摘要：煤炭地下氣化要求煤層頂板具有一定的隔水隔氣效果，以避免氣化爐在運行過程中發(fā)生的淹水或漏氣事故。為了某礦煤層K2石灰?guī)r頂板的滲透性，對該巖層的巖石試件做伺服滲透研究試驗，得到巖石的滲透率—應變關系與應力—應變關系，解析全應力—應變過程中巖石滲透性隨變形的變化特征。結果表明，K2石灰?guī)r頂板為隔水巖層，該煤層進行氣化開采十分有利。

　　關鍵詞：煤炭地下氣化,石灰?guī)r頂板,滲透性,全應力—應變過程,農業(yè)技術推廣論文

　　1前言

　　晉城礦區(qū)接近三分之一的煤炭資源儲量為高硫煤資源，儲量大、分布廣。由于國家嚴禁脫硫措施達不到國家環(huán)保法規(guī)要求的各類高硫煤礦項目（含硫大于3%）上馬，禁止對高硫煤層的開采，因此，晉城礦區(qū)15號煤層高硫煤如采用傳統(tǒng)開采、加工技術將無法實現商業(yè)化運作。為了解決開采這部分高硫無煙煤資源、提高資源回收利用率和解決衰老礦井的生存發(fā)展問題，并進一步提高煤炭資源利用率及其附加值，提出了采用地下氣化技術開采鳳凰山礦15號煤層的課題。

　　煤炭地下氣化不僅對頂板強度有一定的要求，而且要求煤層頂板具有一定的隔水隔氣效果，避免氣化爐在運行過程中發(fā)生淹水或漏氣事故。巖石的滲透性是巖石在一定水力梯度作用下，水穿透巖石的能力，常以滲透系數來度量。因此，測試氣化煤層頂板的滲透性，掌握其隔水隔氣的能力，對煤炭地下氣化過程具有實際的意義。

　　2全應力的應變滲透試驗過程

　　2.1試驗設備和方法

　　系統(tǒng)配備圍壓（≤45MPa）、軸壓（≤1700kN）和孔隙水壓（≤45MPa）等3套獨立閉環(huán)，適用水滲透試驗、孔隙水壓試驗、假三軸（壓縮）試驗、真三軸試驗和單軸（壓縮）試驗等5項基本功能。水滲透試驗和裝置如圖1所示與孔隙水壓試。試驗時，將試驗作品制做成高60～80mm、直徑50mm、基礎的試件。該試驗的設備為巖石力學電液伺服試驗機（美國產8115-02型）。

　　2.2試樣及試驗條件

　　2.2.1試樣

　　2.2.2試驗條件

　　2.3試驗結果及分析

　　2.3.1試驗結果

　　2.3.2結果分析

　　由2塊巖樣試驗的全應力—應變滲透率曲線可得，石灰?guī)r致密度堅硬，高達150～170MPa，因于試驗樣品的空隙以滲透性差的微孔隙為主，整塊的巖塊滲透性很差。由實驗結果可得，對于同一種巖樣而言，不同個體的滲透率（或滲透系數）存在一定差異，且隨著壓力的增加，其滲透率的變化趨勢也有所不同。巖樣K2-1內發(fā)育有一定的縫合線或者微裂隙，還有始滲透率，壓力加大，裂隙被壓實，滲透率曲線先下降后上升，在峰值應力后才會出現峰值滲透率，即巖樣破壞后滲透率出現短暫的下降后又大幅上升直至峰值滲透率，主要是由于巖樣破壞后形成了大量的宏觀裂隙使其滲透率急劇上升。巖樣K2-2則不同，該巖樣幾乎無初始滲透率，追著壓力的增加，其滲透率整體呈先上升后下降的趨勢，且峰值滲透率出現在峰值應力前。

　　3結論

　　煤層頂板至上含水層的隔水隔氣能力是影響煤層氣化開采穩(wěn)定和安全的重要因素，通過鳳凰山礦15號煤層頂板石灰?guī)r的滲透試驗，得出了應力的應變的關系曲線，實驗得出石灰?guī)r的滲透率與其應力狀態(tài)（或應變）關系密切，試驗還可得出，試樣的全應力—應變滲透率曲線在各個階段測得的滲透率或經換算后的滲透系統(tǒng)數值均很小，表明該石灰?guī)r屬隔水性巖石，因此，15號煤層K2石灰?guī)r頂板可是為隔水層，對氣化開采鳳凰山礦15號煤層十分有利。

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