胶结充填于年代开始在凡口铅锌矿招远金矿和焦家金矿等矿山获得应用。细砂胶结充填以尾矿天然砂和棒磨砂等材料作为充填集料，胶结剂主要为水泥。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绪论立项背景及意义国内外研究现状有效处理。这些固体废弃物排放不仅占用了大量土地，还增加了企业生产附加成本仅山西新元煤炭有限公司年排矸费用就高达万元。此外矸石粉煤灰风化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色等金属矿山开采中广泛应用了水砂充填。第三阶段年代，开始应用和研发尾矿胶结充填技术。由于非胶结充填物料无自立能力，难以满足采矿工艺高回采率和低贫化率需要，因而在水砂充填工艺得以发展并推广应用后，就开始发展采用胶结充填技术。其代表矿山有澳大利亚芒特艾萨矿，于年代采用尾矿胶结充填工艺回采底柱，其水泥添加量为。随着胶结充填技术发展，在这阶段已开始深入研究充填料特性充填料与围岩相互作用充填物料稳定性和充填胶凝材料。国内初期胶结充填均为传统混凝土充填，即完全按建筑混凝土要求和工艺制备输送胶结充填料。其中凡口铅锌矿从年开始采用压气缸风力输送混凝土胶结充填，充填物料水泥单耗为，金川龙首镍矿也于年开始应用戈壁集料作为集料胶结充填工艺，并采用电耙接力输送。其充填物料水泥单耗量为。这种传统粗骨料胶结充填输送工艺复杂，且对物料级配要求较高，因而直未获得大规模推广使用。在年代至年代，上述充填几乎被细砂胶结充填完全取代。细砂胶结充填于年代开始在凡口铅锌矿招远金矿和焦家金矿等矿山获得应用。细砂胶结充填以尾矿天然砂和棒磨砂等材料作为充填集料，胶结剂主要为水泥。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，因采用充填采煤技术而增加工程设备及生产投入吨煤成本分别为和元，共计元。经济与社会效益分析经济效益分析综合机械化固体充填采煤技术研究项目设计充填采煤区域为南燕竹及太旧高速公路预留保护煤柱，采用机械化固体充填采煤技术之后，首采工作面充填采煤工作面可采出煤量为万，吨煤利润按元计算，可创利润万元，整个充填采煤区域煤层开采完毕可采出煤炭约万，可创造利润亿元，如果全部开采所有煤层，可以采出煤炭资源约万，创造利润亿元直接经济效益巨大。如果该区域采用搬迁开采方式，按照寿阳公司所辖各矿村庄搬迁安置补偿方案中建房成本价补偿标准元，外加住房配套和新址宅基地使用费元，按照元补偿，预计约万元目前南燕竹村常住人口约人，按户均口人计算，约户，按和寿阳县政府达成初步协议，户均补偿费用万元，则居民搬迁补偿费用约亿元，考虑镇政府机关部门及少量新建厂房，搬迁补偿费用总计亿元。同时，地面太旧高速公路榆盂公路等损坏或者改道补偿费用巨大，基本不可实现搬迁开采。而采用固体充填采煤技术之后，不需要进行村庄搬迁，只需要少量建筑物损坏补偿费用，并且不会影响高速公路正常使用，可以节省大量搬迁补偿费用。采用固体充填采煤技术开采完毕整个充填采区，可处理矸石等固体废弃物约万，按照处理固体废弃物元计算，可以节省费用亿元采用固体充填采煤技术之后，可以实现井下矸石不升井直接充填利用，减少了矸石运输提升费用同时，应用该技术可以控制地表沉陷减少固体废弃物对环境危害，保护矿区土地水等自然资源，维护矿区生态环境，经济效益显著。第页社会效益分析阳煤集团大量煤炭资源压在村庄公路等建构筑下成为呆滞资源，严重影响集团公司可持续发展同时，集团下属矿井及电厂生产所产生矸石粉煤灰等固体废弃物没有相应技术进行处理，污染矿区环境，威胁人民健康。因此，如何解放压滞煤炭资源并处理矿区固体废弃物已经成为亟待解决问题。