厚松散层下煤层开采全地层移动变形时空演化特征
张平松1
许时昂2
吴海波3
李圣林2
傅先杰4
郭立全3
鲁海峰3
1.深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室,安徽淮南 232001;煤炭无人化开采数智技术全国重点实验室,安徽淮南 232001;安徽理工大学地球与环境学院,安徽淮南 2320012.煤炭无人化开采数智技术全国重点实验室,安徽淮南 2320013.深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室,安徽淮南 232001;安徽理工大学地球与环境学院,安徽淮南 2320014.中新集能源股份有限公司,安徽淮南 232170
摘要：煤炭资源井工开采会引发上覆地层的移动变形,对工业广场建(构)筑物运维、采区规划及矿井安全生产造成严重影响.揭示基岩、松散层与地表三者之间的移动变形差异性及其垂向形变传递特征,对于矿区安全开采与沉陷控制具有重要实践意义.以两淮新集矿区为研究对象,采用分布式光纤感测技术构建全地层监测系统,通过开展三维物理相似模型试验与工程原位测试相结合的方法,利用应变表征数据研究了煤层开采过程中全地层垂向移动过程及其变形分布与演化特征.研究表明:基岩、松散层与地表的移动变形呈现非整体、不连续特征,基岩与松散层内部变形表现出典型的分段性.在变形时序特征上,基岩表现为"陡沉—慢沉—稳沉"的快速传递模式,松散层呈现"缓沉—陡沉—慢沉—稳沉"的含隔水层分段变形模式,而地表则表现为"慢沉—缓沉—稳沉"的非均速渐变移动模式.进一步分析发现,基岩段变形传递速率是松散层段的4.8倍,而基岩段变形传递时间仅为松散层段的0.27倍.现场监测结果表明:全地层下沉构成中,基岩段下沉贡献率为78.4％,松散层段下沉贡献率为21.6％.回采阶段上覆地层受沉积层状结构及疏水共同作用,内部拉伸变形主要集中于采空区上方离层发育区及采空区边界附近,而压缩变形则集中于煤壁前方支承压力影响区.研究结果深化了厚松散层下煤层开采覆岩移动变形传递机制的认识,可为开采过程中从被动沉陷控制转向主动减沉、减损提供数据支撑与科学指导.
关键词：厚松散层全地层移动分布式光纤感测变形传递特征沉陷监测
分类号：TD325(矿山压力与支护)
资助基金：安徽理工大学高层次引进人才科研启动基金资助项目(2024yjrc184)国家自然科学基金(41877268)矿山地质灾害防治安徽省高校重点实验室开放基金资助项目(2024-MGDP-04)
论文发表日期：2026-01-31
在线出版日期：2026-03-27（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：16( 239-254 )
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