针对极薄阻隔层条件下保水采煤难题,提出一种壁式布置、负压通风和全采充填的连采连充保水采煤技术。该技术将壁式体系采煤法和房式连续快速采煤法相融合,建立了"多支巷布置、采充并行"的开采模式,将充填材料密实充入始终受到保护的采场支巷约束空间内,在能满足保护浅表生态水资源或维持含水层稳定性的同时,高效采出极薄阻隔层条件下的煤炭资源。开采块段按正常壁式采煤工作面布置回采巷道,设置2个及以上安全出口,并形成负压通风系统。按照旺格维利式布置采场支巷,对采场支巷进行多阶段间隔开采,块段内始终保持一条或多条采场支巷采煤与充填同时作业的高效开采模式,直至开采并充填完毕所有采场支巷。为了提高采煤效率,研发了高强度、大排距和低成本的大断面采场支巷快速支护技术,研制了以工业固体废渣为基础的多元化高水膨胀充填材料,发明了内置排气管的受约束空间内充填材料主动密实接顶技术,并结合快速采煤与连续运输技术,形成了"采装运支充"一体化高效采煤工艺及作业线。建立了基于壁式连采连充的覆岩变形结构力学模型,得出了包括隔水层在内的采场上覆各岩层变形计算公式,确定了能够保证安全开采的采场支巷最大空巷数目、最大滞后充填距离等关键开采参数。研究成果在煤矿现场进行了工业性试验,实现了极薄阻隔层条件下水资源保护性采煤。

国家重点基础研究发展计划（973）项目（2015CB251600）；国家自然科学基金项目（51874280）；江苏高校优势学科建设工程项目（PAPD）；

1 壁式连采连充保水采煤构想
2 壁式连采连充方法与工艺
2.1 壁式连采连充工作面布置
2.1.1 采场布置形式
2.1.2 工作面内的块段划分
2.2 采场划分及开采顺序
2.2.1 采场支巷划分
2.2.2 采场支巷开采顺序
2.3 开采特征
2.3.1 壁式布置
2.3.2 负压通风
2.3.3 稳定空间
2.3.4 采充并行
2.4 关键技术
2.4.1 充填材料
2.4.2 快速支护
2.4.3 密实接顶
2.4.4 红外实时监测
3 隔水层保护机理
3.1 煤柱稳定性分析
3.2 隔水层稳定性分析
4 工程实践
4.1 采矿地质条件
4.2 关键开参数
4.2.1 采场支巷宽度
4.2.2 暂留(隔离)煤柱宽度
4.2.3 滞后充填最大空巷数目
4.3 采场布置
4.4 采煤工艺
4.4.1 开采顺序
4.4.2 关键工艺及设备
4.5 充填工艺
4.6 实践效果
5 讨论
6 结论

马立强,王烁康,余伊河,都海龙.壁式连采连充保水采煤技术及实践[J].采矿与安全工程学报,2021,38(05):902-910+987.