煤炭科学技术

作者：杨科, 冯小伍, 何祥, 韩磊, 马国军, 赵新元, 张继强, 于祥, 刘振,

关键词：厚煤层开采, 固废处置, 注浆充填, 相似模拟, 工程应用,

厚煤层开采过程中，上覆岩层在采动应力作用下发生由局部变形到整体破坏的渐进式动态演化，形成原位采空区、低位垮落带、高位离层区等地下空间，引发岩层移动、地表沉陷等地质问题。同时，煤炭开采利用产生的煤基固废堆存不仅占用土地，还存在环境污染风险，其处置需求与煤层开采覆岩运移形成的关键空间具有高度适配性。因此，基于厚煤层开采覆岩空间的动态演化过程，揭示了初始采动、采动发展、采动稳定三阶段的特征差异。通过分析内在属性与外在因素对覆岩演化的控制机理，明确了覆岩关键空间的形成机制与分布规律，并提出了原位采空区注浆、低位垮落带注浆、高位离层注浆的差异化工艺，进而构建了“下承−中固−上控”的多层位协同注浆充填体系。开展物理相似模拟试验对覆岩关键空间动态演化及注浆充填效果进行研究，复现覆岩动态演化过程中的垮落、裂隙发育及离层形成过程，量化分析原位采空区注浆、低位垮落带注浆、高位离层注浆对覆岩移动的控制效果，为理论分析结论与技术参数优化提供了试验依据。在工程应用方面，豹子沟煤矿采空区注浆、任家庄煤矿垮落带注浆及霍尔辛赫煤矿离层注浆实践均实现了煤基固废的规模化处置，验证了注浆充填技术体系在不同地质条件下的适配性，实现了提升覆岩稳定性和有效控制地表沉陷的效果，为厚煤层绿色开采提供了可推广的实践范例。本研究成果通过理论−试验−实践的闭环验证，厘清了厚煤层开采覆岩演化与注浆充填的内在关联，构建了厚煤层开采多层位协同控制技术体系，为厚煤层开采覆岩灾害防治及煤基固废资源化利用提供了支撑与技术范式。

来源：2026年第1期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

查看煤炭科学技术杂志2026年第1期