近日，华东交通大学陈祥胜与中国科学院武汉岩土所杨春和院士团队合作的创新成果—工业碱渣回填盐穴抑制地表沉降的机理研究与长期稳定性研究(Study on the inhibitory effect and patterns of backfilling salt caverns with waste alkali slag on surface subsidence in mining areas)在GeoStorage《地质储存》(英文刊)在线发表。欢迎下载、阅读、转发和引用！

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引用格式： Chen XS, Lin F, Xu MN, Jiang YL, Zhao AH, Shi XL, Li YP. 2026. Study on the inhibitory effect and patterns of backfilling salt caverns with waste alkali slag on surface subsidence in mining areas. GeoStorage, 2(1), 61–77. doi:10.46690/gs.2026.01.05.

一、研究背景

盐穴是能源储备的优质场所，但大规模开采引发的地表沉降风险不容忽视。与此同时，我国每年产生的数百万吨碱渣堆存压力巨大，不仅占用大量土地，破坏生态环境，还会污染土壤和地下水。利用碱渣回填盐穴，既能减轻盐穴体积收缩、抑制地表沉降，还能实现工业固废的循环利用，是保障矿区安全与可持续发展的关键。

图1 全球范围内典型的盐矿区地表沉陷灾害与盐腔动态采填技术

二、核心内容

揭示碱渣回填抑制地表沉降机制：固废碱渣密度高于常规能源气体和卤水，能提供更大的侧向支撑力。随着时间推移，碱渣在重力与挤压下不断固结硬化，其体积模量与剪切模量持续提升，形成具有一定强度的填充体，从源头上限制了盐穴蠕变收缩，进而抑制地表沉降。

图2 不同阶段回填碱渣的物理状态及其对盐穴体积收缩的影响

构建多场耦合三维动态分析模型：基于工程实践，建立了考虑动态采填全过程的理论分析模型。全面搜集了钻孔、物探、动态开采及碱渣回填数据，构建了尺寸达三维精细化模型。该模型结合了描述盐岩流变的Norton-Hoff模型与描述碱渣固结的修正Cam-Clay模型，实现了对复杂采空区群变形演化的准确模拟。

图3 三维精细化动态建模与盐腔群空间分布

复现历史沉降规律并验证可靠性：模型成功反演了矿区过去8年的变形趋势，数值模拟与实测数据的误差控制在15%以内。通过对基准点及周边建筑的长期监测对比发现，模拟得出的沉降规律与实际高度吻合。这一结果不仅验证了反演参数的科学性，也证明了该理论模型在评价复杂地质环境下盐穴稳定性方面的适用性。

图4 基准点与周边建筑物的监测数据与模型预测对比结果

预测沉降演化轨迹及安全性评价：矿区整体呈现出大范围、缓慢的、均匀的、随时间逐步收敛的沉降规律，沉降中心将向东南偏移约600~700米，沉降速率会显著下降并最终进入平衡阶段。区域的最大累积沉降量和最大倾斜率均远低于《建筑地基基础设计规范GB50007—2011》规定的要求，长期稳定性能够保证。

图5 矿区未来50年里的沉降云图

展望：本研究为盐矿采空区治理提供了严谨的理论依据与工程指导。未来，研究团队将继续深入探究不同化学组分/类型的工业固废与盐岩的长期相互作用机理，进一步优化动态回填技术。这不仅能为煤矿、金属矿山的沉降控制提供借鉴，更将助力深地储能技术向更加低碳、环保、智能的方向迈进。

三、作者简介

第一作者：陈祥胜，博士，现任华东交通大学副教授，2020年获得中国科学院武汉岩土力学研究所博士学位，主要从事盐穴储能库长期安全性、深地储能岩石力学、多物理场耦合渗流理论等研究工作。入选江西省自然科学杰出青年基金、江西省赣鄱俊才支持计划·青年科技人才托举项目；任《GeoStorage》等期刊青年编委；先后主持国家及省部级科研项目7项；研发科研仪器设备4套；授权发明专利10余项；发表SCI/EI学术论文30余篇。