安全高效地提高煤层渗透性一直是矿井瓦斯开采研究的重点和难点,煤层注液氮提高煤层增透性作为一种无水化致裂增透措施,其特点是在煤层增透过程中摆脱对水资源的依赖,由液氮的低温特性使煤层孔裂隙发育,改变煤体内部结构,从而达到对煤层高效增透致裂的目的。目前,国内外在对液氮致裂增透煤体实验中,对液氮注射参量与煤体致裂效果的耦合关系研究不足,同时缺乏围压环境下对煤样的液氮注射研究,而且关于液氮注射对煤层吸附解吸特性的影响也缺少研究。针对上述问题,本文以理论与实验室实验相结合的分析方法,建立了模拟围压环境液氮注射实验系统,该系统可模拟不同赋存环境的煤体受力状态,并在该受力状态下对煤样进行不同注射参量的液氮实验,探究了围压下不同液氮注射参量对煤体致裂增透影响的实验规律以及液氮作用过后的煤体对矿井瓦斯的吸附和解吸扩散特性。液氮循环作用煤体,在煤体内部产生水冰相变产生的冻胀力、循环变化的热应力和液氮汽化的气体膨胀力综合作用力,这些应力不断地对煤体孔隙裂隙结构进行破坏,不断产生新的孔隙裂隙并扩展原有的孔隙裂隙。液氮注射循环过程使煤体内部逐渐形成多孔隙结构,多孔隙之间相互贯通形成裂隙网络并最终改变煤体内部结构,使煤体孔隙变大,裂隙增多。分析了不同液氮参量对煤体内部孔隙的影响,借助核磁共振技术测量并总结了煤体内部孔隙与不同液氮注射参量的耦合关系,结合T₂分布曲线分析了液氮注射过程中不同液氮参量处理的煤样内总孔隙度和有效孔隙度的变化。开展了不同液氮注射参量下煤体力学特性实验研究,利用单轴压缩实验测试了煤体抗压强度、弹性模量的变化,并采集了煤体表面的全场应变。实验表明,经过多次高压液氮注射循环的煤样弹性模量和抗压强度均减小,弹性变形增加,刚度降低,在压密阶段的应变增长率增大,抵抗变形能力减弱,并且液氮注射时间液氮注射压力与液氮致裂煤体效果正相关。开展了液氮作用煤体对瓦斯吸附解吸的影响实验,分别运用了Langmuir模型和Fick模型,分析了甲烷气体在不同液氮注射参量煤体中的等温吸附变化规律和解吸扩散特性曲线的变化规律。实验表明,煤体的极限吸附量a值与煤体的有效孔隙度呈负相关性;煤体对甲烷的解吸能力随着液氮注射循环次数的增加和液氮注射压力的增大而增大,且液氮循环次数越多,液氮注射压力越大,甲烷越能在煤层内解吸扩散。该论文有图28幅,表12个,参考文献105篇。