针对我国煤矿"三下"压煤量大、村庄搬迁困难,长壁充填开采投资大、地质条件适应性差、采充相互干扰等问题,通过理论分析、室内试验、数值模拟和现场实测等手段,提出了短壁矸石胶结充填技术,研究了材料配比、支巷参数、围岩应力场演化和地表变形规律,主要结论如下:(1)充填浆料最佳配比为1∶1.5∶4,与矸石1∶2混合后充填支巷;(2)基于极限强度理论确定支巷最佳宽度为5 m;(3)数值模拟表明:开采过程中煤壁超前支承压力峰值为13.1 MPa,开采奇数巷时充填体受力1.6 MPa,开采偶数巷时受力10.4 MPa,顶板塑性区5 m,底板破坏带深度5 m,呈现W-波浪形分布;(4)现场实测表明:支巷超前支撑压力为19.7 MPa,位于支巷前端4.6 m,顶底板最大移近量116.3 mm;顶板在0~5.7 m范围内产生少量断裂微裂隙,离层不明显,只发生弯曲下沉,不存在垮落带;(5)充填材料来源广、矸石不外运,实现了采充平行作业。该方法在内蒙古裕兴煤矿得到了广泛的应用,有效缓解了长壁充填开采带来的弊端,以较小吨煤成本,获得较大的经济和环境效益。

国家自然科学基金资助项目(51574159)；中国博士后科学基金资助项目(2015M572068)；山东省科学基金资助项目(ZR2014EEM001)；