浅谈“三下”压煤充填开采技术

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三下压煤安全开采综合技术研究与思考-山西兰花科技创业股份有限

“三下”压煤安全开采综合技术研究与思考卢晋敏（山西兰花科技创业股份有限公司技术中心）摘要：本文系统的介绍了“三下”压煤开采技术在国内的研究及部分应用情况，如果能够在保证地表沉陷符合国家规定的前提下，最大限度地回收“三下”压煤，将为公司带来显著的经济效益和社会效益。

关键词：“三下”压煤;开采技术1前言煤炭占中国一次能源的70%左右，而且在未来几十年内，我国以煤为主的能源结构不会改变，随着国民经济的迅速发展，对能源的需求日益增加，致使采矿规模不断扩大。

为了保证煤炭的持续供给，现有易采可采的资源枯竭，必然使难采煤层、城市和村庄（镇）建（构）筑物下、铁路下、水体下（简称“三下”）压煤的开采成为矿区发展的趋势。

我公司下属各煤矿井田范围内，村庄下、铁路下、水体下有大量的压煤，均为较为优质的无烟煤，初步调查统计仅大阳、伯方、唐安三个生产矿井总计约8914万吨压盖储量。

不仅影响采区的布置和回采的连续性，而且大大降低了煤炭资源采出量，影响矿井经济效益。

如果能够在保证地表沉陷符合国家规定的前提下，最大限度地回收“三下”压煤，将为公司带来显著的经济效益和社会效益。

２ “三下”压煤开采技术目前，国内外在解决“三下”压煤问题时，选择的开采技术主要分为以下几类：（1）部分开采技术；（2）长壁式充填开采技术；（3）条带开采、充填相结合开采技术；（4）充分采动覆岩离层注浆开采技术。

2.1部分开采技术部分开采与长壁式全部陷落法开采不同，由于仅有部分煤炭被开采，而留设了保护煤柱，以支撑上覆岩层，从而达到减少控制地表沉陷和变形，实现对地面建筑物、地形、地貌及地下结构保护的目的。

在所有开采方法中，部分开采法相对最简单、成本低，但最大的缺点是采出率低，大约为40%，越是厚煤层和煤层群，采出率越低。

常用的方法包括：条带开采、房柱式开采、刀柱法等。

（1）条带开采方法属于部分采矿法，也叫压矿采矿法，是控制地表移动、变形和覆岩破坏的一种有效措施。

浅谈充填采煤技术在开采“三下”压煤中的应用

浅谈充填采煤技术在开采“三下”压煤中的应用文章介绍了目前我国“三下”采煤的主要技术，对发展迅速的充填采煤技术分别从固体充填、水力充填、胶结充填等三个方面进行了着重论述，提出了充填采煤技术设计体系，希望对煤矿充填开采提供参考。

标签：“三下”采煤；充填采煤；绿色开采1 概述我国煤炭资源丰富，目前累计查明资源储量约1150亿吨，煤炭在我国一次能源消费结构中所占比重达到70%，未来以煤炭供给为主的能源格局短期内不会改变，实现煤炭的绿色开采和清洁高效利用是解决能源问题、环境问题、保障国家能源安全的最主要途径。

当前我国“三下”压煤量已达到140亿吨，占累计查明资源储量的12%。

随着国民经济和国家建设的快速发展，“三下”压煤量还将持续增加，这不但造成了煤炭资源的巨大浪费，也严重制约着矿区的可持续发展。

因地制宜的推广应用充填采煤技术成为解放“三下”压煤、保护煤炭资源、实现绿色开采、构建和谐矿区的重要措施。

2 我国“三下”采煤技术现状目前，我国“三下”采煤技术主要有离层注浆、条带开采、充填开采。

离层注浆是将粉煤灰、水泥、胶结物等制备而成的浆料通过钻孔注入煤层上覆围岩的离层空间，浆料凝结后对上覆围岩特别是关键岩层起到支撑作用，从而减少采煤活动对地表的影响。

我国20世纪80年代在抚顺老虎台煤矿、大屯徐庄煤矿、新汉华丰煤矿等地进行了离层注浆实验，取得了一定的效果和经验，但该技术尚不能非常有效的控制地表下沉。

条带开采是将采区或盘区划分成较为规则的条带，相邻条带间隔开采，上覆围岩的重量将由保留的条带煤柱进行支撑，从而使地表只产生较小的移动或变形。

条带开采在我国东北、河南等地区得到了应用，该技术虽然便于实施，但是该技术本身必然会降低资源回收率，回采巷道每次仅能服务一个工作面使得吨煤掘进率高，另外在防治煤层瓦斯、煤层自燃等方面也会增加难度。

充填开采就是把充填物（如矸石、砂浆等物料）通过专用设备充填入工作面采空区来控制顶板的冒落，从而使地表仅产生微小的移动或变形。

小议煤矿开采中的充填开采

１．４固体充填
固体充填采煤是利用洗煤厂的矸石和电厂的粉煤灰通过投料管直接投入到井下，用胶带机运到工作面机尾，通过充填输送机运送到工作面采空区，充填采后空间。为提高对顶板的支撑强度，支架后部安装有夯实机构，使松散的充填材料形成一个整体，控制采后顶板的
膏体充填使用了水淬炉渣作胶结料，而似膏体充填直接使用水泥，膏体充填料浆的质量浓度比似膏体充填料浆的浓度更高，所以必须使
用大功率充填泵输送，而似膏体充填技术实现了自流充填，不必使用专门充填泵，设备更少；高水充填易于输送，井下充填工艺简单，但需要专门购进充填料，价格较高，配比要求严格，混合工艺复杂，充填体在干燥条件下易失水粉化。４各种充填方法的特点各种充填采煤方法都有其鲜明的特点，矿井要根据自身实际情况选择应用，以追求更大的经济效益和社会效益。４．１高水材料充填的特点充填系统相对简单，无需井上充填站和钻孔，初期投资较低；充填料浆以水为主，输送方便；充填与回采互不影响，充填速度快；充填工艺简单，劳动强度低；充填体在干燥环境下易失水粉化；高水材料配比要求严格；充填材料成本较高，不能消化矿井的煤矸石和粉煤
ＣｏａｌＭｉｎｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
小议煤矿开采中的充填开采
张青平
（山西焦煤汾西矿业（集团）公司河东煤业公司河东矿。
【摘要】充填开采主要有高水材料充填、矸石膏体充填、煤矸石似膏体自流充填和固体物充填四种技术。文章对每种技术的系统组成、充填材料及特点等进行了一一介绍。．【关键词】 “ 三下” ；充填开采

关于潞安矿区“三下”压煤开采的探讨

总第256 #doi ：10. 3969/j. issn. 1005 -2798.2020. 12. 021关于潞去妒区“三下” H媒幵采的採讨杨勇(山西煤炭运销集团新村煤业有限公司，山西武乡046308)摘要:据不完全统计，潞安矿区9座主体矿井（不含李村矿井）仅村庄压煤量一项就达26.5亿H “三下”压煤制安矿的一个严峻且紧迫的因素。

针对潞安矿区“三下”压煤情况，比较了采煤法和充填开采法的优缺点，填采法适安矿区。

关键词：“三下”压煤;柱式采煤；开采中图分类号:TD 823.83文献标识码:B文章编号:1005 - 2798 (2020# 12-0057-02潞安矿的数矿井分长治市襄、留、长治县、潞城市、长境内，地庄多、企业多、路线多，浊漳河、清漳河等，“三下”压煤量巨大，严重制安集团的、缩短了矿井的寿命。

国内“三下”采煤技术发展较快，家矿井采采煤法填采法对村庄下、铁路下及下的压煤进行t功开采[1]。

神东矿区上湾矿、大柳塔矿，山东兖矿团的煤矿，大同集团的兴旺煤业等采.式采煤法对“三下”压煤进行功开采;邯矿集团的陶一矿、冀能源的邢东矿、徐矿集团的张双楼矿等采填技术对“三下”压煤进行功开采。

这些矿井“三下”压煤的成功开采安矿区“三下”压煤的开采功。

基，本文对潞安矿区“三下”压煤开采的前行了探讨。

1“三下”压煤开采技术简介“三下”压煤即村庄下、铁路下及下用的煤炭资源。

除庄搬迁及外，我国的“三下”采煤技术共两种：系采煤法和充填开采法。

1.1柱式体系采煤法系采煤法是在煤层内开掘一系列巷道(宽5~20m )，巷煤柱，煤支护顶板岩层的采煤方法，煤宽一般为7 ~25 m [2]，见图1。

柱式体系采煤法最显著的特点是系统、大、巷。

适深较浅、顶定的低瓦斯矿井。

按是否回收房间煤柱分为房式和米煤法。

1) 采煤法。

特点不采煤、采煤房，煤支撑上覆岩层。

煤宽度取决于采高、采深、顶定性及采掘设备。

矿山充填开采技术分析

矿山充填开采技术分析摘要：矿山充填开采技术通常是"三下"压煤开采的技术方法,而且也有利于发展煤矿相关绿色开采技术。

为积极响应煤矿产业可持续发展与环境保护的号召，本文意在浅析煤矿充填开采技术的必要性。

本文对我国目前三种充填开采技术（固体充填、煤矿膏体充填和高水充填）的技术特点及这三种充填技术具体应用原理进行了简要介绍,并简单分析了现行煤矿充填技术的发展。

关键词：充填技术；固体充填；作用分析一、充填开采技术研发背景我国"三下"(包括村庄下、道路下、水体下)压煤能力已高达143亿吨,占全国可采用煤炭资源总储量7.2%。

全国累计统配"三下"压煤产量高达137.9亿吨。

东部地区由于人口密集,"三下"压煤严重,大部分矿井"三下"压煤产量仅仅占到了实际可采储量的40%,部分矿井的实际可采储量均被称为"三下"压煤。

据资料统计，全国煤矿有待开发和开发中的矸石山1600余座，约存在55亿吨矸石堆积量，综合占地面积约22.5万亩。

对空气、地下水、土地造成一定程度上的污染，且易自然、爆炸，严重影响了矿区周边居民的生活与安全问题。

煤矿区电厂有大量粉煤灰排放，近来排放累计达5亿吨以上，目前每年新增约5千万到7千万吨。

煤炭传统开采方法为垮落法，垮落法会引起土地塌陷，每年造成的塌陷面积约60万亩，受影响土地面积可达到900万亩。

每年因开采煤炭排放矿井水超80亿立方米，新增破坏耕地约115万亩。

基于以上问题专家提出充填开采技术思路，利用矿区固体废弃物填入采空区置换“三下”压煤，从而实现矿区资源开采与环境协调发展。

二、充填开采技术发展分类在19世纪60年代之前，我国煤矿充填一直采用干式充填法开采，直到1960年以后，尾矿充填和膏体充填技术才逐渐取代干式充填方法。

他们由德国的膏状灌装技术衍变而来，德国的告状罐装技术是一种绿色采矿技术，优点是安全性高，回收率高和环保，它已在包括中国在内的全球多数国家使用。

浅谈“三下”压煤充填开采技术

浅谈“三下”压煤充填开采技术[摘要]文中讲述了当前“三下”压煤充填开采采用的干式充填、水力充填及胶结充填挖掘水平和特点，充分分析了煤矿填充水平国内外发展现状，展望了“三下”压煤充填挖掘能力的前进目标。

【关键词】充填开采；“三下”压煤；绿色开采绿色挖掘水平是煤矿充填开采技术的主要构成成分，合理高效回采煤炭能源、达到资源可持续发展的主要保证便是煤矿胶结充填开采，煤矿胶结充填挖掘已经渐渐变成煤炭行业的重要环节，其不仅可以使优质煤炭能源回收过程中带来更加丰厚的经营利益，更能提升能源的高效使用率、有利于降低环境负担，起到保护环境的作用。

1、“三下”压煤充填开采方法“三下”压煤往往聚集布局在工业根基良好、挖掘情况优异、煤炭依赖性较强的经济兴旺区域。

干式充填、水力充填和胶结充填是“三下”压煤根据加添原料及运输形式不同所形成的三种充填方式。

1.1干式充填全球矿山最古老的充填方式采用的是干式充填，它的基本道理是把露天采石场或废石场收集的土壤、砂石、工业废渣、块石等干式加添原料，根据要求的块度构成将收集来的原材通过爆破、筛选分类及混和后，靠人或者机器运用地面传送及井下阶段水平传送将其送到充填井或采空区，经过溜放或储存加添，达到能够挤压蓬松充填体的挖掘水平[1]。

采掘、制造、储存及运输和堆积干式加添原料到采空区的装备、设备、构建物和井巷工程的总和构成干式充填体系。

应用干式充填采矿法进行回采作业的过程中，要使开采来的矿石和它下层的加添原材分开，两者的中间应该放上隔断原材，用来降低采矿的贫化及损耗。

这种隔断原料必须拥有高强度、低成本和应用重复率高等特征。

干式充填体系具有多环节作业、低充填水平、很重的粉尘、充填体固密程度不达标等缺点，但其具有投资少的优点，现在只有小型的矿山和处理采空区，其他的地区较少应用干式充填体系。

1.2水力充填水力充填就是自1990年以后兴起的一种新兴技术，发展至今已经相当成熟，该充填系统以其适应性强，运送成本不高、输送效率高等特点，被国内外的矿场所使用。

矿井“三下”压煤充填开采工艺的技术研究与应用

矿井“三下”压煤充填开采工艺的技术研究与应用【摘要】本文以某矿井充填开采工作面为实例，通过研究应用充填开采工艺，为解决采动影响、矸石处理等问题开创了一条技术途径，最大限度地回收“三下”压煤资源，对矿井的可持续发展具有现实意义，在同类型的矿井中具有较好的借鉴意义。

【关键词】煤炭开采；“三下”压煤；地质分析；充填采煤一、提出问题某矿井针对地表建筑物分布广、建筑物特殊的“三下”压煤现实，开采过程中面临采动影响的难题，开采形成的矸石堆积地面侵占耕地，对环境产生污染。

为有效应对以上问题，通过合理设计充填工艺及开采，决定针对该“三下”压煤选用充填开采工艺，并开展技术研究与应用。

二、解决问题（一）充填工作面地质分析1.充填工作面概况该7202工作面位置对应地表村庄、农田及特殊构建筑物，为“三下”压煤工作面。

2.煤层顶底板岩性分析7202工作面开采2#煤层，工作面煤层顶底板岩性为：老顶细砂岩，厚度14.2-19.6m，平均厚度16.9m，灰白色，以石英为主，钙质胶结，较硬。

直接顶粉砂岩，厚度2.2-6.5m，平均厚度4.3m，灰黑色，含1层煤2的上分层，分层厚度0-0.5m。

煤层厚度2.7-2.9m，平均厚度2.4m，黑色，金属光泽，光亮型。

直接底粉砂岩，厚度2.2-2.6m，平均厚度2.4m，灰黑色，含1层煤2的下分层，分层厚度0-0.25m。

老底细砂岩，厚度4.1-6m，平均厚度5m，灰白色，致密块状，钙质胶结，较硬。

3.充填工作面地质分析该工作面为单斜构造，分为2个块段，其中：1块段煤层走向132-264°，倾向42-174°，倾角3-8°，平均6°；2块段煤层走向279°，倾向349°，倾角8-10°，平均9°。

该工作面在前期放面掘进施工时共揭露断层12条。

通过地质分析，各断层对该工作面推进影响如下：1块段：F3、F4与F11、F12断层在掘进过程中揭露时，落差大，预计在面内沿伪倾斜方向延展成一条断层，将工作面切割成东西两块，对回采影响较大，成为分划回采区段的界线；F6断层落差2m，预计进入工作面40m后逐渐尖灭，对生产影响较小；F8断层落差1.3m，F9断层落差1.1m，F10断层在工作面一侧落差1.2m，预计在工作面内延伸约30m后逐渐尖灭，对回采影响较小。

矸石置换“三下”压煤充填开采技术研究

矸石置换“三下”压煤充填开采技术研究发布时间：2022-08-05T03:00:03.592Z 来源：《科学与技术》2022年第30卷6期作者：崔兴太杨学强孟凡瑞张吉怀[导读] 近年来，随着采矿技术的发展，采用充填开采技术解放“三下”压煤得到企业广泛关注。

崔兴太1 杨学强2 孟凡瑞1 张吉怀2（1、山东鲁创能源科技有限公司山东肥城271612；）（2、山东新查庄矿业有限责任公司山东肥城271612）摘要：近年来，随着采矿技术的发展，采用充填开采技术解放“三下”压煤得到企业广泛关注。

矸石置换“三下”压煤充填开采技术是减少采煤对环境的破坏，使资源与环境相互协调的开采技术，是21世纪解决“三下”采煤最具发展前途的核心技术。

该技术的出现将有力缓解老矿井资源开采受限，提高煤炭资源采出率，改善矿山安全生产条件。

同时又将资源开采和环境保护融为一体，是煤炭企业贯彻落实生态文明建设和绿色发展观的重要举措，对提高煤炭资源回收率、实现矿区资源与环境协调发展具有重要的意义。

关键词：“三下”压煤矸石置换充填开采1.充填开采技术简介矸石置换“三下”压煤充填开采技术是利用矸石山积压矸石和洗煤厂生产的煤矸石等固体废弃物作为充填骨料，水泥、粉煤灰等作为胶结材料，采用连采连充工艺将煤矿“三下”压覆煤炭资源置换出来的煤炭开采技术。

该技术能够有效控制顶板和上覆岩层运移，防止地表沉陷，保护地表和地下水资源；能够有效降低矿压显现强度，有效预防顶板和突水事故；消除采空区瓦斯集聚和浮煤自燃风险，提高安全保障能力；能够大量消化煤矸石，减少地面矸石山堆积占地，消除对生态环境的污染；实现“三下”压煤开采，解放置换井下煤柱压覆煤层，延长矿井服务年限。

该技术装备系统安全可靠、实用性强，操作性简便，自动化、智能化程度高，可适用于所有生产矿井。

2.充填开采工艺矸石置换“三下”压煤充填开采技术采用“连采连充”充填工艺。

工作面布置一进一回两条顺槽，进、回风顺槽分别与相应的进、回风大巷或上下山联系，形成工作面开采时主要的运输、通风、排水系统。

“三下”压煤充填开采研究现状综述

科技论坛
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
・３・４
“—下 ” 煤充填开采研究现状综述 — ■ 三 — 压 — — ▲
李俊寇云鹏杨震王世祖（三一重型综采成套装备有限公司，宁沈阳１０２）辽１０７摘要：介绍了目前“ 三下” 压煤充填开采常用的干式充填、力充填和胶结充填开采技术及其特点，水详细阐述了国内外煤矿充填技术的应用现状，述了“ 下” 煤充填开采技术的发展方向。论三压关键词：填开采；三下 ” 煤；色开采充 “ 压绿
ｆｒｉｎｍｉｅａｅｄｍｏｓｒｔｄｈｄｖｌｐｎｒｎａｄｔｅｋｙｔｃｎｃｌｐｏｌｍｓｉｅｄｆｓｌｔｎｂｕｔｅｂｃｆｌｍｉｉｇａｅｏｅｇｎｓｒｅｎｔａｅ．Ｔｅｅｅｏｉｇｔｄｎｈｅｅｈｉａｒｂｅｎｎｅｏｏｕｉａｏｔｈａｋｌｅｏｉｎｎｒｄｓｕｓｄｉｃｓｅ．Ｋｅｒｓｙｗｏｄ：Ｂｃｆｌｍｉｉｇｈｅｎｅｓｃａ；Ｇｒｅｎｎａｋｌｉｎｎ；Ｔｒｅｕｄｒｏｌｅｎｍｉｉｇ
ｄａｌｔｗｉｇａｄｃｍｅｔｄｆｌｇｎｖｅｏｈｕｒｎｉａｉｎｈｅｅｒｈａｄｔｃｎｌｇｆｂｃｆｌｎｎｒｍｏｓｉｎｒｕｉｓｏｎｎｅｎｅｌｎ．Ｉｉｗｆｔｅｃｒｅｔｓｕｔ，ｔｅｒｓａｃｎｅｈｏｏｙｏａｋｌｃｉｉｔｏｉｍｉｉｇｆｏｄｍｅｔａｄｃ

浅谈”三下“采煤技术

２建筑物下采煤的条件要求和技术措施２．１建筑物下采煤必须具备的基本条件建筑物下采煤对建筑物必须产生一定的影响。建筑物受开采影响的破坏程度，取决于水平变形值的大小和建筑物本身抵抗变形的能力。因此，进行建筑物下采煤时，必须按开采设计并利用地表移动和变形参数资料进行地表移动和变形预计，掌握地面
文献标识码：Ａ
１前言在建筑物下、水体下和铁路下采煤炭（一般称为“三下”采煤），凡在技术上可能、经济上合理的，必须进行开采。在进行“三下”采煤前，应科学稳妥地制定“三下”开采规划和设计，并按《煤矿安全规程》，报主管部门批准后，科学组织实施。编制“三下”开采设计时，应尽可能在井下开拓布置、巷道布置、开采程序、采煤方法和顶板管理等方面，采取相应措施，必要时在地面采取保护措施以减轻开采影响的破坏作用。“三下”采煤的目的，在于既保护地面建筑物、铁路、地下水体不被破坏，又尽可能把煤采出来，实现多出煤、降成本、高效率、保安全。合理地开采和利用煤炭资源，提高资源回收率。
３水体下采煤的条件要求与技术措施３．１水体下采煤的条件要求水体下采煤的条件要求是：开采后受影响的采区和矿井涌水量不超过其排水能力，不影响正常生产。因此，当开采煤层上覆水体时，必须留设安全煤岩柱，确定允许的开采上限标高。安全煤岩柱应按煤层上覆水体的类型不同，按下述要求留设。（１）当开采煤层上方地表直接为湖泊、江河等水体，不允许导水裂缝带波及水体，必须留设防水安全煤岩柱。（２）当开采煤层上方地表为松散弱含水层或是已疏降的松散强含水层时，允许导水裂带波及这类水体，但不允许冒落带接近它。这时，可留设防砂安全煤岩柱。其高度应大于或等于冒落带高度加上保护层厚度。（３）开采煤层上方地表为松散弱含水层或是疏干的松散含水层，当允许冒落带接近松散层底部时，可留设防塌煤岩柱，其高度应近似等于冒落带高度。３．２水体下采煤的主要开采技术和安全措施（１）当开采倾角＜５５°并只留设了防砂安全煤岩柱（或防塌煤岩柱）的厚煤层时，应采用倾斜分层长壁式采煤方法，并尽可能减少第一、二分层的采高，增加分层之间开采的间歇时间。（２）当开采倾角为５５－９０°的煤层时，应采用分小阶段间歇回采措施，同时加大回采工作面的走向长度。第一、二小阶段的垂高一般应不大于２０ｍ。回采时严禁超限开采。如煤层顶底板岩层坚硬不易冒落时，宜采取强制分段切断顶底板的措施，以防抽冒、切冒。（３）在地表面水体、石灰岩岩溶水体或强含水层下采煤时，应在开采水平、采区之间留设隔离煤柱或建立可靠的防水闸门（墙），适当地加大排水能力和容量。（４）在水体下采煤时，应对受水威胁的工作面和采空区的水情加强监测，对水量、水质和水位动态等进行系统观测及时分析；对采区周围井巷、采空区及地表的积水区范围和可能发生的突水通道作出预计，采取相应的措施，正确选择安全避灾路线。

三下采煤浅析

“三下”采煤浅析李正杰，卢国斌，张大明，柳善忠辽宁工程技术大学资源与环境工程学院，辽宁阜新（123000）E-mail:lizhengjieshuai@摘要：针对国内建筑物下、水体下、铁路下压有大量煤炭的实际问题，简要介绍了现阶段国内外在解决“三下”压煤问题时采用的不同方法及技术手段，由此提出了各种优化措施。

各个煤炭企业可以以此作为参考并结合自身的开采条件和技术优势，合理开采压煤，以达到充分利用资源、安全采煤的目的。

关键词：建筑物；水体；铁路；压煤；优化开采中图分类号：TD3530. 引言我们常常把开采建筑物下、水体下和铁路下的压煤，称为“三下”采煤。

我国煤炭资源丰富，分布范围广，一些城市和村镇的建筑物下、铁路下、水体下压煤量也很大。

据不完全统计，仅我国煤矿生产矿井“三下”压煤量就达137.9亿t，其中建筑物下压煤约87.7亿t，占“三下”压煤量的60%左右（可供28个年产量500万t的大型矿井开采100年）[1]；水体下的压煤量也是相当可观的，我国有125条较大的河流压煤，还有微山湖、太湖、大冶湖和渤海等湖海下压煤[2]；铁路下压煤约20亿吨[3]。

现阶段我国的主要能量来源是煤炭，煤炭开采行业是关系国计民生的支柱产业之一，煤炭储量大小及可采煤量多少都会直接影响我国经济的发展速度。

而“三下”压煤问题造成回采工作面接续紧张、缩短矿区煤炭生产服务年限，使矿区过早地进入衰老报废期，这不仅给国家造成极大地浪费，还必将引发资源可持续发展的社会问题。

传统的“三下”采煤技术是通过条带开采、充填开采、搬迁开采等部分开采来减少沉降、保护建筑物与水体的，这些开采方式存在着资源损失大、成本高、效率低等弊端。

如何安全、合理地采出如此大量的压煤，无论从国家利益还是从煤矿企业的自身利益来讲，都是必须要亟待解决的实际问题，因此，需要对各开采方式进行优化及改进。

1. 建筑物下煤炭的开采工艺1.1部分开采部分开采方法可以在保护地面建筑物的前提下采出一部分煤炭资源，具有较好的经济效益。

充填开采论文：完善充填开采管理解放“三下”压煤

充填开采论文：完善充填开采管理解放“三下”压煤摘要：冀中能源峰峰集团通顺公司是一个开采50年的老矿井，可采资源逐年减少，在矿井残留的资源中，“三下”压煤储量占了相当大的比例，仅工厂附近就达到100万吨以上。

为了最大限度地回收矿井“三下”压煤储量,提高矿井经济效益,延长矿井服务年限, 冀中能源峰峰集团邯郸通顺矿业有限公司在充分分析论证的基础上,确定利用煤矸石似膏体自流充填技术进行“三下”压煤开采。

关键词：充填开采三下压煤技术管理冀中能源峰峰集团通顺公司在资源枯竭的情况下，经多方考察引进了符合矿情的《煤矸石似膏体自流充填》采煤技术，该项目符合国家法律、法规及有关行业标准，安全程度高并且可减少煤矸石的排放和环境污染。

该技术生产能力90～110m3/h，输送浆体质量浓度70%以上；管道自流输送的标准是管路系统几何充填倍线小于5～6属国内较领先的充填开采技术。

一、充填技术管理（一）方法对比工作面设计至少要有三个开采方案，先由工程技术人员初审，然后把安全第一，效益好的设计方案提交项目管理小组集体审查。

再根据审查意见将设计方案修改优化后报集团公司相关部门审批。

方案必须按各级部门审批要求实施。

方案在实施过程中发现问题后及时修（二）创新激励由于似膏体充填开采工艺是一个新课题，管理小组在一开始就制定了激励和奖励政策。

大大激发了干部、职工和工程技术人员的积极性。

先后将改进充填端头支设方法的准备区支准班给予“技术革新班组”和一定的物质奖励。

给予了生技企管部改进留巷开采的主管技术员“先进科技工作者”荣誉。

（三）矿压观测为了保证工作面安全生产，按照集团公司规定安装了顶板离层观测仪，加强了工作面支护压力观测。

安装了充填体内压力传感器，着专人负责。

及时分析和预测工作面压力变化情况，为充填开采科技支撑。

（四）地表观测为了保证项目达到预期设计预控指标，组成了地表观测小组，该小组克服了严寒酷署、工农关系等许多难题，圆满地完成了充填首采工作面的地表观测。

充填开采

充填开采是解决“三下”压煤、避免煤矸石和粉煤灰等工业废弃物占用耕地及污染环境的技术手段。

20世纪80年代初，国外发展了膏体回填技术。

德国瓦尔苏蒙煤矿采用长壁法采煤，以工业废弃细物料（煤泥、粉煤灰）制备膏体料浆回填采空区。

我国学者对膏体回填技术在煤矿的应用也进行了研究，提出了固体废物膏体回填不迁村开采技术，把煤矿附近的煤矸石、粉煤灰、工业炉渣、城市固体垃圾等在地面加工成胶结性或非胶结性膏体浆液，用回填泵或通过管道自流输送到井下，部分或全部回填工作面采空区，形成以膏体回填体为主体的覆岩支撑体系，控制地表沉陷值，在保证地面建筑物损害轻微的条件下，提高村庄下煤炭资源的采出率，延长矿井的服务年限。

近年来，我国政府高度重视并积极引导和大力提倡矿井回填技术。

国家能源局、财政部、国土资源部、环境保护部2013.01 发布的国能煤炭〔2013〕19 号文“关于印发《煤矿回填开采工作指导意见》的通知”中明确指出：通过回填开采“三下”煤炭资源，实现中厚煤层采区回采率达到85%以上，薄煤层采区回采率达到90%以上，对留设煤柱和边角残煤实施以矸换煤开采，回采率达到70%以上的目标，实现矿区生态环境明显改善，地面基本实现无矸石山堆存，地表变形和次生地质灾害得到有效控制，降低地下水系和地面生态环境破坏程度。

目前已在煤矿现场成功进行应用实施的矿井回填采煤技术主要有下列几种方式：（1) 膏体（似膏体）充填采煤技术（2) 矸石充填采煤技术（3) 高水材料充填采煤技术。

膏体充填采煤技术就是把煤矿附近的煤矸石、粉煤灰、河沙、风积沙、工业炉渣、劣质土、城市固体垃圾等在地面加工制作成牙膏状浆体，采用回填泵或重力加压，通过管道送到井下，适时回填采空区的开采方法。

根据矿井主采煤层的地质条件、回采工艺及采掘接续情况，采煤工序与充填工序之间的衔接与协调方式有 2 种：（1）边采边充。

这种方式采煤和充填（回填）工作在同一个工作面内进行，适合于综采和高档普采长壁工作面，顶板中等稳定以上。

关于潞安矿区“三下”压煤开采的探讨

收稿日期:2020-10-09作者简介:杨　勇(1988-),男,山西长治人,工程师,从事煤矿安全管理工作。

doi:10.3969/j.issn.1005-2798.2020.12.021关于潞安矿区“三下”压煤开采的探讨杨　勇(山西煤炭运销集团新村煤业有限公司,山西武乡　046308)摘　要:据不完全统计,潞安矿区9座主体矿井(不含李村矿井)仅村庄压煤量一项就达26.5亿t。

“三下”压煤已经成为制约潞安矿区发展的一个严峻且紧迫的因素。

文章针对潞安矿区“三下”压煤情况,比较了柱式采煤法和充填开采法的优缺点,发现充填开采法适用于潞安矿区。

关键词:“三下”压煤;柱式采煤;充填开采中图分类号:TD823.83 文献标识码:B 文章编号:1005-2798(2020)12-0057-02 潞安矿区现有的数座主体矿井分布于长治市襄垣县、屯留县、长治县、潞城市、长子县境内,地面村庄多、企业多、铁路线多,又有浊漳河、清漳河等河流经过,“三下”压煤量巨大,严重制约了潞安集团的发展、缩短了矿井的寿命。

国内“三下”采煤技术发展较快,已有多家矿井通过采用柱式采煤法或充填开采法对村庄下、铁路下及河流下的压煤进行了成功开采。

[1]神东矿区上湾矿、大柳塔矿,山东兖矿集团的南屯煤矿,大同集团的兴旺煤业等采用柱式采煤法对“三下”压煤进行了成功开采;邯矿集团的陶一矿、冀中能源的邢东矿、徐矿集团的张双楼矿等采用充填技术对“三下”压煤进行了成功开采。

这些矿井“三下”压煤的成功开采为潞安矿区“三下”压煤的开采提供了成功经验。

基于此,本文对潞安矿区“三下”压煤开采的前景进行了探讨。

1　“三下”压煤开采技术简介“三下”压煤即村庄下、铁路下及河流下所占用的煤炭资源。

除村庄搬迁及河流改道外,我国现有的“三下”采煤技术主流模式共两种:柱式体系采煤法和充填开采法。

1.1　柱式体系采煤法柱式体系采煤法是在煤层内开掘一系列巷道(宽5~20m),巷道之间为块状煤柱,利用煤柱支护顶板岩层的一种采煤方法,煤柱宽一般为7~25m [2],见图1。

浅谈“三下”压煤开采方法

浅谈“三下”压煤开采方法摘要：我国“三下”压煤量大，严重制约了煤炭的正常开采，降低了开采回采率，增加了开采成本。

为了解放“三下”压覆的煤量，各煤炭企业都积极进行“三下”压煤开采，积累了大量经验、方法。

关键词：“三下”压煤；开采；方法一、前言“三下”压煤一般是指建（构）物下、铁路下、水体下压覆的煤炭资源。

目前我国煤矿“三下”压煤约为137.9亿吨，严重影响了煤炭资源的正常开采。

如何安全、经济解决“三下”压覆的煤量是国内、外专家一直在努力的方向。

本人自从毕业以来多次参与“三下”压煤开采方法的研究，对国内一些“三下”压煤开采方法进行了总结分析。

国内的“三下”开采技术分为二类：一类是地下开采保护技术；另一类是建筑结构保护技术。

一、地下开采保护技术控制采煤区地表沉降关键在于控制覆岩的下沉，最终达到保护地面建筑设施，使之受采动损害程度最小的目的。

矿区地表沉陷控制方法主要分10类。

1、留设保护煤柱法此法多用于保护工业广场、井筒及重要建筑物或用于浅部开采。

针对不同的保护对象，按要求留设一定尺寸的保护煤柱，对煤柱外的煤炭资源加以回采。

这种方法对于保护地面建筑与设施无疑是最有效的，但造成煤炭资源的损失；同时，由于煤柱留设尺寸的特殊性，使得柱外采区与工作面布设难度增大，影响高效生产。

此方法经常作为重要建（构）筑物及基础设施下的开采措施。

2、井下采空区充填法井下采空区充填方法是一项比较成熟的控制地表沉降措施，不仅可以大大减小覆岩的破坏程度，而且可使地表下沉值大幅度减少。

根据具体保护对象，可选择水砂充填、风力充填、矸石自溜充填、矸石带状充填等。

此方法的不足在于开采工序增多，影响生产效率，生产成本及矿井建设投资增大。

但在煤炭效益比较好的地区，此方法被广泛地应用。

采取此方法缺点是影响矿井高产高效及经济效益的提高。

3、局部开采法局部开采法主要包括条带开采法、房柱开采法及限厚开采法等。

该开采法在保证地面不出现波浪式下沉的前提下，选择适当的采留比，可回收煤炭资源40%~65%，目前在我国应用较多。

浅析“三下”采煤技术体系

浅析 “ 三下” 采煤技术体系
吴钢（平顶山市安全生产监督管理局，河南平顶山４６７０００）
摘要：煤炭三下开采面临严峻形势，本文基于三下（目Ｄ霆呈（构）筑物下、水体下、铁路下）采煤要求和技术措施，分析常用的“ 三下采煤技术，介绍公格营子矿矸石或膏体充填开采技术和覆岩离层注浆技术的成功与应用。最后，展望 “ 三下采煤发展的技术研究新方向，也瞻性的预测可能产生的一些新问题。关键词：。三下采煤技术；充填开采；注浆；减沉
收稿日期：２０１７—１１ — ３０
作者简介：吴钢（１９８８一），男，河南安阳市人，２０１４年毕业于黑龙江科技大学安全工程学院矿业工程专业，现在平顶山市安全生产监督管理局工作。
４２
４．１矸石或膏体充填开采技术矸石或膏体充填开采即将地面矸石或研制的膏体充填材料填充到采空区，在空间上代替煤炭，不仅起到减沉作用，也达到减排效果，是一种新型
中图分类号：Ｆ４０３．７；ＴＤ８２３．８
文献标志码：Ｂ
文章编号：１００８— ０１５５ｆ２０１８）０１－００４２一ｏ２
我国“ 三下” 采煤技术的研究起源于２０世纪水体时，裂隙带不能接触到水体，留防水安全煤岩五十年代，以上覆岩层的移动和破坏为切入点进柱；当煤层上方为较弱的含水层或者已解围的强行了大量的研究。如今， “ 三下” 采煤技术日趋成含水层时，冒落带不能接触到水体，留防砂安全煤熟和完善，很多技术措施独具特点，并跻身于世界岩柱；当煤层上方为弱含水层或是解围的含水层前列 ¨。时，留设防塌陷安全煤岩柱。我国很多矿井存在“ 三下” 的压煤量，这些压水体下采煤主要运用的技术措施有以下几煤量累积起来几百亿吨，其中：铁路下压煤占压煤种：总量的１／１０，水下压煤占压煤总量的３／１０，构筑（１）分层开采或分段间歇开采。一般在厚煤物下压煤占压煤总量的６／１０。但是 “ 三下” 压煤层中，为缩小冒落带和裂隙带高度，形成均匀破的采出率相当低，仅为７％。近年来，随着煤炭企坏，采用此法。业开采强度和广度的不断增加以及社会对环保要（２）疏水降压开采。探测到前方水体后，在采求的提高， “ 三下” 采煤技术也面临着严峻考验。前或开采中，通过打钻方式，有的大范围水体甚至本着提高煤炭资源采出率、厉行节约的原则，研发需要开巷，降低水位，减少水量，将含水层变为无新的“ 三下” 采煤技术迫在眉睫。水层或相对较弱的弱含水层。ｌ建筑物下采煤的条件要求和技术措施（３）水体下充填开采。开采过程中，对采空区建筑物下采煤对建筑物一定会产生相应的影实施充筑物下采煤必须按开采设计开采，依据理论水的危险。推算出覆岩和地表的变形范围，而后预测采后的（４）提前探测。利用物理电磁探测设备（瞬变破坏情况。电磁仪或ＥＨ一４电导率剖面仪）方法，探测地层建筑物下采煤一定要将构筑物结构、变形范的视电阻率，通过其变化，结合冒落带和裂隙带钻围、受力、破损级别考虑在内。当构筑物较长，应孔的观测结果，确定冒落带裂隙带的位置。将构筑物理论分段处理，提高抗变形能力，应设变３铁路下采煤的条件要求与安全措施形缝、横隔墙。对较长构筑物中的被分割的单元保证列车安全运行和采煤的正常作业是铁路体，为防止弯曲和水平变形破坏，增设钢拉杆和钢下采煤的最基本要求。铁路下采煤造成地表位移筋混凝土圈梁。当构筑物受力状态为受压状态移动和变形，再加上列车高速运行也对行车线路时，应在构筑物四周开挖补偿沟，深度应低于地基造成双重影响，使铁路下采煤比水体下、建筑物下底面，根据受力程度调整补偿沟宽度，并充填塑性采煤更为复杂。因此，应采取措施减少地表的弯材料，便于吸收来自周围对地基的挤压力。遇到曲和下沉，为列车的行驶提供保障。地下管网情况，可在接头处安装柔性接头或补偿铁路下采煤的安全措施主要有：采用充填注器。浆法、分层开采法以及强制放顶法防治地表突然２水体下采煤的条件要求与技术措施下沉；合理布置工作面，使得铁路线在移动盆地主水体下采煤最基本的就是保证煤矿正常的生断面上；全部充填法、房柱式开采法、条带开采法产运行，采区和矿井涌水应该保证在排水能力范可以有效防止地表弯曲变形；采用无煤柱完全开围之内。水下采煤作业时，一定要留设安全煤岩采、分层顺序开采以及协同开采有效防止二次变柱，保证开采空间在合理的开采范围之内，不能超形。限开采。当煤层附近或者上方，为江河湖泊直接４常用的“ 三下” 采煤技术

”三下“采煤技术及发展

“三下”采煤技术及其发展煤炭科学研究总院北京开采研究所康永华建筑物、铁路、近水体条件下压煤开采问题普遍存在于矿区内，其开采技术亦渐趋成熟。

而且随着煤炭科学技术水平的不断进步以及煤矿开采技术水平和地质采矿条件的不断变化，“三下”采煤技术也在不断发展提高。

１“三下”压煤的处理原则与途径１．１“三下”压煤的处理原则处理“三下”压煤的总原则是“采、迁、留”统筹考虑。

采是指开采煤柱：迁是指搬迁建筑物、铁路，或处理水体，如疏、堵、排等：留是指留设煤柱不采。

其中采是根本目的，首先应立足于采，只有尽量用开采煤柱的办法才能达到提高矿井资源回收率及实现合理开采的目的。

迁只是一种手段，在当前技术上不可能或经济上不合理的情况下，能够采取迁移办法处理的，可以采取迁移办法处理，同样可达到提高矿井资源回收率及实现合理开采的目的。

当既不能采又不能迁时，应保留煤柱不采，以达到确保矿井安全及建筑物、铁路、水体安全的目的。

１．２“三下”压煤的处理途径１．２．１建筑物、铁路压煤的处理途径１．２．１．１在建筑物、铁路下采煤一般可分为以下几种情况：即不采取任何措施，或只采取简单的开采措旆进行开采：采用一定的开采与加固保护措施进行试采；采前不采取任何措施，采后维修；采后建筑物破坏严重，但可以就地重建。

１．２．１．２搬迁建筑物、铁路后采煤ｆ注意避免二次搬迁）一般可有以下几种做法：即迁到无煤区或煤层露头以外；迁到薄煤区：迁到大断裂带上；迁到深部采区上：迁到已采区上。

１．２．１＿３保留煤柱不采一般可分为两种情况：一是完全保护，不允许发生任何移动与变形：二是在允许变形范围内的保护。

如全部按Ｉ级变形保护；煤柱边缘部分按Ｉ级变形保护以及对于立井井简浅部按Ｉ级或ＩＩ级变形保护；深部完全保护。

１．２．２水体压煤的处理途径１．２．２．１近水体采煤主要有顶水（或带压）开采；疏于或疏降（或降压）开采：顶疏结合开采；处理补给水源后开采等。

１．２．２．２迁移水体后采煤・迁移水体需要一定的条件。

“三下”采煤膏体充填开采技术研究

㊀第４９卷第１期煤炭科学技术Ｖｏｌ４９㊀Ｎｏ１㊀㊀２０２１年１月ＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ㊀Ｊａｎ．２０２１㊀移动扫码阅读孙希奎．三下采煤膏体充填开采技术研究［Ｊ］．煤炭科学技术，２０２１，４９（１）：２１８－２２４ｄｏｉ：１０１３１９９／ｊｃｎｋｉｃｓｔ２０２１０１０１７ＳＵＮＸｉｋｕｉ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｐａｓｔｅｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｇｍｉｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｃｏａｌｍｉｎｉｎｇｕｎｄｅｒｂｕｉｌｄｉｎｇｓ，ｗａｔｅｒｂｏｄｉｅｓａｎｄｒａｉｌｗａｙｓ［Ｊ］．ＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２１，４９（１）：２１８－２２４ｄｏｉ：１０１３１９９／ｊｃｎｋｉｃｓｔ２０２１０１０１７三下采煤膏体充填开采技术研究孙㊀希㊀奎（山东能源集团有限公司，山东济南㊀２５００１４）摘㊀要：膏体充填是控制采矿岩层运动㊁防治地表沉陷的主要充填开采技术之一㊂针对我国东部煤矿开采过程遇到的建筑物㊁水体㊁铁路下以及承压水体上压煤资源开采问题，以淄博矿业集团济北矿区主力矿井的开采条件为背景，分析了膏体充填的基本原理㊁工艺方法及试验应用情况，重点介绍了岱庄煤矿在建筑物下条带煤柱置换开采，高层建筑下压煤充填开采，承压水体上充填开采等领域的典型应用案例㊂通过应用膏体充填开采技术，地面受护建筑物移动变形数值均小于建筑物Ⅰ级损坏标准，受底板灰岩水威胁的工作面充填开采后底板破坏深度仅６．０６．５ｍ，防范底板水害的作用显著㊂结合济北矿区未来的发展方向，认为膏体充填应该进一步在承压水体上开采的相关理论和工艺技术，重复采动影响下建筑物保护的理论和对应措施，复杂条件下充填工艺㊁设备㊁流程优化以及与井下煤矸智能分选系统相结合等方面着重进行研究攻关㊂研究结果对济北矿区膏体充填开采进一步应用有重要借鉴意义㊂关键词：膏体充填；三下采煤；济北矿区；条带煤柱置换；底板承压水中图分类号：ＴＤ８２３㊀㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀㊀文章编号：０２５３－２３３６（２０２１）０１－０２１８－０７Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｐａｓｔｅｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｇｍｉｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｃｏａｌｍｉｎｉｎｇｕｎｄｅｒｂｕｉｌｄｉｎｇｓ，ｗａｔｅｒｂｏｄｉｅｓａｎｄｒａｉｌｗａｙｓＳＵＮＸｉｋｕｉ（ＳｈａｎｄｏｎｇＥｎｅｒｇｙＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｊｉｎａｎ㊀２５００１４，Ｃｈｉｎａ）收稿日期：２０２０－０９－０８；责任编辑：朱恩光基金项目：山东省泰山学者专项经费资助项目（２０１３０９）作者简介：孙希奎（１９６５），男，山东淄博人，研究员，博士㊂Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｕｎｘｉｋｕｉ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｐａｓｔｅｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｇｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍａｉｎｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｇｍｉｎｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｔｏｃｏｎｔｒｏｌｏｖｅｒｂｕｒｄｅｎｍｏｍｅｎｔａｎｄｐｒｅｖｅｎｔｓｕｒｆａｃｅｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ．Ｉｎｖｉｅｗｏｆｔｈｅｍｉｎｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄｃｏａｌｒｅｓｏｕｒｃｅｓｕｎｄｅｒｂｕｉｌｄｉｎｇｓ，ｗａｔｅｒｂｏｄｉｅｓ，ｒａｉｌｗａｙｓａｎｄｃｏｎｆｉｎｅｄｗａｔｅｒｂｏｄｉｅｓｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｃｏａｌｍｉｎｉｎｇｉｎｅａｓｔｅｒｎＣｈｉｎａ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｉｎｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｍａｉｎｍｉｎｅｓｉｎＪｉｂｅｉＭｉｎｉｎｇＡｒｅａｏｆＺｉｂｏＭｉｎｉｎｇＧｒｏｕｐ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｂａｓｉｃｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，ｐｒｏｃｅｓｓｍｅｔｈｏｄｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｐａｓｔｅｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｇ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｆｏｃｕｓｉｎｇｏｎｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｔｒｉｐｃｏａｌｐｉｌｌａｒｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔｍｉｎｉｎｇ，ｃｏａｌｍｉｎｉｎｇｕｎｄｅｒｈｉｇｈｂｕｉｌｄｉｎｇｓａｎｄｃｏａｌｆｉｌｌｉｎｇａｂｏｖｅｆｌｏｏｒｃｏｎｆｉｎｅｄｗａｔｅｒｉｎＤａｉｚｈｕａｎｇＣｏａｌＭｉｎｅ．Ｂｙａｐｐｌｙｉｎｇｔｈｅｐａｓｔｅｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｇｍｉｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅｇｒｏｕｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｖａｌｕｅｓａｒｅｌｅｓｓｔｈａｎⅠｄａｍａｇｅｓｔａｎｄａｒｄ．Ｄａｍａｇｅｄｅｐｔｈｏｆｗｏｒｋ⁃ｉｎｇｆａｃｅｕｎｄｅｒｔｈｅｔｈｒｅａｔｏｆｆｌｏｏｒｌｉｍｅｓｔｏｎｅｗａｔｅｒｗａｓｊｕｓｔｆｒｏｍ６．０ｔｏ６．５ｍａｆｔｅｒｐａｓｔｅｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｇｍｉｎｉｎｇｗｉｔｃｈｈａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｅｆｆｅｃｔｔｏｐｒｅ⁃ｖｅｎｔｆｌｏｏｒｗａｔｅｒｄｉｓａｓｔｅｒｓ．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅＪｉｂｅｉＭｉｎｉｎｇＡｒｅａ，ｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｏｎｐａｓｔｅｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｇｍｉｎｉｎｇｗｅｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｓｕｃｈａｓｔｈｅｏｒｙａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｂｏｖｅｆｌｏｏｒｃｏｎｆｉｎｅｄｗａｔｅｒ，ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｏｆｂｕｉｌｄｉｎｇｓｕｎｄｅｒｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｒｅｐｅａｔｅｄｍｉｎｉｎｇ，ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｆｉｌｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄｆｌｏｗｕｎｄｅｒｃｏｍｐｌｅｘｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｃｏａｌ－ｇａｎｇｕｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｓｅｐａｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍａｎｄｐａｓｔｅｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｇｍｉｎｉｎｇ．ＴｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓｗｉｌｌｐｒｏｖｉｄｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｄｅｅｐｅｎｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｐａｓｔｅｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｇｍｉｎｉｎｇｉｎｔｈｅＪｉｂｅｉＭｉｎｉｎｇＡｒｅａ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐａｓｔｅｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｇ；ｃｏａｌｍｉｎｉｎｇｕｎｄｅｒｂｕｉｌｄｉｎｇｓ，ｗａｔｅｒｂｏｄｉｅｓａｎｄｒａｉｌｗａｙｓ；ＪｉｎｂｅｉＭｉｎｉｎｇＡｒｅａ；ｃｏａｌｐｉｌｌａｒｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ；ｆｌｏｏｒｃｏｎｆｉｎｅｄｗａｔｅｒ８１２孙希奎：三下采煤膏体充填开采技术研究２０２１年第１期０㊀引㊀㊀言充填开采是煤矿绿色开采体系的重要组成部分，是控制采动岩层移动与防治开采损坏的关键技术之一［１］㊂自充填开采概念提出以来，经过不断完善和发展，形成了多种针对煤矿层状岩层赋存特点的充填开采方法㊂如在国内开展试验和应用较早的固体废弃物膏体充填［２］，以破碎矸石为主料进行的采空区矸石等固体废弃物充填［３］，以含水率超过９５％的高水和超高水材料充填［４－５］等㊂随着充填开采的不断推广，工程实践中提高充填效率和降低充填成本等需求日益迫切，形成以覆岩隔离注浆充填㊁间隔墩柱充填㊁煤柱间隔置换充填等部分充填开采技术［６－８］，使得煤矿充填开采的应用范围和适用条件不断扩展，为压煤资源开采提供了重要的技术支撑㊂膏体充填开采是目前在矿山充填开采领域应用仍较为广泛的主要充填开采技术之一㊂膏体充填最早应用于金属矿山，利用尾矿进行金属矿山采空区的回填，以控制围岩运动和处理大量尾矿砂㊂１９８８年，德国在摩纳泊尔煤矿首次开展煤矿膏体充填试验并取得成功［９］㊂２００６年，周华强教授团队率先在济宁山东鲁泰控股集团有限公司太平煤矿开展近松散含水层㊁薄基岩条件下厚煤层分层开采及膏体充填开采技术研究，解放了大量水体下及建筑物下压覆的煤炭资源［２］㊂自首次在煤矿工程试验至今已有近１５年的发展，膏体充填以其充填材料不离析㊁不泌水㊁充填密实㊁充填体后期强度大等优势，目前已经在很多煤矿进行了推广应用㊂济北矿区地处东部平原地区，地面村庄密集，压煤严重，多数矿井在进行下组１６煤层开采时受底板灰岩水害的威胁，矿井可采储量严重减少，迫切需要通过井下充填开采解放建筑物下㊁承压水上压煤资源㊂笔者结合淄博矿业集团济北矿区基本开采条件，总结膏体充填近些年来在济北矿区的研究与应用情况，并提出其后期应用发展的方向㊂１㊀淄博矿业集团济北矿区基本条件淄博矿业集团济北矿区位于山东济宁市北郊，是我国２０世纪９０年代兴建的大型煤炭基地㊂该矿区由济东煤田的北部与唐口煤田２大区域组成，东西长度１７２４ｋｍ，南北宽度１２２０ｋｍ，规划面积达到３２２ｋｍ２，含煤地质总储量约２０．９亿ｔ㊂全矿区共划分有许厂煤矿㊁岱庄煤矿㊁唐口煤矿㊁葛亭煤矿㊁新河煤矿和运河煤矿等６个井田㊂矿区建设初期总设计产能８．５５Ｍｔ／ａ，以中㊁大型矿井为主，其中３．０Ｍｔ／ａ矿井１个，１．５Ｍｔ／ａ矿井３个，０．６Ｍｔ／ａ矿井１个，０．４５Ｍｔ／ａ矿井１个［１０］㊂淄博矿业集团济北矿区煤矿主采二叠系山西组３㊁１６㊁１７号煤层㊂目前大部分矿井主采３号煤层，部分煤矿逐步进入１６号煤层总体规划和开采阶段㊂以岱庄煤矿为例，３号煤层普遍埋深为２４０６１０ｍ，可采范围内煤层平均厚度２．６６ｍ，煤层倾角一般为１ʎ １２ʎ，平均６ʎ㊂３号煤层下部赋存的１６号煤层与３号煤层间距为一般为２０２５ｍ，１７号煤层与１６号煤层间距８１０ｍ，煤层较薄㊂１６号煤层底板富水性好的含水层有十三灰和奥灰，１６号煤层至十三灰平均间距２５ｍ；１６号煤层至奥灰平均间距６１ｍ［１１］㊂底板灰岩水害是矿井后期向深部开采面临的主要威胁㊂济北矿区地处我国东部平原地带，地面村庄密集，由于表土层较厚，部分煤层埋藏较深，导致煤层开采后在地表造成的影响范围很大，村庄压煤问题极其严重，是淄博矿业集团济北矿区煤炭开采面临的重大难题㊂仅以岱庄煤矿为例，该矿在６５ｋｍ２的井田面积上分布着７８个村庄，共计住户约１．３万多户，人口数量超过５万人㊂所有可采储量中，村庄下压煤储量约占到８０％，涉及７９００余万ｔ煤炭资源，其中仅主采的３号煤层村庄下压煤量就占到全部村庄压煤量的６３％，约５０００万ｔ［１２］㊂密集的村庄分布和逐步增大的煤层采深，导致多数村庄保护煤柱相互重叠，一个工作面的开采经常同时影响多个村庄㊂由于采动影响涉及的村庄较多，迁村开采费用极高㊁难度极大㊂随着社会经济的快速发展㊁村镇规模不断扩大，矿区实际的压煤储量不断增加，压煤难题有进一步恶化的趋势㊂在早些年尚未形成比较成熟的煤矿充填开采技术时，村庄所压覆的煤炭资源通常采用条带法开采，即采出一定宽度的工作面，留设一定宽度能够保证长期稳定的条带煤柱支撑覆岩及控制地表下沉，如岱庄矿自２０００年建成投产以来，截至２０１９年，建筑物压煤压覆的条带煤柱已达５０多个，累计条带煤柱可采储量已达１１００万ｔ［１３］㊂大量遗留条带煤柱难以有效回采，严重影响了矿井的采掘规划，制约了矿井产能的发挥，极大缩短了矿井的服务年限㊂如何解决村庄压煤开采，实现村庄不搬迁开采和深部承压水上开采是济北矿区煤矿都迫切需要解决的问题㊂２㊀淄博矿业集团济北矿区膏体充填开采历程２．１㊀膏体充填开采原理与工艺煤矿膏体充填就是将煤炭开采和利用过程中产９１２２０２１年第１期煤炭科学技术第４９卷生的煤矸石㊁粉煤灰㊁工业炉渣等大量固体废弃物在地面进行破碎和配制，形成牙膏状浆体，采用充填泵或重力加压方式，通过管道输送到井下并充填工作面后方的采空区㊂随着工作面开采尺度和充填开采范围的不断增大，逐渐形成由膏体充填体㊁前方煤体和工作面液压充填支架等共同作用的支撑体系，对上覆岩层形成有效支撑，控制地表移动变形，保障地面建筑物的变形损害在允许的范围以内（一般为Ⅰ级损害以内）［２］㊂采用膏体充填的工作面，由于开采空间及时被充填体替换，虽有一定量的压缩，但事实上相当于极大降低了采高，因此对顶板的破坏减小㊂膏体充填体在支撑顶板的同时，对底板移动也形成一定限制，也可显著降低底板隔水层的破坏深度㊂具体实施膏体充填工艺时，首先要将工作面向前推进一个充填步距，然后将配制完成的膏体材料，通过充填泵输送到充填工作面，充填封闭好的采空区㊂充填工艺系统由地面矸石破碎系统㊁浆料制备系统㊁管道泵送系统㊁充填控制系统等组成，图１为膏体充填的工艺流程㊂图１㊀煤矿膏体充填工艺流程［２］Ｆｉｇ．１㊀Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｃｅｓｓｏｆｐａｓｔｅｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｇｍｉｎｉｎｇ２．２㊀试验的历程与概况膏体充填是由金属矿山胶结充填逐步改进而来的，早期少数矿山在进行高浓度胶结充填试验研究的同时，对充填材料的组成和级配作出了改进，使得料浆浓度得到明显提高，并进一步发展成膏体泵送胶结充填工艺，由此形成膏体充填的基本模式㊂２０００年，在金川二矿区建成我国第一条膏体充填工艺系统，并在铜绿山矿得到成功推广应用㊂后来，煤矿开采规模越来越大，东部矿区面临的村庄压煤问题也越来越多㊂为应对村庄压煤开采的迫切需求，中国矿业大学最早提出了井下工作面膏体充填建筑物压煤开采技术，并开展了大量的基础性研究工作㊂随后，济宁太平煤矿为解放村庄压煤，提高采出率，延长矿井服务年限，与中国矿业大学合作开展了固体废弃物膏体充填开采技术的研究与试验，是我国煤矿第１个膏体充填示范工程，并于２００６年５月成功实现了工业性试采［１４－１５］㊂淄博矿业集团济北矿区最早开始试验膏体充填开采源于对建筑物下遗留条带煤柱资源的回收需求㊂首试区域选择在地面村庄压煤极其严重的淄博岱庄煤矿２３００采区㊂根据岱庄煤矿的开采条件，首个试验工作面选择在２３００采区最边界的遗留煤柱位置，即２３０２长壁工作面采空区与２３０３条带工作面采空区之间区域，命名为２３５１充填工作面㊂根据文献资料，在工程试验整个历程中，２００５２００６年进行了充填前两侧已经回采的工作面冒落区探测和膏体充填性能测试前期研究，２００７年底正式立项启动，２００８年５月山东省煤炭工业局组织专家论证，并于２００８年６月正式批准进行工业性试验㊂通过长期工程准备，２３５１膏体充填工作面于２００９年１２月２３日正式开始现场工业性试验；２０１１年４月膏体充填综采推广应用到２３５２工作面［１６］㊂试验成功之后，继续在岱庄煤矿其他压煤采区进行应用，同时推广到淄博矿业集团济北矿区许厂煤矿㊁葛亭煤矿的建筑物下条带煤柱充填置换开采实践中㊂２．３㊀推广应用情况自２００６年膏体充填开采技术在济宁太平煤矿开展试验以来，经过近１５年的不断发展和完善，应用的工程条件和适用范围不断扩展，由最初充填置换条带煤柱开采，到地面高层建筑物压煤开采，再到下组煤底板承压水上充填开采，取得了较好的试验效果，形成了良好的示范效应㊂表１统计了膏体充填技术在济北矿区部分工作面的应用情况㊂３㊀典型工程案例及效果３．１㊀遗留条带煤柱置换开采中的应用受地表密集建筑物压煤影响，岱庄煤矿首采的０２２孙希奎：三下采煤膏体充填开采技术研究２０２１年第１期表１㊀膏体充填开采技术在济北矿区部分煤矿的应用情况Ｔａｂｌｅ１㊀ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｐａｓｔｅｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｇｍｉｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｓｏｍｅｃｏａｌｍｉｎｅｓｉｎＪｉｂｅｉＭｉｎｉｎｇＡｒｅａ煤矿应用日期（年⁃月）工作面或采区编号煤层倾角／（ʎ）采高／ｍ宽度／ｍ埋深／ｍ推进／ｍ储量／万ｔ应用类型岱庄煤矿２００９－１２２０１０－０８２３５１采区３煤５２．９１０３４２０９８０４２．０建筑物下煤柱置换充填岱庄煤矿２０１３－０２２０１５－０２２３５３采区３煤４２．７１５０４３０７２０３９．９建筑物下煤柱置换充填岱庄煤矿２０１６－０６２０１７－１１６３５２采区３煤６２．７１１０４３５５９５２４．２高层建筑下煤柱置换充填岱庄煤矿２０１８－０７２０１９－０６６３５１采区３煤４２．７１０２４２５５０５１９．１高层建筑下煤柱置换充填岱庄煤矿２０１８－０６至今１１６０７采区１６煤９２．２１２０５３０９９０３４．０承压水上开采许厂煤矿２０１３－０１２０１４－１０１３３５工作面３下煤３３．５６６３０５６１８３０．８建筑物下煤柱置换充填许厂煤矿２０１４－０４２０１５－０６１３３１工作面３下煤３３．６３９９３３１０４１５１８．９建筑物下煤柱置换充填许厂煤矿２０１５－０１２０１６－０７１３３７工作面３下煤４３．５４６５４２９５６２２２３．９建筑物下煤柱置换充填２３００采区开采村庄下压煤时采用长壁开采与条带式开采相结合的综合开采体系，即在非压煤区域采用常规的长壁综采一次采全高采煤法，在压煤区域采用条带法开采，因此遗留了大量保护煤柱㊂经统计，整个２３００采区采用条带开采方法的煤炭采出率仅为３７％，产生的遗留煤柱资源量高达９００多万ｔ㊂图２为２３００采区部分工作面采空区与遗留煤柱分布情况，相邻采空区中间空白区域为留设条带煤柱，即后期要进行膏体充填开采的工作面㊂由于遗留的条带煤柱很多，岱庄煤矿开展膏体充填采煤工程实践几乎全部是针对遗留条带煤柱的置换充填开采㊂图２㊀２３００采区部分采空区与遗留煤柱分布Ｆｉｇ．２㊀ＰａｒｔｉａｌｇｏａｆａｎｄｃｏａｌｐｉｌｌａｒｏｆＮｏ．２３００Ｐａｎｅｌ首试工作面位于２３０２长壁工作面采空区与２３０３条带工作面采空区之间，开采对象是遗留的地面村庄条带保护煤柱，命名为２３５１充填工作面㊂首试工作面宽度１００ｍ，走向长度６３０８８０ｍ，平均埋深４２０ｍ，煤层采高２．９ｍ㊂工作面开采时采用ＺＣ５６００／１７／３２型充填液压支架，每开采４个循环，向前推进２．４ｍ，对采空区进行１次充填㊂２３５１充填工作面膏体充填系统由４个系统组成，分别是矸石破碎系统㊁配比搅拌系统㊁泵送管道系统和自动控制系统㊂充填料为二级破碎筛选的煤矸石（粒径＜２５ｍｍ，粒级５ｍｍ以下占４１．４％）㊁粉煤灰（源于岱庄矿电厂）㊁标号３２．５的普通硅酸盐水泥和水，水泥㊁粉煤灰和煤矸石质量配比为１ʒ４ʒ６［１７］㊂采用矸石破碎系统㊁配比搅拌系统先将矸石破碎加工，然后把矸石㊁粉煤灰㊁专用胶结料和水等物料按比例混合搅拌制成充填浆料，最终形成的膏体材料质量分数达７４％㊂整个系统运行时，充填能力可达到１７０ｍ３／ｈ㊂工作面进行膏体充填时，通过充填泵和充填钻孔及管道将膏体浆料输送到井下进行采空区充填㊂经过实际统计，２３５１充填工作面共充填膏体材料２８万ｍ３，消耗矸石１０．５ｍ３，置换出原煤４２万ｔ［１３］㊂２３５１工作面膏体充填后，实测地表最大新增下沉值为３５ｍｍ㊂２３００采区膏体充填开采地表移动变形均控制在建筑物允许的Ⅰ级损害范围内㊂岱庄煤矿采用膏体充填后每年可多采原煤约６０万ｔ，经济效益约为３２００万元㊂通过膏体充填，完全解决了岱庄煤矿村庄压煤难题㊂此外，膏体充填由于及时支撑了顶底板，还可以有效控制开采空间的围岩变形量，缓解了工作面的矿压显现［１７－１８］㊂３．２㊀高层建筑物压煤开采的应用岱庄煤矿６３００采区位于矿井东翼，煤层埋深为４１０ｍ，煤厚为２．３ｍ，２０１６年初开始，岱庄煤矿采用膏体充填开采６３００采区的６３５２工作面和６３５１工作面，开采区域最长为８３０ｍ，总宽为３３０ｍ㊂对应地表有黄楼村居民房屋，以及岱庄医院部分家属楼㊁天主教堂（省级保护文物，图３ａ）㊁岱庄医院１８层住院大楼（重点保护对象，图３ｂ）㊂实施膏体充填后，岱庄医院１８层的住院楼最大倾斜为０．２ｍｍ／ｍ，水平变形为－０．１ｍｍ／ｍ，天主教堂最大倾斜为－０．２ｍｍ／ｍ，水平变形为－０．１ｍｍ／ｍ，上述移动变形数值均小于建筑物Ⅰ级损坏标准［１９］㊂３．３㊀底板承压水上开采中的应用经过近２０年的开采，岱庄煤矿主采的３号煤已１２２２０２１年第１期煤炭科学技术第４９卷图３㊀受保护建筑物Ｆｉｇ．３㊀Ｐｒｏｔｅｃｔｅｄｂｕｉｌｄｉｎｇｓ近枯竭，为延长煤矿的服务年限，规划了下组１６号煤层的开采设计方案㊂１６号煤底板赋存有富水性较好的十三灰和奥陶系灰岩，其中１６号煤底板至十三灰平均厚度为２５．４ｍ，最小距离为２１．６ｍ，突水系数高达０．３０１．５２ＭＰａ／ｍ，远大于０．１ＭＰａ／ｍ的安全值，采用全部垮落法很难保证安全开采㊂如果煤层开采后顶㊁底板能够得到充填材料的及时支撑，其破坏范围会得到抑制，理论上可降低突水危险，是开采承压水上煤炭资源的可选方法㊂同时，岱庄煤矿多年的膏体充填开采经验可为承压水上开采提供宝贵经验㊂承压水上１６号煤开采首先在岱庄煤矿１１６０７工作面进行了试验㊂１１６０７工作面走向长度约１０００ｍ，工作面宽度约１２０ｍ，煤层平均埋深５４６．４ｍ，平均采高２．１４ｍ，平均倾角９ʎ，底板十三灰为１６号煤底板的直接充水含水层，距离底板最近为２２ｍ，底板承压水水压为４．２ＭＰａ㊂根据工作面条件，结合理论计算和模拟结果，如果１１６０７工作面采用全部垮落法开采，采动影响在底板产生的破坏深度可能达到１６ｍ，水害风险较大［２１］㊂１１６０７工作面膏体充填材料采用加气混凝土配方，工作面每天推进２．４ｍ，充填步距为３．６ｍ㊂地面充填站充填能力１４０ｍ３／ｈ，系统破碎能力为１００ｔ／ｈ㊂充填面充填管路的铺设路线为：充填站ң充填钻孔ң至－４１０ｍ水平北翼运输大巷联络巷段ң－４１０ｍ水平北翼运输大巷联络巷段ң２１６０轨道大巷段ң１１６０运输上山段ң１１６０７轨道巷段ң开切眼㊂图４为井下充填管路㊂为了评价工作面膏体充填实施效果，在１１６０７膏体充填工作面采用单孔恒定水压（０．２００．３５ＭＰａ）法向底板观测钻孔内注水㊂通过工作面底板单位时间内注水量，反映底板裂隙发育程度㊂图５为实测所得的每个钻孔的注水漏失量随钻孔深度的变化规律㊂根据实测结果，１１６０７膏体充填工作面底板最大破坏深度为６．５ｍ［２２］，远小于垮落工作面图４㊀１１６０７工作面膏体充填井下充填管路Ｆｉｇ．４㊀ＦｉｌｌｉｎｇｐｉｐｅｌｉｎｅｏｆＮｏ．１１６０７ｐａｓｔｅｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｇｍｉｎｉｎｇｆａｃｅ底板破坏深度１６ｍ㊂膏体充填开采明显控制了底板破坏，实现了承压水上的安全开采㊂图５㊀底板钻孔注水漏失量变化Ｆｉｇ．５㊀Ｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｗａｔｅｒｌｅａｋａｇｅｆｒｏｍｂｏｒｅｈｏｌｅｉｎｂｏｔｔｏｍｐｌａｔｅ后续开采的１１６０５工作面同样采用了膏体充填技术，实测底板破坏深度为６ｍ，实现了承压水上的安全开采［２３］㊂４　膏体充填在济北矿区的应用展望济北矿区煤矿在３号煤层开采过程中，形成了大量的条带煤柱，近些年采用膏体充填技术，采出了很多条带煤柱，在解放３号煤层被压覆煤炭资源方面发挥了巨大优势㊂随着３号煤层资源逐步枯竭，将进一步开采下组１６㊁１７号煤层，膏体充填开采技术在济北矿区的推广应用需要从以下方面继续深入研究㊂１６号煤层下部赋存有高承压的十三灰和奥灰承压含水层（图６），十三灰距离煤层２０２５ｍ，如果采用常规全部垮落法开采，势必造成底板破坏深度大，底板受承压水威胁增加㊂膏体充填已在承压水上进行了成功的开采试验，但是需要进一步深入研究采用膏体充填进行承压水体上开采的相关理论和优化工艺㊂济北矿区多数煤矿上部３号煤层已经回采，很多采区进行了条带煤柱置换充填开采，如果下部１６号煤层开采，存在多煤层重复采动问题，已经进行充填开采的支撑体将面临下部煤层开采影响下的二次稳定性问题，因此需要研究在近距离膏体充填开采２２２孙希奎：三下采煤膏体充填开采技术研究２０２１年第１期图６㊀岱庄煤矿下组煤与含水哈层的位置关系［２３］Ｆｉｇ．６㊀ＬｏｃａｔｉｏｎｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｌｏｗｅｒｃｏａｌｓｅａｍａｎｄａｑｕｉｆｅｒｉｎＤａｉｚｈｕａｎｇＣｏａｌＭｉｎｅ工作面对建筑物保护的理论和对应的技术措施㊂随着开采深度增加和多煤层重复开采扰动问题的出现，在复杂开采条件下膏体充填工艺㊁设备㊁流程方面的优化问题，使充填效果和充填成本的匹配达到最优㊂充填材料选择方面，应考虑与先进的ＴＤＳ井下煤矸智能分选系统相结合，实现矸石不升井，就地加工利用，将充填系统移至井下，完成充填膏体材料的制备与输送，减少由井上到井下的输送环节，提高充填效率，进一步降低充填成本㊂５㊀结㊀㊀论１）自膏体充填开采技术首次应用以来，经过近１５年的发展，从原理㊁充填材料㊁工艺技术㊁主要装备等都得到了很大的进步，应用范围也由最初建筑物下条带煤柱的置换开采扩展到高层建筑物保护㊁底板承压水害防治，应用范围越来越广泛，适应性越来越强㊂２）重点以岱庄煤矿条件为例，介绍了膏体充填在条带煤柱的置换开采㊁高层建筑下压煤开采㊁承压水上煤炭开采等方面的实践应用，有效回收了条带煤柱㊁保护了高层建筑，解放了受底板承压水威胁的煤炭资源，取得了显著的应用效果㊂３）结合淄博矿业集团济北矿区实际开采情况和未来回采计划，提出膏体充填开采应重点在承压水体上开采的相关理论和工艺技术㊁重复采动影响下建筑物保护的理论和对应技术措施㊁复杂条件下充填工艺㊁设备㊁流程优化以及与井下煤矸智能分选系统相结合等方面进行拓展和技术攻关㊂参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：［１］㊀钱鸣高，许家林，缪协兴．煤矿绿色开采技术［Ｊ］．中国矿业大学学报，２００３，３２（４）：５－１０．ＱＩＡＮＭｉｎｇｇａｏ，ＸＵＪｉａｌｉｎ，ＭＩＡＯＸｉｅｘｉｎｇ．Ｇｒｅｅｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｎｃｏａｌｍｉｎｉｎｇ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌ⁃ｏｇｙ，２００３，３２（４）：３４３－３４８．［２］㊀周华强，侯朝炯，孙希奎，等．固体废弃物膏体充填不迁村采煤［Ｊ］．中国矿业大学学报，２００４，３３（２）：１５４－１７７．ＺＨＯＵＨｕａｑｉａｎｇ，ＨＯＵＣｈａｏｊｉｏｎｇ，ＳＵＮＸｉｋｕｉ，ｅｔａｌ．Ｓｏｌｉｄｗａｓｔｅｐａｓｔｅｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｇｆｏｒｎｏｎｅ－ｖｉｌｌａｇｅ－ｒｅｌｏｃａｔｉｏｎｃｏａｌｍｉｎｉｎｇ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００４，３３（２）：１５４－１５８．［３］㊀张吉雄．矸石直接充填综采岩层移动控制及其应用研究［Ｄ］．徐州：中国矿业大学，２００８．［４］㊀冯光明，孙春东，王成真，等．超高水材料采空区充填方法研究［Ｊ］．煤炭学报，２０１０，３５（１２）：１９６３－１９６８．ＦＥＮＧＧｕａｎｇｍｉｎｇ，ＳＵＮＣｈｕｎｄｏｎｇ，ＷＡＮＧＣｈｅｎｇｚｈｅｎ，ｅｔａｌ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｇｏａｆｆｉｌｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｗｉｔｈｓｕｐｅｒｈｉｇｈ－ｗａｔｅｒｍａｔｅｒｉａｌ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａＣｏａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２０１０，３５（１２）：１９６３－１９６８．［５］㊀孙希奎，王㊀苇．高水材料充填置换开采承压水上条带煤柱的理论研究［Ｊ］．煤炭学报，２０１１，３６（６）：９０９－９１３．ＳＵＮＸｉｋｕｉ，ＷＡＮＧＷｅｉ．Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｈｉｇｈｗａｔｅｒｍａｔｅｒｉａｌｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔｍｉｎｉｎｇｔｈｅｓｔｒｉｐｃｏａｌｐｉｌｌａｒａｂｏｖｅｃｏｎｆｉｎｅｄａｑ⁃ｕｉｆｅｒ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａＣｏａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２０１１，３６（６）：９０９－９１３．［６］㊀许家林，朱卫兵，李兴尚，等．控制煤矿开采沉陷的部分充填开采技术研究［Ｊ］．采矿与安全工程学报，２００６，２３（１）：６－１１．ＸＵＪｉａｌｉｎ，ＺＨＵＷｅｉｂｉｎｇ，ＬＩＸｉｎｇｓｈａｎｇ，ｅｔａｌ．Ｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｔｅｃｈ⁃ｎｏｌｏｇｙｏｆｐａｒｔｉａｌ－ｆｉｌｌｉｎｇｔｏｃｏｎｔｒｏｌｃｏａｌｍｉｎｉｎｇｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒ⁃ｎａｌｏｆＭｉｎｉｎｇ＆ＳａｆｅｔｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００６，２３（１）：６－１１．［７］㊀许家林，倪建明，轩大洋，等．覆岩隔离注浆充填不迁村采煤技术［Ｊ］．煤炭科学技术，２０１５，４３（１２）：８－１１．ＸＵＪｉａｌｉｎ，ＮＩＪｉａｎｍｉｎｇ，ＸＵＡＮＤａｙａｎｇ，ｅｔａｌ．Ｃｏａｌｍｉｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｉｔｈｏｕｔｖｉｌｌａｇｅｒｅｌｏｃａｔｉｏｎｂｙｉｓｏｌａｔｅｄｇｒｏｕｔｉｎｊｅｃｔｉｏｎｉｎｔｏｏｖｅｒｂｕｒｄｅｎ［Ｊ］．ＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１５，４３（１２）：８－１１．㊀［８］㊀许家林，轩大洋，朱卫兵，等．部分充填采煤技术的研究与实践［Ｊ］．煤炭学报，２０１５，４０（６）：１３０３－１３１２．ＸＵＪｉａｌｉｎ，ＸＵＡＮＤａｙａｎｇ，ＺＨＵＷｅｉｂｉｎｇ，ｅｔａｌ．Ｓｔｕｄｙａｎｄａｐｐｌｉ⁃ｃａｔｉｏｎｏｆｃｏａｌｍｉｎｉｎｇｗｉｔｈｐａｒｔｉａｌｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｇ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａＣｏａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２０１５，４０（６）：１３０３－１３１２．［９］㊀ＢＲＡＣＫＥＢＵＳＣＨＦＷ．Ｂａｓｉｃｓｏｆｐａｓｔｅｂａｃｋｆｉｌｌｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．ＭｉｎｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１９９４，４６（１０）：１１７５－１１７８．［１０］㊀杨庆铭，江道罴．济北矿区设计建设之创新［Ｊ］．山东煤炭科技，２０００（４）：８－９．ＹＡＮＧＱｉｎｇｍｉｎｇ，ＪＩＡＮＧＤａｏｐｉ．ＩｎｎｏｖａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆＪｉｎｂｅｉｍｉｎｉｎｇａｒｅａ［Ｊ］．ＳｈａｎｄｏｎｇＣｏａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０００（４）：８－９．［１１］㊀蒋昊良．岱庄煤矿承压水上膏体充填开采技术研究［Ｄ］．徐３２２２０２１年第１期煤炭科学技术第４９卷州：中国矿业大学，２０１５．［１２］㊀李㊀博．岱庄煤矿膏体充填工作面覆岩运动规律与支护优化研究［Ｄ］．青岛：山东科技大学，２０１１．［１３］㊀杨贤江．岱庄煤矿膏体充填绿色开采技术实践［Ｊ］．山东煤炭科技，２０１９，２５（５）：１８９－１９１．ＹＡＮＧＸｉａｎｊｉａｎｇ．ｐｒａｃｔｉｃｅｏｆｇｒｅｅｎｍｉｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｐａｓｔｅｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｇｉｎｄａｉｚｈｕａｎｇｃｏａｌｍｉｎｅ［Ｊ］．ＳｈａｎｄｏｎｇＣｏａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１９，２５（５）：１８９－１９１．［１４］㊀赵才智．煤矿新型膏体充填材料性能及其应用研究［Ｄ］．徐州：中国矿业大学，２００８．［１５］㊀常庆粮．膏体充填控制覆岩变形与地表沉陷的理论研究与实践［Ｄ］．徐州：中国矿业大学，２００９．［１６］㊀王光伟．膏体充填开采遗留条带煤柱的理论研究与实践［Ｄ］．徐州：中国矿业大学，２０１４．［１７］㊀孙希奎，李秀山，施现院，等．煤矿膏体充填矿压显现规律的充实效应研究［Ｊ］．煤炭科学技术，２０１７，４５（１）：４８－５３．ＳＵＮＸｉｋｕｉ，ＬＩＸｉｕｓｈａｎ，ＳＨＩＸｉａｎｙｕａｎ，ｅｔａｌ．Ｓｔｕｄｙｏｎｍｉｎｅｓｔｒａｔａｂｅｈａｖｉｏｒｗｉｔｈｆｕｌｌｂａｃｋｆｉｌｌｅｆｆｅｃｔｏｆｐａｓｔｅｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｃｏａｌｍｉｎｅ［Ｊ］．ＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１７，４５（１）：４８－５３．［１８］㊀韩文骥，宋光远，曹㊀忠，等．膏体充填开采孤岛煤柱覆岩移动规律研究［Ｊ］．煤矿安全，２０１３，４４（５）：２２０－２２３．ＨＡＮＷｅｎｊｉ，ＳＯＮＧＧｕａｎｇｙｕａｎ，ＣＡＯＺｈｏｎｇ，ｅｔａｌ．Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｌａｗｓｏｆｓｔｒａｔａｍｏｖｅｍｅｎｔｏｆｉｓｏｌａｔｅｄｃｏａｌｐｉｌｌａｒｗｉｔｈｐａｓｔｅｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｇｍｉｎｉｎｇ［Ｊ］．ＳａｆｅｔｙｉｎＣｏａｌＭｉｎｅｓ，２０１３，４４（５）：２２０－２２３．［１９］㊀张洪鹏，宋来智．高层建筑物下膏体充填开采充填率优化研究及应用［Ｊ］．煤炭科技，２０１８，１５４（２）：１２２－１２４．ＺＨＡＮＧＨｏｎｇｐｅｎｇ，ＳＯＮＧＬａｉｚｈｉ．Ｓｔｕｄｙｏｎｆｉｌｌｉｎｇｒａｔｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｐａｓｔｅｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｇｍｉｎｉｎｇｕｎｄｅｒｈｉｇｈｂｕｉｌｄｉｎｇｓａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＭａｇａｚｉｎｅ，２０１８，１５４（２）：１２２－１２４．［２０］㊀蒋昊良．岱庄煤矿承压水上膏体充填开采技术研究［Ｄ］．徐州：中国矿业大学，２０１５．［２１］㊀孙希奎，常庆粮．承压水上膏体充填率与充填体强度对底板破坏深度的影响［Ｊ］．煤矿安全，２０１７，４８（６）：１８０－１８３．ＳＵＮＸｉｋｕｉ，ＣＨＡＮＧＱｉｎｇｌｉａｎｇ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｐａｓｔｅｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｇｒａｔｅａｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈａｂｏｖｅｃｏｎｆｉｎｅｄｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｏｎｆｌｏｏｒｆａｉｌｕｒｅｄｅｐｔｈ［Ｊ］．ＳａｆｅｔｙｉｎＣｏａｌＭｉｎｅｓ，２０１７，４８（６）：１８０－１８３．［２２］㊀廖志恒．承压水上膏体充填开采底板采动破坏特征［Ｊ］．煤矿安全，２０１８，４９（４）：１８５－１８８．ＬＩＡＯＺｈｉｈｅｎｇ．ｍｉｎｉｎｇ－ｉｎｄｕｃｅｄｄａｍａｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｆｌｏｏｒｂｙｐａｓｔｅｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｇｍｉｎｉｎｇｏｎｃｏｎｆｉｎｅｄｗａｔｅｒ［Ｊ］．ＳａｆｅｔｙｉｎＣｏａｌＭｉｎｅｓ，２０１８，４９（４）：１８５－１８８．［２３］㊀刘伟涛．岱庄煤矿下组煤承压水上膏体充填开采安全性研究［Ｄ］．徐州：中国矿业大学，２０１７．４２２。

充填开采技术研究浅析

充填开采技术是实现绿色开采的主要灰、２７０６工作面依靠充填开采，用“ 矿井石膏、速凝剂、解凝剂、悬浮剂等组分。矿在１其固水能力强、流动性强、凝固速度快、强水 ” 置换出了 “ 三下” 优质压煤，产量完成
关键词：绿色开采充填开采技术现状
中图分类号：ＴＤ８２３１８３
文献标识码：Ａ
文章编号ｌｌ６７４一ｏ９８ｘ（２０１４）１１（ｃ）一００１８一ｏｌ
技术手段，更是解决 “ 三下 ”问题的主要途
制备完成之后，只要通过管道直接将浆液区，初期投资少，机械化程度高，系统简单；１．１．１膏体充填开采技术膏体充填开采技术就是将矸石、粉煤运输到充填地点，就可直接充填，但是，采高水材料充填水比例高，固体材料少，克灰、工业炉渣等固体废弃物通过一定工艺与空区需要筑专门的护壁和隔墙，并且浆液在服适应煤矿充填技术的材料短缺的问题，因此，实施过程中必并且充填系统简单，水、胶结料按比例优化组合制成具有流动运输过程中容易污染，设备投资少，材料消耗性、可塑性和稳定性的牙膏状胶结浆体，并须严格注意。少，不影响矿井的辅助运输，但缺点是高水且在外力作用下，通过特定管路输送到采空１．２基于充填技术分类区，进行适时充填。材料抗风化和抗高温性能差，长期稳定性按照充填体充填量占采出煤量的百分差；而水砂充填设备复杂，材料消耗多，机