工业广场
井上固体充填物料输送系统
建筑物下充填采煤
综合机械化固体充 填采煤工作面
主 井
副 井
风 井
井下煤炭输送系统
固体 充填 物料 垂直 连续 输送 系统
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2. 配比搅拌系统
将粉煤灰、胶结料与成品矸石一起送入 搅拌机，加水搅拌成合格的充填料，通 过充填泵，泵送到充填位置。
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3. 矸石充填开采设备布置
煤炭运输巷道 矸石运输巷道
主要 采煤设备 前部采煤工作面 主要 充填设备
后部充填工作面
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4. 综采矸石充填支架比较
掩护斜梁
工作面
采空区
传统综采液压支架
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4. 综采矸石充填支架比较
传统放顶煤液压支架
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一
•解决相关问题的思路 •总体技术框架
二
三
•主要技术研究内容
•主要技术特点
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四
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一. 解决相关问题的思路
存在问题
煤矸石的排放
传统办法
露天排放
制砖等
实
际
效
果
占用土地、污染环境、爆炸、自燃
用量少、产品质量、环保等问题
迁村开采
“三下”压煤 条带开采 传统充填开采
吨煤成本增加，历史与文化问题
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4. 综采矸石充填支架比较
水平短梁
工作面 采
多孔底卸 式输送机
空 区
综采矸石充填液压支架
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5. 综采充填转载输送机
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6. 综采多孔底卸式输送机
伸缩机尾 机头链轮 中部槽
接料处
卸料孔
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7. 综采矸石充填原理
矸石充填运输机充填工艺
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8. 综采矸石充填压实原理
综采矸石充填压实系统工作原理
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8. 综采矸石充填压实原理
综采矸石充填压实系统工作原理
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9. 综采矸石充填工作面井下工况
前部采煤
后部充填
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9.综采矸石充填设备配套：四机配套
距离 (m) 0 -200 -400 -600 -800 -1000 -1200 -1400 -1600 0 500 1000 1500
全高开采预计 采高1.8m 1365 3.0 Ⅱ
普采充填预计 等价采高0.4m 280 0.6 Ⅰ
普采充填实测 257 0.3 Ⅰ
平均采深450m
下沉量 (mm)
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实行充填法开采不但可以实现建筑物下压煤的开采、缓解矿井辅助提升，而且可以将井 下产生的矸石直接进行处理，消除矸石地面堆积对人类生存与生活环境带来的危害。矸石充 填综采技术，将地面矸石山矸石或洗选矸石、井下所有掘进或分选的矸石用于采空区充填， 实现采充一体化，效率高，月产可达5万吨以上，实现了低成本、高效率、设备标准化、高效 机械化连续充填开采的奋斗目标，代表了充填开采的方向，具有广泛的应用前景。因此，充 填开采对解决我国“三下”压煤、城市垃城处理等问题开辟了一条新的技术选径，其科学与 工程研究意义十分重大，同时研究成果能够为相关政府部门宏观规划和决策提供技术支持，

全高开采预计 普采充填预计 普采充填实测
采高1.8m
等价采高0.4m 工作面采出率85%
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普采矸石充填地表下沉曲线对比图
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四. 主要技术特点及应用前景
1. 主要技术特点
（ 1 ）矸石直接充填置换煤的方法、工艺、与装备，
包括：综采矸石充填、普采矸石充填和条带矸石充填的 技术与工艺，以及矸石充填液压支架、充填运输机和高 速动力抛矸机等关键设备。 （ 2）矸石直接充填置换煤的岩层控制理论，为充填 开采设计和地表沉陷控制等提供了科学依据。
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Hmax——建筑物变形能承受的最大允许采高。
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2. 矸石充填开采等价采高Hz的理论计算公式：
H z hz (k k )( H hz ) ≤ H max
H——实际采高； hz——充填体空顶距（充实率控制参数）； k ——初始压实系数（压实率控制参数）； k ——残余压实系数。
普采与充填工作面布置 普采与充填工作面布置
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普采矸石充填高速动力抛矸机
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11. 条带开采矸石充填置换煤炭开采技术
抛矸机
抛矸面实况
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矸石充填高速动力抛矸机
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条带充填巷充填实况 条带充填巷充填实况
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（三）应用效果实例
1. 新汶翟镇矿村镇下综采充填地表移动预计与实测
矸石充填开采的 技术控制指标
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充实率 hz 压实率 k
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（二）充填开采的难点之二
——矸石充入采空区的空间、通道与动力
技 术 障 碍
开采工作面不断移动 采空区顶板随采随垮 开采面与采空区隔离
传 统 办 法
水砂充填——水流为动力 风力充填——风流为动力 膏体充填——流体为动力
创新 与 发明
矸石充填置换煤
综采矸石充填
井 下 矸 石 仓 井 下 矸 石 运 输
普采矸石充填
老矸石山 地面 固体废物
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巷采矸石充填
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三. 主要技术
（一）充填开采的难点之一
——建立矸石充填开采岩层控制理论
岩层移动控制目标 绝对不移动 充填技术控制目标 充入与开采等量的矸石 建筑物极度严重损坏：拆迁 建筑物严重损坏（局部损伤）：大修 建筑物中度损坏：中修 建筑物轻度损坏：小修 建筑物轻微损坏：不修或简单维修
采出率只有50%左右，浪费严重 没有实现规模化推广应用 实施目标
循环利用矿区废弃物 保护矿区土地与环境 回收“三下”压煤资源
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技术措施
解决问题的 总体思路
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矸石直接充填置 换“三下”压煤
二. 总体技术框架
矸石直接充填置换“三下”压煤总体技术框架
矸石分选与输送
掘进矸石 井下 煤流矸石 井 下 分 矸 系 统 投 料 系 统
具有较强的现实意义。

虽然充填开采技术取得了巨大的发展，但我们也应该看到其不足之处，还需研究人员在 这方面做大量的研究工作，使其充填开采技术完善、成熟。如：深化充填理论研究，量化充 填介质特性、充填参数对地表沉降的关系；研发新型的充填材料，尽可能利用矿井固体废料， 减少固体污染，变废为宝，降低填充成本；研发新型的充填设备，包括顺送机、充填支架等， 为充填开采技术的发展助力。
1. 不同矸石充填量对应的地表变形值 2. 同一矸石充填量对应的地表最大变形值
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控制移动量
理论上 需解决 的问题
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1. 矸石充填开采等价采高的概念
（1）. 经验公式：
Hz
S1
S2
H
Hz
充填开采 充填开采
顶板下沉 顶板下沉
等价采高
矸石充填开采岩层移动控制稳定性判据
H z ≤ H max
发展和推广应用。
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结
束
语
中国是以煤炭为主要能源的国家之一，现如今承受着巨大 的资源、环境和矿难压力，故研究煤炭绿色开采理论，开发煤 炭绿色开采技术的目标就是保护与煤炭开采相关的资源与环境， 防治矿难，实现科学绿色采煤。 随着可持续发展理念、无废采矿理念和工业生态学的矿山
充填理念在中国的不断深入，将会进一步促进中国充填技术的
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1. 拆除开采工作面与采空区之间的隔离屏障
2. 用同一支护系统掩护采煤与充填平行作业 3. 用矸石重力为充填主要动力，加辅助压实力
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综合机械化矸 石充填技术
普采工作 面矸石充 填技术
矸石 充填 开采
条带开采 矸石充填 技术
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1. 综合机械化矸石充填技术立体模型
采煤机、刮板输送机、充填开采液压支架、充填刮板输送机
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顶板
支架尾梁
漏土孔
吊挂链
刮板输送机
下刮板
上刮板
基 本 顶
直接顶
充 填 黄 土 充填体
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矸 石 充 填 整 体 示 意 图
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10.普采工作面矸石充填技术
充 填 系 统 充 填 面 开 采 面
普采与充填支护系统 普采与充填支架系统

平均采深500m 实际采高2.1m 等价采高0.6m 采出率85%
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下沉量 (mm)
全高开采预计 综采充填预计 综采充表下沉曲线对比图
（三）应用效果实例
2. 新汶盛泉矿工广下普采充填地表移动预计与实测
比较项目 最大下沉量/mm 最大水平变形/mm/m 建筑物破坏等级
比较项目 最大下沉量/mm
全高开采预计 采高2.1m 综采充填预计 等价采高0.6m
综采充填实测
1580 3.2 Ⅱ
1000 1500
420 0.8 Ⅰ
380 0.5 Ⅰ
最大水平变形 /mm/m
建筑物破坏等级
距离 (m) 0 -200 -400 -600 -800 -1000 -1200 -1400 -1600 0 500