煤田地质与勘探

作者：曹晓毅, 刘小平, 刘浩琦,

关键词：重大工程场地, 采空区, 工后沉降, 光纤监测, 变形机理,

背景工程加固(注浆充填)后采空区残余变形特征及机理，事关重大工程设计建造及长期安全，更是老矿区采空区废弃土地高效开发之关键。需要探索采空区整套地层工后沉降监测方法与工艺，现场获取长时段高品质变形监测数据，揭示采空区工后沉降变形机理。方法以陕西合铜高速小河沟大桥场地(含采空区)为研究对象，构建了地面垂直钻孔为地层变形监测通道、密集光栅光纤为感测器、光信号原位调制解调与远程无线传输的深部整套地层监测系统，空间分辨率达1点/m，采样频率为1点/h，实现了重大工程场地采空区工后沉降的整套地层(0~297 m，地表至煤层底板下10 m)及长时段(3 a)动态监测。结果和结论(1)地表10 m范围内土体变形随季节变化显著，10 m以下变形随季节影响逐步减弱，200 m以下累计竖向变形不再随季节周期性变化。采空区工后沉降最大变形值1.34 mm，最大变形速率0.013 mm/d，地层变形速率逐步收敛，变形量及速率满足工程设计要求，桥梁场地处于稳定状态。(2)采空区工后沉降变形分布于整套地层中，不仅只发生在邻近采场垮落带与导水裂隙带，整套地层中未完全注浆充填密实的采动裂隙张开−闭合是工后沉降变形根源。地层浅部至中部以沉降(压应变)为主，局部区段出现拉压应变不连续转化；深部地层发生抬升(拉应变)现象，变形微弱，推测为采空区注浆充填后地下水环境变化引起。(3)采用密集光纤光栅感测技术对毫米−亚毫米级变形的采空区工后长期沉降变形监测具有良好的适宜性，对变形极为敏感的重大工程场地采空区处治方案制定、施工工法与工艺优化及处治效果评价具有重要意义，将提高矿区防灾减灾水平及废弃土地资源高效开发利用能力。

来源：2026年第3期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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