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目的

　　為解決我國大規(guī)模煤炭開發(fā)中十分突出的資源和環(huán)境問題，走出我國獨具特色的安全、綠色和高效的科學采礦之路，中國礦業(yè)大學組織研發(fā)團隊，與眾多煤炭企業(yè)和煤機生產廠家合作，在充填采煤巖層控制理論研究取得重大進展的同時，還開發(fā)出了具有完全獨立自主知識產權的綜合機械化固體（矸石、粉煤灰等廢棄物）充填與采煤一體化技術，使長期以來的充填采煤技術攻關取得了關鍵性的重大突破，并在大型城市建筑群下、鐵路和公路交叉網下以及大型水體下和松散含水層下等20多個礦區(qū)進行了規(guī)?；墓I(yè)性推廣應用，取得了顯著的經濟、社會和環(huán)境效益。本文就綜合機械化固體充填采煤技術的研發(fā)進展情況作一綜述。

方法

　　在簡要綜述充填采煤歷程和發(fā)展現代化充填采煤技術的目標、要求和難點的基礎上，系統(tǒng)介紹了綜合機械化固體充填采煤技術的研究進展。重點論述了密實充填采煤的巖層移動控制理論，其理論上的突破是新技術發(fā)展的前提，主要包括：充填開采巖層移動控制的等價采高理論、充填開采巖層運動的連續(xù)介質力學模型、充填開采巖層移動的計算公式和固體充填的采場礦壓與支架受力分析。進而系統(tǒng)介紹了綜合機械化固體充填采煤的系統(tǒng)、裝備及工藝，以及在密集建筑群下、孤島村莊煤柱區(qū)域、臨近松散含水層區(qū)域和大型河堤下進行大規(guī)模充填開采煤炭的工程實例。

結果

　?。?）固體充填采煤三大技術難點包括充填空間、充填物輸送通道和充填體的密實度，其主要目標為在安全、高效采煤的同時實現安全、高效快速充填。（2）基于充填采煤等價采高理論Me=(kc－k0)M，得到了密實充填采煤基本頂巖層彎曲撓度的表達式和地表下沉近似曲線，并建立了采場礦山壓力力學模型，分析了固體充填支架的受力和主動加載對頂板變形的影響。（3）設計出了與現代化礦井系統(tǒng)相匹配的井上下輸送系統(tǒng)、工作面采充一體化液壓支架，以“以充定采”和“采充并舉”的工藝設計為原則，優(yōu)化設計了固體充填采煤工藝，并研發(fā)了監(jiān)控夯實效果的采空區(qū)充填密實度監(jiān)測系統(tǒng)和巖層移動觀測系統(tǒng)。（4）固體充填采煤工程實踐表明：在濟寧花園煤礦建筑物下，地表最大下沉值為196mm，減沉率85%以上；在濟三煤礦大型河堤下，地表最大下沉值為340mm，減沉率80%以上；在平煤十二礦，地表最大下沉值僅為173mm；在皖北五溝礦近松散含水層下，有效地控制了導水裂隙帶發(fā)育；在新汶翟鎮(zhèn)煤礦密集村莊群下，地表沉降控制良好，全面提高了礦井采出率。

結論

　?。?）闡述了固體充填采煤技術的技術難點、目標和要求，已發(fā)明的固體充填采煤技術可有效克服充填采煤充填空間、輸送通道和密實充填等充填采煤三大技術難點。（2）建立了充填采煤巖層控制的等價采高理論、巖層移動連續(xù)介質力學模型以及采場礦壓與支架受力關系模型。（3）優(yōu)化設計了固體充填采煤井上下輸送系統(tǒng)、工作面采充一體化液壓支架以及充填采煤工藝。（4）濟寧花園煤礦、兗州濟三煤礦、平煤十二礦、皖北五溝礦和新汶翟鎮(zhèn)煤礦工程實踐表明：綜合機械化固體充填技術的應用可有效地提高礦井資源采出率，控制巖層移動，提高地表減沉率，實現“三下”壓煤的安全、高效開采。