主要成果
聚焦煤自然发火实质、煤自燃特征信息识别以及煤火灾害防控等关键科学问题，提出了煤自然发火基团突变理论，研发了煤自燃早期监测与智能预警技术，开发出系列防灭火材料及装备。先后承担或完成了国家重点研发计划、中澳国际科技合作等国家级项目20余项，以及50多项横向课题。相关成果已在新疆、陕西、内蒙古、宁夏等20多个省（市、自治区）以及孟加拉国孟巴矿灭火等国内外推广应用，其技术输出至俄罗斯、孟加拉、澳大利亚等国家，有力提升了国家煤炭安全开采技术水平。研究成果获国家科技进步二等奖2项、省部级科技进步一等奖8项，国家发明专利20余项，出版专著6部，发表论文200余篇。
来源：
邓军，张敏，易欣，等. 煤矿采空区微生物驯化及抑制煤自燃特性[J]. 煤炭学报，2025，50(1)：379−391.
DENG Jun，ZHANG Min，YI Xin，et al. Microbial acclimatization and inhibition of coal spontaneous combustion in coal mine goaf[J]. Journal of China Coal Society，2025，50(1)：379−391.
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