本發明公開了一種液氮氣化循環后注高溫氮氣增加煤體透氣性的方法，在工作面巷道內施工瓦斯抽采鉆孔；通過磁化水注入管向瓦斯抽采鉆孔內注入磁化水，然后磁化水向瓦斯抽采鉆孔周圍的煤體內滲流；液氮罐內的液氮向瓦斯抽采鉆孔內注滿液氮；液氮凍結滲入煤體內的磁化水，并且氣化轉變為氮氣，使瓦斯抽采鉆孔內壓力升高；瓦斯抽采鉆孔內已氣化的氮氣進入氮氣加熱罐內被收集；重復上述凍融步驟，對瓦斯抽采鉆孔實施多次液氮氣化循環；氮氣加熱罐對其內部收集的氮氣進行加熱，使高溫氮氣注入瓦斯抽采鉆孔內，使高溫氮氣對煤體進行致裂。本發明先使煤體產生弱化區，然后在對煤體進行破裂增透，從而縮短氮氣的蓄熱時間，同時提高對煤體的增透范圍。

技術領域

本發明涉及一種采用氮氣增加煤體透氣性的方法，具體是一種液氮氣化循環后注高溫氮氣增加煤體透氣性的方法。

背景技術

我國煤層的構造復雜，滲透率普遍較低，許多高瓦斯煤體均屬于低透氣性煤體。同時隨著煤礦開采深度的逐步加大，應力的增高，進一步降低了煤體的透氣性。在透氣性差的礦井進行未卸壓煤體瓦斯預抽效果往往都不理想，增加煤體透氣性顯得尤為重要。目前，我國增加煤體透氣性過程中主要采用水力化措施，如水力壓裂、水力切割。采用水力化增透措施時，煤體被水浸泡后易泥化，從而造成堵塞瓦斯流動通道，并且受到水的表面張力限制其增透范圍有限；另外在進行水力化增透措施時，煤體起裂壓力要求至少為25 MPa，因此在高壓水作用下極易誘導煤與瓦斯突出，給煤礦高效生產帶來嚴重的安全隱患。

申請號為201210056438.2的中國專利公開了一種注溫度和壓力耦合作用下的氮氣增透抽采瓦斯的方法，該方法對增透孔注入溫度和壓力耦合作用下的氮氣，通過溫度和壓力耦合作用下氮氣的耦合作用，對煤體進行增透，具體原理為氮氣壓開煤體小尺度裂隙，使煤體中原始閉合裂隙展開裂隙進一步擴展，增透后氣體會通過裂隙通道排出煤體，該方法雖然不會堵塞瓦斯流動通道，但是在增加煤體透氣性的過程中，氮氣需要很長的蓄熱時間后才能導致煤體破裂而增透，另外其也存在注氣時間長、增透范圍有限的問題。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種液氮氣化循環后注高溫氮氣增加煤體透氣性的方法，先使煤體產生弱化區，然后在對煤體進行破裂增透，從而不僅大大縮短氮氣的蓄熱時間并減少注氣時間，同時有效提高對煤體的增透范圍。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種液氮氣化循環后注高溫氮氣增加煤體透氣性的方法，采用的氮氣增透裝置包括液氮罐、液氮量觀測儀、第一液氮輸送絕熱管、第一氮氣回流管、液氮緩沖罐、第二液氮輸送絕熱管、第二控制閥、封孔管連接裝置、氮氣加熱罐、第三控制閥、第二氮氣回流管、高溫氮氣注入管、第四控制閥、三通閥、回流口連接管、磁化水注入管和第五控制閥，液氮量觀測儀固定在液氮罐上，液氮罐的出口通過第一液氮輸送絕熱管與液氮緩沖罐的進口連通，液氮緩沖罐的回流口通過第一氮氣回流管與液氮罐的回流口連通，液氮緩沖罐的出口通過第二液氮輸送絕熱管及封孔管連接裝置與封孔管的進口連接，所述封孔管通過封孔段固定在瓦斯抽采鉆孔內，封孔管的管壁上開設有氮氣回流口和磁化水注入口，磁化水注入口與磁化水注入管的一端連通，氮氣回流口通過回流口連接管與三通閥其中一個端口連通，三通閥另外兩個端口分別通過第二氮氣回流管和高溫氮氣注入管與氮氣加熱罐的回流口和氮氣加熱罐的出口連通；第一液氮輸送絕熱管上設有第一控制閥，第二液氮輸送絕熱管上設有第二控制閥，第二氮氣回流管上設有第三控制閥，高溫氮氣注入管上設有第四控制閥，磁化水注入管路上設有第五控制閥；其工作時的具體步驟為：

A、在工作面巷道內根據煤體傾向施工向下的瓦斯抽采鉆孔；

B、采用高壓注漿法對瓦斯抽采鉆孔進行密封并設置封孔管，所述封孔管為液氮輸送專用管；

C、打開第五控制閥，通過磁化水注入管及封孔管向瓦斯抽采鉆孔內注入磁化水，磁化水的注入壓力為2～4MPa，持續時間為1～2h，然后磁化水向瓦斯抽采鉆孔周圍的煤體內滲流；