[实用新型]一种液氮汽化效应聚能致裂煤岩增透装置

说明书

本实用新型公开一种液氮汽化效应聚能致裂煤岩增透装置，该增透装置包括液氮注入系统、液氮汽化效应聚能系统和喷射系统；所述液氮注入系统包括液氮罐、液氮传输管路和液氮注入泵；液氮汽化效应聚能系统包括液氮注入管路和液氮汽化效应聚能管路，在液氮注入管路和液氮汽化效应聚能管路的连接处设置有第一开关阀门；在煤层和岩层上施工有钻孔，液氮汽化效应聚能管路的出口端伸入钻孔中，所述喷射系统设置在液氮汽化效应聚能管路的出口端；喷射系统包括喷射腔室，在喷射腔室与液氮汽化效应聚能管路的连接处设置有第二开关阀门，在喷射腔室上设置有喷嘴。本实用新型可提高对煤岩的致裂增透效果，进而提高瓦斯抽采效率，并提高矿井安全生产系数。

技术领域

本实用新型涉及高瓦斯煤矿低渗透性煤层增透领域，具体地说是涉及一种液氮汽化效应聚能致裂煤岩增透装置。

背景技术

目前，我国绝大部分高瓦斯和突出矿井所开采的煤层属于低渗煤层，透气性差，瓦斯抽采困难，效率偏低，严重制约了矿井安全生产。为增加煤储层透气性，常用的增透技术多为水力割缝、水力压裂、水力冲孔以及高压水射流割裂等水力化措施，浪费水资源且在水资源匮乏地区难以开展。

液氮作为一种超低温介质，温度为-196℃，且液氮遇热汽化膨胀可相变成696倍体积的气态氮气，因此在提高煤层的透气性方面有较好的应用前景。而且液氮冷浸致裂作为一种无水化增渗技术不仅可以有效的避免水锁效应，还具有节约水资源和对环境无污染等优点，因此在煤层气抽采中得到了一定的应用。然而目前多是采用直接向钻孔中注入高压液氮的方式，来使煤岩产生裂隙，虽可起到一定的致裂效果，但对煤岩的增透作用有限。

实用新型内容

基于上述技术问题，本实用新型提出一种液氮汽化效应聚能致裂煤岩增透装置。

本实用新型所采用的技术解决方案是：

一种液氮汽化效应聚能致裂煤岩增透装置，包括液氮注入系统、液氮汽化效应聚能系统和喷射系统；

所述液氮注入系统包括液氮罐、液氮传输管路和液氮注入泵，液氮罐通过液氮传输管路与液氮注入泵的进口端连接；

所述液氮汽化效应聚能系统包括液氮注入管路和液氮汽化效应聚能管路，液氮注入管路的进口端与液氮注入泵的出口端连接，液氮注入管路的出口端与液氮汽化效应聚能管路的进口端连接，在液氮注入管路和液氮汽化效应聚能管路的连接处设置有第一开关阀门；

在煤层和岩层上施工有钻孔，液氮汽化效应聚能管路的出口端伸入钻孔中，所述喷射系统设置在液氮汽化效应聚能管路的出口端；

喷射系统包括喷射腔室，喷射腔室与液氮汽化效应聚能管路相连通，在喷射腔室与液氮汽化效应聚能管路的连接处设置有第二开关阀门，在喷射腔室上设置有喷嘴。

优选的，在液氮汽化效应聚能管路上设置有用于对其内部压力实时监测的压力监测装置。

优选的，所述压力监测装置与控制装置连接，控制装置分别连接第一开关阀门和第二开关阀门。

优选的，所述第二开关阀门为仅能由液氮汽化效应聚能管路向喷射腔室流通的单向开关阀门。

优选的，在液氮注入泵的出口端还设置有液氮注入泵开关。

优选的，在液氮汽化效应聚能管路的外壁上，且对应岩层与煤层的交界处还设置有用于将钻孔与液氮汽化效应聚能管路的外壁之间间隙封堵住的封堵装置；在钻孔的末端且对应岩层的断面处还设置有封孔装置。

优选的，在液氮注入管路上还设置有泄压阀。

优选的，在液氮汽化效应聚能管路的外壁上还设置有加热装置。

优选的，所述喷嘴包括四个径向喷嘴和一个轴向喷嘴，且四个径向喷嘴沿喷射腔室的周圈均匀分布。

优选的，在液氮罐和液氮注入泵的底部均设置有移动滚轮。