料破碎岩石料和选矿尾砂。对于天然砂和尾矿料高浓度概念，般是指重量浓度达到了第页充填料浆。所谓膏体充填则指充填料呈膏状，在采场不脱水，其胶结充填物料具有良好强度特性。块石砂浆胶结充填则指以块石作为充填集料，以水泥浆或砂浆作为胶结介质种在采场不脱水高质量充填技术。全尾矿胶结充填则是指尾矿不分级，全部用作矿山充填料，这对于尾矿产率低和需要实现零排放目标矿山是十分有价值。国外有澳大利亚坎宁顿矿加拿大基德克里克矿洛维考特矿金巨人矿和奇莫太矿，德国格隆德矿和奥地利布莱堡矿，以及南非美国和俄罗斯些地下矿山都在近年来应用了这些新充填工艺与技术。国内则分别在凡口铅锌矿济南张马屯矿湘西金矿等矿山投入应用。目前矿山应用充填采煤方法与技术主要如下胶结充填采矿法胶结充填始于世纪年代加拿大，经过几十年发展，高浓度胶结充填技术现在已经被应用于实践。例如似膏体充填膏体充填等。胶结充填物料包括包括胶结剂充填骨料和水。般地讲，胶结剂应满足以下两个条件第，形成胶结充填物料达到控制岩层移动和地表变形所需强度第二，胶结剂和对应充填物料成本低廉。新型材料主要有全砂材料与高水速凝材料。前者所固结砂土中含泥量可达甚至更高，而水泥般在左右后者能将倍于自身体积水凝结成固体，具有速凝早强特性。覆岩离层注浆充填法覆岩离层注浆充填法是利用矿层开采后覆岩开裂过程中形成离层空间，借助高压注浆泵，从地面通过钻孔向离层空间注入充填物料，占据空间减少采出空间向上传递，支撑离层上位岩层减缓岩层进步弯曲下沉，从而达到减缓地表下沉目。该充填法是近年来才开发研究。研究认为采场离层带产生是有定条件，即在煤层上覆岩层中存在硬度明显不同且具有定厚度岩层。且通过试验表明，在工作面前后方处离层发展最为充分。我国自世纪年代后期先后在大屯徐庄煤矿新汶华丰煤矿兖州东滩煤矿等进行了离层注浆试验，不同程度地减缓了地表沉陷，取得了定实践经验，取得了定效果。但对离第页层注绪论立项背景及意义国内外研究现状后粉尘严重影响了矿区空气质量，淋雨后其中含有重金属物质又进入地下水，污染水资源同时矸石山内部容易发热自燃，释放有害气体据估计仅阳泉矿区周边矸石山每年释放就达万，潜藏爆炸危险，严重威胁矿区群众安全。这些固体废弃物治理问题已经成为阳泉矿区建设和谐生态建设和谐矿区大障碍。由此可知，研发种实现三下压煤规模性开采解决固体废弃物排放等问题技术，是阳泉矿区亟待解决重大科学与工程技术难题。通过调研，阳泉集团与中国矿业大学合作，提出了综合机械化固体充填采煤技术项目研究，旨在通过研发工作面固体充填采煤设备及工艺等技术，在保证地表建构筑物安全使用前提下，达到开采出三下压煤目，并实现固体废弃物井下处理减少辅助运输压力降低排矸费用，减少固体废弃物地面堆积对环境污染破坏，实现矿区资源与环境协调发展。该技术研究具有以下重要意义提高矿井煤炭采出率，延长矿井服务年限第页研发综合机械化固体充填采煤技术可安全高效采出三下压煤，采出率可达，延长了矿井服务年限。同时，缓解了资源枯竭型矿井带来人员就业问题，确保了矿区社会稳定。实现矸石等固体废弃物井下处理，改善矿区周边生态与生存环境该项技术成功实施，可解决矸石等地面排放带来生态环境破坏问题，改善矿区周边环境，以及生存与生活环境。革新煤矿企业采煤方法，为类似条件矿井开采提供重要技术借鉴该项技术成功应用，将推动我国三下压煤开采技术发展，革新充填采煤技术，为我国存在类似问题矿井开采提供重要技术借鉴。总之，该项技术研发对充填采煤方法发展具有重要意义，对三下压煤开采技术发展具有推动作用，其科学与工程技术意义重大。国内外研究现状充填采煤就是在用井下或地面矸石粉煤灰等充填物料充入采空区，达到控制岩层运动及地表沉陷目。按充填方式可分为水力充填风力充填机械充填矸石自溜充填等。按所采用充填物料和输送方式不同，将充填采煤方法分为用矿车风力或其它机械输送干式充填料充填采空区干式充填采矿法用水力管道输送选厂尾砂山砂河砂炉渣棒磨砂碎石等充填料充填采空区水力充填采矿法用水泥及其代用品或其它胶凝材料与选厂尾砂等配制成具有胶结性质充填物料充填采空区胶结充填采矿法。国外在重要建构筑物下开采时，也曾采用混凝土充填。国外如波兰德国法国等煤矿都曾采用过充填法采煤。充填采煤在波兰德国发展应用效果好且广泛。波兰在城镇及工业建构筑物下采煤时采用水砂充填采煤量占全国建构筑物下采煤量左右。国外使用充填料通常是河砂煤矸石和电厂粉煤灰等。英国法国比利时等国都不同程度地采用了风力充填方法。我国在抚顺用废油母页岩充填采空区，下沉系数为蛟河煤矿将矸石破碎作为充填物料，其下沉系数为。矿山充填技术是为了满足采矿工业需要发展起来。矿山充填虽然已达数第页百年历史，但早期是从矿山排弃地下废料开始，最早有计划地进行充填是年澳大利亚塔斯马尼亚芒特莱尔矿和北莱尔矿应用废石充填采煤。在矿山充填方面取得较大进展，在国外有将近年历史，而在我国则是近年历史。国内外矿山充填技术发展均经历了四个发展阶段，但国内发展要比国外滞后年，由于借鉴了国外经验，不断进行科技创新，因而其差距已逐步缩小。第。集料与胶结剂通过搅拌制备成料浆后，以两相流管输方式输入采场进行充填。因细砂胶结充填兼有胶结强度和适于管道水力输送特点，因而于年代得到广泛推广应用。目前，以分级尾矿天然砂和棒磨砂等材料作为集料细砂胶结充填工艺与技术已日臻成熟，并已在二十多座矿山应用细砂胶结充填技术。第四阶段世纪年代，随着采矿工业发展，原充填工艺已不能满足回采工艺要求和进步降低采矿成本或环境保护需要，因而发展了高浓度充填技术膏体充填块石砂浆胶结充填和全尾矿胶结充填等新技术。高浓度充填是指充填料到达采场后，虽有多余水分渗出，但其多余水分渗透速度很低浓度变化较慢种充填方式。制作高浓度物料包括天然集料破碎岩石料和选矿尾砂。对于天然砂和尾矿料高浓度概念，般是指重量浓度达到了第页充填料浆。所谓膏体充填则指充填料呈膏状，在采场不脱水，其胶结充填物料具有良好强度特性。块石砂浆胶结充填则指以块石作为充填集料，以水泥浆或砂浆作为胶结介质种在采场不脱水高质量充填技术。全尾矿胶结充填则是指尾矿不分级，全部用作矿山充填料，这对于尾矿产率低和需要实现零排放目标矿山是十分有价值。国外有澳大利亚坎宁顿矿加拿大基德克里克矿洛维考特矿金巨人矿和奇莫太矿，德国格隆德矿和奥地利布莱堡矿，以及南非美国和俄罗斯些地下矿山都在近年来应用了这些新充填工艺与技术。国内则分别在凡口铅锌矿济南张马屯矿湘西金矿等矿山投入应用。目前矿山应用充填采煤方法与技术主要如下胶结充填采矿法胶结充填始于世纪年代加拿大，经过几十年发展，高浓度胶结充填技术现在已经被应用于实践。例如似膏体充填膏体充填等。胶结充填物料包括包括胶结剂充填骨料和水。般地讲，胶结剂应满足以下两个条件第，形成胶结充填物料达到控制岩层移动和地表变形所需强度第二，胶结剂和对应充填物料成本低廉。新型材料主要有全砂材料与高水速凝材料。前者所固结砂土中含泥量可达甚至更高，而水泥般在左右后者能将倍于自身体积水凝结成固体，具有速凝早强特性。覆岩离层注浆充填法覆岩离层注浆充填法是利用矿层开采后覆岩开裂过程中形成离层空间，借助高压注浆泵，从地面通过钻孔向离层空间注入充填物料，占据空间减少采出空间向上传递，支撑离层上位岩层减缓岩层进步弯曲下沉，从而达到减缓地表下沉目。该充填法是近年来才开发研究。研究认为采场离层带产生是有定条件，即在煤层上覆岩层中存在硬度明显不同且具有定厚度岩层。且通过试验表明，在工作面前后方处离层发展最为充分。我国自世纪年代后期先后在大屯徐庄煤矿新汶华丰煤矿兖州东滩煤矿等进行了离层注浆试验，不同程度地减缓了地表沉陷，取得了定实践经验，取得了定效果。但对离第页层注浆减沉效果尚存在争论。冒落矸石空隙注浆胶结充填减沉法该技术利用冒落带岩石碎胀性注入胶结材料对采空区矸石进行固结，现在尚处于实验阶段。此充填法有以下特点第，浆液充填至采空区冒落矸石空隙第二，浆液凝固后有胶结性能及定强度第三，充填浆液凝固后无水析出，克服了水砂充填排滤水难题第四，充填与采煤平行作业。粉煤灰部分代替水泥充填法在应用水砂胶结充填矿井中，为了节约生产成本和保护生态环境，有人提出用热电厂粉煤灰程及井下巷道工程等，由于其服务期限不同，所以各工程投入吨煤成本费用需要分开计算。工程投入吨煤成本计算见表。表工程投入吨煤成本计算项目投入费用万元服务年限或范围服务煤量万吨煤成本元地面工程充填采区井下矸石不升井系统充填采区垂直投料输送系统工程充填采区工作面巷道工程工作面合计注带部分为因为采用固体充填采煤技术而增加费用设备投入吨煤成本项目设备投入包括地面设备井下矸石不升井设备垂直投料输送系统设备井下运输设备工作面设备等，由于服务年限不同，服务煤量也不相同，因此，各种设备投入吨煤成本需要分别计算，见表。第页表设备投入吨煤成本计算项目投入费用万元服务年限或范围服务煤量万吨煤成本元地面设备井下矸石不升井设备年垂直投料输送系统设备充填采区井下运煤设备年充填物料运输设备年工作面常用设备年工作面增加设备年常用矿压监测设备工作面增加矿压监测设备工作面合计生产投入吨煤成本生产投入费用主要包括电费人员工资设备大修井下材料消耗费用等，具体见表。表生产投入吨煤成本计算表编号名称吨煤成本元电费及水费人员工资设备大修井下材料消耗费用搬家费用折旧费用设备运输费用技术服务费用小计根据其他矿井实施固体充填采煤技术经验，因采用充填采煤技术增加生产成本约为元。吨煤成本综合分析综上所述，充填采煤工作面工程投入吨煤成本约为元，设备投入吨煤第页成本约为元，生产投入吨煤成本约为元，充填采煤工作面综合吨煤成本约为元。其中，因采用充填采