厚松散层下区域注浆改造地层扰动变形特征研究

作     者：张平松 程晋全 许时昂 吴海波 

作者机构：安徽理工大学地球与环境学院 深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室 

出 版 物：《煤炭科学技术》 (Coal Science and Technology)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(41877268) 安徽理工大学高层次引进人才科研启动基金(2024yjrc184) 安徽理工大学研究生创新基金项目(2023cx2010) 

主　　题：注浆改造 地层变形 分布式光纤 钻孔监测 厚松散层 

摘      要：通过地面高压注浆实施区域治理是厚松散承压含水层下煤炭安全开采主要防治措施之一，然而高压注浆过程造成上覆地层移动变形，会诱发地表局部隆起、矿区建（构）筑物偏斜等问题，是区域注浆改造安全施工备受关注的重点。以安徽某矿120501工作面上覆顶板富水砂岩层注浆改造为工程背景，基于COMSOL Multiphysics有限元方法开展数值模拟，研究高压注浆前后对上覆地层作用过程及其时序演化特征，同时构建了分布式光纤全断面监测系统，获得了上覆地层不同深度地层形变响应特征及对地表扰动影响。研究结果表明：区域高压注浆过程可划分为“充填-扩散-扰动3个阶段，充填过程对上覆地层影响基本无扰动影响，扩散过程对上覆地层影响主要表现为水平扰动，进入扰动阶段对上覆地层影响则表现垂向位移变化。注浆改造过程对地层扰动影响呈现Logistic曲线增长趋势，其扰动影响主要作用在厚松散层下部，在相对隔水层段以竖向拱起为主，在相对含水层段表现层内压缩。通过全断面监测结果表明注浆全过程地层形变特征为非线性分布，砂质粘土层与粉砂层为其主要形变贡献层。全断面监测结果与数值模拟结果具备较好的一致性，成果可为东部厚松散层覆盖矿区煤矿安全开采以及区域注浆诱发次生灾害防治工作开展提供思路和实践参考。