我国陕北、新疆、内蒙地区煤炭资源丰富,但水资源匮乏。风积沙层和第四系的萨拉乌苏组等松散孔隙含水层是具有供水意义和重要生态价值的含水层。大规模煤炭开采其导水裂隙带可发育至第四系潜含水层甚至地表,给煤炭开采带来了挑战,其中最为复杂的是饱和含水砂层,特别是不同地质条件下砂层的颗粒级配也不相同,注浆带来的效果也随之改变。本文基于此,综合采用实验室试验、理论分析等方法,开展不同颗粒级配下水性聚氨酯的注浆试验,总结水性聚氨酯在不同条件下的扩散规律。主要研究成果如下:(1)建立了饱和含水砂层注浆模拟试验系统,并对水性聚氨酯浆液的基本性能进行了测试,并得到了缓凝剂最佳使用量与时间的关系曲线。通过单一变量法的试验原则,设计了九组不同的试验方案。(2)通过在相同的试验条件下,对单梯度粒径砂层和混合粒径砂层分别进行多阶段注浆试验。利用三维激光扫描仪,得到了不同阶段结石体的形态变化特征。通过理论分析,得到了单梯度粒径砂层和混合粒径砂层中浆液的扩散机理。同时发现了浆液在不同砂层中的扩散方式。掌握了浆液在砂层中扩散时浆脉的时空变化规律。(3)在不同颗粒级配的饱和含水砂层中进行注浆试验,得到了不同方案下结石体的形态图及注浆参数。对比分析得出了水性聚氨酯在不同颗粒级配砂层中的扩散规律。该论文有图43幅,表2个,参考文献81篇。