可安全高效采出三下压煤，采出率 可达，延长了矿井的服务年限。同时，缓解了资源枯竭型矿井带来的人员就 业问题，确保了矿区社会的稳定。 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 该项技术的成功实施，可解决矸石等地面排放带来的生态环境破坏问题，改 善矿区周边的环境，以及生存与生活环境。 革新煤矿企业的采煤方法，为类似条件矿井开采提供重要的技术借鉴 该项技术的成功应用，将推动我国三下压煤开采技术的发展，革新充填 采煤技术，为我国存在类似问题的矿井开采提供重要的技术借鉴。 总之，该项技术的研发对充填采煤方法的发展具有重要意义，对三下压 煤开采技术的发展具有推动作用，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的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的目的。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的不同，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的干式充填采矿法 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 区的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 有胶结性质的充填物料充填采空区的胶结充填采矿法。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 水砂充填的采煤量占全国建构筑物下采煤量的左右。国外使用的充填料 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的需要发展起来的。矿山充填虽然已达数 第页 百年的历史，但早期的是从矿山排弃地下废料开始的，最早有计划地进行充填的 是年澳大利亚的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的进展，在国外有将近年的历史，而在我国则是 近年的历史。国内外矿山充填技术的发展均经历了四个发展阶段，但国内的发 展要比国外滞后年，由于借鉴了国外的经验，不断进行科技创新，因而其 差距已逐步缩小。 第阶段国外在二十世纪年代以前，以处理废弃物为目的，在不完全了 解充填物料性质和使用效果的情况下，将矿山废料送入井下采空区。如澳大利亚 北莱尔矿在上世纪初的废石充填，以及加拿大诺兰达公司霍恩矿在年代将粒状 炉渣加磁黄铁矿充入采空区。 国内在上世纪年代以前，均是以处理废弃物为目的的废石干式充填工艺。 废石干式充填采矿法曾在年代初期成为我国主要的采矿法之，年在有色 金属矿床地下开采中占，在黑色金属矿床地下开采中竟达到了。但于 年以后，随着回采技术的发展，废石干式充填因其效率低，生产能力小和劳 动强度大，满足不了回采技术发展的需要。因而，自年开始，国内干式充填 法所占比重下降，到年在有色矿山担负的产量仅占，处于被淘汰的地位。 第二阶段世纪年代，澳大利亚和加拿大等国的些矿山开发并应 用了水砂充填技术。从此真正将矿山充填纳入了采矿计划，成为采矿系统的个 组成部分，并且对充填料及充填工艺展开研究。这阶段主要是将尾矿借助水力 充入井下采空区，其充填料的输送浓度较低，般在左右，需要在采场大 量脱水。因而通过脱除尾矿的细泥部分以控制渗透速度，并确定了以的渗 透速度作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 水砂充填的采煤量占全国建构筑物下采煤量的左右。国外使用的充填料 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 第页 百年的历史，但早期的是从矿山排弃地下废料开始的，最早有计划地进行充填的 是年澳大利亚的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的进展，在国外有将近年的历十世纪年代以前，以处理废弃物为目的，在不完全了 解充填物料性质和使用效果的情况下，将矿山废料送入井下采空区。如澳大利亚 北莱尔矿在上世纪初的废石充填，以及加拿大诺兰达公司霍恩矿在年代将粒状 炉渣地下开采中竟达到了。但于 年以后，随着回采技术的发展，废石干式充填因其效率低，生产能力小和劳 动强度大，满足不了回采技术发展的需要。因而，自年开始，国内干式充填 法所占比重下降，到年在有色矿山及充填工艺展开研究。这阶段主要是将尾矿借助水力 充入井下采空区，其充填料的输送浓度较低，般在左右，需要在采场大 量脱水。因而通过脱除尾矿的细泥部分以控制渗透速度，并确定了以的渗 透速了尾矿水力充填采空区工艺，有效地缓减了地表下沉。 湘潭锰矿也从年开始采用碎石水力充填工艺，以防止矿坑内因火灾，并取得 了较好的效果。年代在铜绿山铜铁矿招远金矿和凡口铅锌矿等矿山应用了尾 第页 和低贫化率的需要，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 大利亚的芒特艾萨矿，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的胶结充填工艺，并采用电耙接力输送。其充填物料水泥单 耗量井下掘进矸石直接用于工作面采空 区进行充填，实现了矿井矸石零排放的目的。 第页 充填物料井上下运输及垂直投料输送系统设计 综合机械化固体充填采煤技术需要将地面矸石等固体充填物料运输至井下， 充填物料自地面到井下的运输速度可控性直接影响工作面充填作业，因此，必 须设计个可以将固体充填物料快速连续可控的运输至井下的系统。 充填物料井上运输系统设计 地面运输系统设计 根据山西新元煤炭有限责任公司可存储充填物料区域的地面条件和充填工艺 对充填物料特性的要求可知，充填物料在地面运输过程中可能出现以下问题 矸石在地面堆积时间较长，受空气湿度降雨风吹等自然因素影响严 重，粒度微小的矸石颗粒经过长期侵蚀，可能会粘结在带式输送机上同时，湿 度较大也会对充填物料力学性能造成影响，进而影响充填效果 粉煤灰容易受潮导致运输及投放过程容易粘结设备，造成运输困难 山西新元煤炭有限责任公司矸石部分来源于掘进矸石，其粒度较大，如 直接投放进投料孔，容易造成投料井堵塞 如果地面运输系统管理不当，会造成地面投料量与井下使用量不均衡， 影响井