本论文研究高碳煤矸石填充到废弃矿井下与采残煤在微生物的作用下产生富含甲烷的生物气,将矿井下暂不可利用煤炭和煤矸石中的有机质经生物降解转化成可燃气,开辟了一条煤矸石利用的新途径。论文研究得出以下主要结论:(1)直接采用沼液厌氧富集液对煤和矸石矿井下生物降解影响不显著。(2)菌种选育试验表明土壤菌种预处理效果很好。最优条件为:煤和矸石质量比为2:8,菌液量20 ml/10 g,粒度<0.2 mm,作用时间30 d。(3)同时采用优势菌种预处理和添加氮源对质量比例2:8的煤和矸石进行改进试验,甲烷含量和有机质降解率大幅提高为53.64%、29.07%。(4)针对焦煤煤化度较高、难降解的特点展开研究,逐步摸索、改进,确定了最优试验流程:浸泡预处理-优势菌种预处理-外加氮源-厌氧发酵。生物降解试验后,测定了发酵液中盐类,发酵液和残渣中有害金属的含量,为防治地下水的二次污染提供了可靠的试验依据。发酵液中pH、硫酸盐、硝酸盐氮、氟离子均符合地下水Ⅲ类规定,氨氮浓度超过地下水V类标准,必须从外加氮源加以控制。发酵液中金属在优化条件下符合地下水Ⅲ类标准,残渣不具有危害性。因此,微生物降解虽会对地下水造成一定影响,但采取适当控制措施,可保证不破坏地下水的使用功能。