[发明专利]水力造穴、冷冻致裂和注热激励协同增透促抽方法

权利要求书

1.水力造穴、冷冻致裂和注热激励协同增透促抽方法，其特征在于：包括以下步骤，

（1）在工作面顺槽操控机械式钻机向煤体施工顺槽钻孔，各钻孔均平行布置，相邻两个钻孔之间的距离为7-10m，任意相邻两个钻孔分别命名为措施孔和抽采孔；

（2）对抽采孔进行水力造穴作业，水力造穴施工完毕后对钻孔采用常规的“两堵一注”工艺封孔，抽采孔的封孔段长度不小于8m；封孔材料凝固后，将抽采孔内的第一抽采管连接煤矿井下的抽采系统进行瓦斯抽采；

（3）将措施孔内的第二抽采管外端与第一注浆泵连接，启动第一注浆泵对措施孔周围煤体进行高压注水，注水的水压不小于10MPa；措施孔周围煤体在强大水压作用下产生大量孔隙及数条主裂缝，水体沿着这些孔隙、裂隙进入措施孔周边及深处煤体；

（4）高压注水结束后，断开第一注浆泵与措施孔内第二抽采管的连接，放出措施孔内积水，并将距孔口8m内的第二抽采管内壁清洗干净；此时，措施孔周围及深处煤体已充分湿润；

（5）将专用封孔器送入第二抽采管内预定深度，对第二抽采管进行封孔；

（6）将专用封孔器连接液氮供给系统，通过专用封孔器向措施孔内注入液氮使措施孔周围的煤体冻结；

（7）注氮结束后，在地温作用下液氮缓慢升华为氮气，氮气在此过程中邻近该措施孔的抽采孔一直在进行瓦斯抽采作业；升华后的氮气体积膨胀为注入液氮的500倍以上，在措施孔周围煤体形成强大的氮气分压压力，即高压区，而在抽采孔周围形成较低的瓦斯压力，即低压区；在措施孔与抽采孔间强大压差作用下，升华后的氮气可对煤体内的瓦斯进行有效置换和驱替，在邻近抽采孔抽采负压的作用下，将煤层瓦斯抽出，强化瓦斯抽采效果；

（8）液氮全部升华48h，将液氮供给系统与专用封孔器分离；再将氮气供给及加热系统与专用封孔器连接，氮气供给及加热系统将高温、高压氮气由专用封孔器注入到措施孔内；

（9）高温、高压的氮气对煤体进行高压注热，氮气的压力不小于2MPa；氮气在高压作用下向措施孔远处运移，运移过程中不断加热煤体，促进煤体瓦斯解吸，并热解煤体，增加煤体孔隙，提高煤体透气性，强化瓦斯抽采；同时邻近的抽采孔一直在正常瓦斯抽采，保证加热后煤体逸出气体被及时抽走，防止气体伤人；

（10）在向措施孔内注入高温、高压氮气对煤体加热4h后，停止煤体注热强化促抽工作，然后从第二抽采管内取出专用封孔器，下次继续复用该专用封孔器；

（11）将该措施孔内的第二抽采管连接抽采系统，进行瓦斯抽采工作，进一步强化瓦斯抽采效果。

2.根据权利要求1所述的水力造穴、冷冻致裂和注热激励协同增透促抽方法，其特征在于：专用封孔器包括水箱、第二注浆泵、注浆软管、第一囊袋、第二囊袋、中心注氮管和封孔管，中心注氮管和封孔管均平行于第二抽采管，第一囊袋和第二囊袋均同中心线固定设在中心注氮管上，第二囊袋位于第一囊袋内侧，封孔管的出口端穿过第一囊袋伸到第二囊袋内部，封孔管上开设有与第一囊袋内部连通的透孔，第二抽采管内部在第一囊袋和第二囊袋之间形成封闭腔，第二囊袋上设有单向阀，单向阀的进口与封闭腔连通，单向阀的出口位于第二囊袋的内侧，封孔管上在第一囊袋和第二囊袋之间设有爆破阀；中心注氮管、封孔管、单向阀与第二囊袋的连接处均密封连接，中心注氮管、封孔管与第一囊袋的连接处均密封连接；中心注氮管的外端部设有注氮阀，封孔管的外端部设有封孔阀；注浆软管两端分别与封孔管的外端和水箱连接，第二注浆泵设置在注浆软管上。

3.根据权利要求1所述的水力造穴、冷冻致裂和注热激励协同增透促抽方法，其特征在于：液氮供给系统包括液氮罐、注液软管和注液泵，注液软管两端分别与液氮罐和中心注氮管的外端连接，注液泵设置在注液软管上，液氮罐倒立设置在第一支架上，液氮罐的罐口处设有液氮开关阀。

4.根据权利要求1所述的水力造穴、冷冻致裂和注热激励协同增透促抽方法，其特征在于：氮气供给及加热系统包括氮气瓶、注热泵、氮气加热装置和注气软管，注气软管两端分别与氮气瓶和中心注氮管的外端连接，氮气加热装置和注热泵设置在注气软管上，氮气加热装置位于注热泵和氮气瓶之间，氮气瓶倒立设置在第二支架上，氮气瓶的罐口处设有氮气开关阀。