矸石粉煤灰充填回采技术通过对井下矸石、粉煤灰等固体废弃物的直接利用,借助机械化作业方式将其直接、快速的填入采空区同时将传统工艺难以采出的煤炭资源有效置换出来,属于一种高效的绿色开采技术。其经过多年的应用研究,在获得重大创新成果的同时也为矿区“三下”压煤的有效回采和矿区环境的有效保护提供了有效的技术与方法指导。本文在简要概述固体充填工艺研究应用背景与当前国内外研究现状的基础上结合邢台矿充填回采实例,通过理论分析、实验测试、数值模拟、相似模拟和实践分析等多种手段,对固体充填回采中岩层移动的主要影响要素、最佳充填参数、充填实践效果等展开系统分析。主要研究内容如下所述:(1)结合以往研究理论分析煤层垮落回采后对地表造成的影响,阐述固体充填回采的等价采高理论与等价采高计算公式,依据等价采高理论对能够影响固体充填采煤岩层移动的主要影响要素:充填前下沉量、充填欠顶量、充填体最终高度比等展开研究,并针对性总结如何借由几点要素最大化缩减充填开采的等价采高。(2)通过实验室物理研究分析不同矸石粒径和不同矸石粉煤灰配比下充填体的压实特性和变形特征,从而为选择最佳的充填配比及探究采场围岩变形与矿压显现规律提供基础参照。(3)通过UDEC数值模拟软件对不同充实率情况下的矸石粉煤灰充填回采上部覆岩的变形移动规律及采场矿压显现规律开展数值模拟分析,通过更换不同充填最终高度比的方法模拟实际回采作业中不同最终高度比下的覆岩移动变形、地表沉降、采场应力变化等过程;在UDEC数值模拟的基础上采用物理相似模拟实验,对特定的充实率条件下矸石粉煤灰充填回采后的围岩变形特征进行观测,对数值模拟结果进行相应的论证。(4)结合邢台矿具体的工程实例,对井下矸石粉煤灰充填工艺系统及关键设备进行叙述;通过回采充填体的变形观测及采场覆岩与地表沉降变形观测对实际充填效果进行分析总结。