厚松散层下区域注浆改造地层扰动变形特征研究

TD713; 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的主要防治措施之一,然而高压注浆过程造成上覆地层移动变形,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.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基本...

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Bibliographic Details
Published in煤炭科学技术 Vol. 53; no. 1; pp. 246 - 258
Main Authors 张平松, 程晋全, 许时昂, 吴海波
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 安徽理工大学地球与环境学院,安徽 淮南 232001%安徽理工大学地球与环境学院,安徽 淮南 232001 2025
煤炭无人化开采数智技术全国重点实验室,安徽 淮南 232001
Subjects
distributed optical fiber
thick loose layer
钻孔监测
厚松散层
formation deformation
grouting modification
borehole monitoring
地层变形
分布式光纤
注浆改造
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ISSN0253-2336
DOI10.12438/cst.2024-1687

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Summary:TD713; 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的主要防治措施之一,然而高压注浆过程造成上覆地层移动变形,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.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为垂向位移变化.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为层内压缩.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,砂质黏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.
ISSN:0253-2336
DOI:10.12438/cst.2024-1687