【技术实现步骤摘要】
一种基于多参数监测的液氮循环冷冲击增透方法
本专利技术涉及一种煤层增透方法，具体是一种基于多参数监测的液氮循环冷冲击增透方法。
技术介绍
我国煤矿高瓦斯煤层占50％～70％，随着开采深度的不断增加，煤层压力及瓦斯压力都在不断地增大，瓦斯问题日趋严重，瓦斯爆炸和瓦斯突出成为矿井安全生产亟待解决的难题。我国煤层又多为高瓦斯低透气性煤层，现有的水力压裂、水力割缝和预裂爆破等方法已不足以克服煤层瓦斯高吸附、低渗透性的问题，使得目前瓦斯抽采的浓度低、抽放量小，抽采效果不理想。目前液氮注井的方式因其冷冲击、相变气体膨胀力及水冰相变冻胀力的多重作用机制被广泛关注。但实际试验中发现，现有液氮注井方法及专利，均存在以下显著问题：由于液氮注井过程中存在剧烈的气化问题，液氮气化膨胀为21℃的纯氮气后会使其体积具有696倍的膨胀率，这就意味着在液氮注井初期，液氮还未流动到煤体位置处时钻孔已被升温气化的氮气充满且气压不断上升，钻孔内气压很快便达到几十个MPa，而液氮因其稳定性差又导致注井泵所能提供的有效压力和流速不高，与钻孔内生成的气体膨胀压相比相差...
【技术保护点】
1.一种基于多参数监测的液氮循环冷冲击增透方法，其特征在于，具体步骤为：/nA、在巷道内打设一个穿层钻孔，该钻孔穿过岩层伸入煤层内；/nB、采用水力割缝设备伸入穿层钻孔达到煤层内，以穿层钻孔为中心沿垂直于穿层钻孔的方向在煤层中等间距的割出多个圆盘形裂缝；/nC、将液氮注入管一端和泄压管一端伸入穿层钻孔达到煤层内，且液氮注入管一端安装带有光源的视频监控镜头；然后对穿层钻孔的岩层段进行封孔、且在穿层钻孔最靠近封孔段处设置质量传感器，泄压管另一端通过三通接头分别连接两个气体管路；两个气体管路上分别装有安全阀和球形阀门；在泄压管上装有气体监测装置；视频监控镜头、质量传感器和气体监测...
【技术特征摘要】
1.一种基于多参数监测的液氮循环冷冲击增透方法，其特征在于，具体步骤为：
A、在巷道内打设一个穿层钻孔，该钻孔穿过岩层伸入煤层内；
B、采用水力割缝设备伸入穿层钻孔达到煤层内，以穿层钻孔为中心沿垂直于穿层钻孔的方向在煤层中等间距的割出多个圆盘形裂缝；
C、将液氮注入管一端和泄压管一端伸入穿层钻孔达到煤层内，且液氮注入管一端安装带有光源的视频监控镜头；然后对穿层钻孔的岩层段进行封孔、且在穿层钻孔最靠近封孔段处设置质量传感器，泄压管另一端通过三通接头分别连接两个气体管路；两个气体管路上分别装有安全阀和球形阀门；在泄压管上装有气体监测装置；视频监控镜头、质量传感器和气体监测装置均与监测控制中心连接；所述气体监测装置由温度传感器、气体压力表和气体流量计组成；
D、将液氮注入管另一端与液氮泵连接，启动液氮泵并开启球形阀门，同时开启视频监控镜头、质量传感器和气体监测装置；液氮经过液氮注入管注入穿层钻孔，并进入各个圆盘形裂缝内，液氮气化吸热使煤体温度快速降低，煤体内的水分结冰膨胀对煤体施加结冰膨胀力致裂；同时气化后的氮气体积快速膨胀对煤体施加气体膨胀力致裂，穿层钻孔内的气压快速增大，氮气经过泄压管从球形阀门所处的气体管路排出穿层钻孔，从而降低穿层钻孔内的气压使液氮能持续注入；视频监控镜头实时拍摄监测穿层钻孔中液氮内部产生气泡大小及产生气泡的流动速率并反馈给监测控制中心存储；质量传感器实时监测穿层钻孔中液氮的质量损失速率并反馈给监测控制中心存储；气体监测装置实时检测泄压管内的气体压力、气体流量和气体温度并反馈给监测控制中心存储；
E、液氮持续注入至球形阀门所处的气体管路有液氮流出时，停止液氮泵并关闭球形阀门，设定安全阀的开启阈值，液氮在穿层钻孔内持续气化膨胀，对煤体施加气体膨胀力致裂，当穿层钻孔内的气压超过设定的开启阈值，则安全阀开启，此时穿层钻孔内的氮气从安全阀所处的气体管路排出穿层钻孔，从而使穿层钻孔内部的气压降低，当气压低于设定的开启阈值后安全阀关闭，此时液氮在穿层钻孔内持续气化膨胀，对煤体再次施加气体膨胀力致裂，直至穿层...
【专利技术属性】
技术研发人员：翟成，丛钰洲，陈振宇，曹俊文，林传兵，徐吉钊，孙勇，郑仰峰，唐伟，李宇杰，周震，
申请(专利权)人：中国矿业大学，山西西山煤电股份有限公司西铭矿，徐州海森德新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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