煤炭学报

作者：曾一凡, 朱慧聪, 武强, 石建祥, 段宏飞, 魏恒征, 陶鹏, 杨宁, 尹文斌, 薄涛, 杨江峰,

关键词：采区塌陷, 离层注浆, 注采比, 物理相似模拟, 浆液扩散,

采煤区地表塌陷是严重影响地表社会生产生活秩序、破坏属地生态系统平衡的关键地质灾害，煤层覆岩离层注浆充填是矿场一线开展源头控制地表塌陷的前沿技术之一，其中，对浆材物性、注采比、水灰比等关键注浆参量进行合理取值是确保注浆控沉成效达到预期的核心工作。为对浆材物性等参量进行协同优化预测及量化，提出一种考虑离层注浆多元下游参量联动控制效应的地表沉降量预测模型；探究浆材物性等关键参量之间及其与地表沉降量的协同−互馈演化关系，获得关键注浆参数匹配组合；通过自研多场耦合可视化物理相似模拟注浆试验，系统设计离层注浆控沉试验对理论预测模型科学准确性进行检验，并开展工程实践应用。结果表明：提出了一种考虑离层注浆多元下游参量联动控制效应的地表沉降量预测模型，结合研究区工作面实际获得了既定工程背景和材料属性条件下“二级粉煤灰+水灰比1.2∶1+注采比0.48”的满足工程控制目标的关键注浆参数匹配组合。基于自研多场耦合可视化物理相似模拟注浆试验系统开展了离层注浆控沉试验，当工作面推进至130.0 cm时，煤层顶界面之上109.0 cm处的目标层发育7号离层空间，同时压水水压进入恒压稳定阶段，符合理论预期，启动注浆时机显现；ZJ-01和ZJ-02孔浆液最大宏观扩散半径分别为238.7 mm和294.5 mm，结合等值线可知孔间形成了有效交圈覆盖区，构造控制作用下浆液分布异化形成强化区和薄弱区；试验获取地表最大沉降量为334.2 mm，终采线侧地表最大沉降量为143.2 mm，均达到预期控沉目标(<360.0 mm)。基于理论模型确立的关键注浆参数匹配组合设计注浆方案开展工程应用，监测周期内终采线侧地表最大沉降量为122.8 mm，交通干线沿线路基最大沉降量为243.9 mm，均达到预期控沉目标，检验了注浆层在关键时期内稳定地层结构的核心控制效能，有效维护了地表相关建(构)筑物的安全稳定性。

来源：2026年第2期

《煤炭学报》期刊编辑部

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