[发明专利]一种微波液氮协同冻融煤层增透方法

摘要

一种微波液氮协同冻融煤层增透方法，向煤层施工一个冻融钻孔，并在冻融钻孔两侧施工两个瓦斯抽采钻孔。将微波天线、同轴波导、注水管和液氮管一起送入冻融钻孔内；首先，打开注水泵，向冻融钻孔内注水；然后，打开液氮泵，向冻融钻孔内注液氮，将孔内水冻结为冰，致裂煤层；最后，打开微波发生器，产生的微波通过矩形波导、波导转换器、同轴波导到达微波天线并由微波天线向冻融钻孔辐射，使孔内的冰快速消融并气化，高温高压水蒸气继续致裂煤层，瓦斯在高温下不断解吸并沿着煤中裂隙涌向瓦斯抽采钻孔。本发明将微波辐射与液氮冻融相结合，大大提高了煤层孔隙率、渗透率，促进了瓦斯解吸，从而大幅度提高了瓦斯抽采效果，具有广泛的实用性。

主权项

1.一种微波液氮协同冻融煤层增透方法，其特征在于，将微波辐射与煤层冻融相结合，在煤层冻结致裂后，利用微波辐射加热煤层，使冰迅速消融并气化，高温高压水蒸气继续致裂煤层，瓦斯在高温下不断解吸，消除了水锁效应，提高了煤层孔隙率、渗透率，促进了瓦斯解吸，从而提高了瓦斯抽采率，具体步骤如下：a、在巷道内向煤层（1）施工一个冻融钻孔（2），并在冻融钻孔（2）两侧3.5‑4.5m处施工两个瓦斯抽采钻孔（3），冻融钻孔（2）和瓦斯抽采钻孔（3）的两端分别位于顶板（4）和底板（5）内；b、向瓦斯抽采钻孔（3）内送入抽采管（6），向冻融钻孔（2）内送入注水管（9）、液氮管（10）和连有微波天线（7）的同轴波导（8），之后利用封孔器（11）对冻融钻孔（2）和瓦斯抽采钻孔（3）进行密封；c、将同轴波导（8）的外端部连接到波导转换器（12）上，波导转换器（12）经矩形波导（13）与微波发生器（14）相连接；将注水管（9）的外端部与注水泵（15）相连接，注水泵（15）经管线与水箱（16）连接；将液氮管（10）的外端部与液氮泵（17）相连接，液氮泵（17）经管线与液氮罐（18）连接；所述的微波发生器（14）的工作频率为2.45 GHz，功率为2 kW;d、管路连接完成后，打开注水泵（15），向冻融钻孔（2）内注水，当注水泵（15）压力开始上升时关闭注水泵（15），停止注水；e、打开液氮泵（17），向冻融钻孔（2）内注液氮，将注入孔内水冻结为冰，致裂煤层（1）；f、打开微波发生器（14），微波发生器（14）所产生的微波通过矩形波导（13）、波导转换器（12）、同轴波导（8）到达微波天线（7）并由微波天线（7）向冻融钻孔（2）内辐射，使孔内的冰快速消融并气化，所产生的高温高压水蒸气继续致裂煤层（1），瓦斯在高温下不断解吸并沿着煤中裂隙涌向瓦斯抽采钻孔（3）；g、重复步骤e~f，将瓦斯抽采管（6）与井下瓦斯管网连接，进行瓦斯抽采。