充填开采技术是利用矿山多源固废或其他外来材料（如砂、煤矸石、粉煤灰、城市建筑固废等）通过特殊方法充填入矿井采空区，替补采出的煤炭资源，缩减覆岩移动的时间与空间，达到控制采场岩层移动、防止地表沉陷、保护矿区生态环境的效果，充填开采已有近百年的发展历程。
充填开采自上世纪初发展以来，主要经历了以下4次变革，每一次变革相对之前来说，在工艺技术和充填材料方面都有优化和改进，其中发展历程如图1所示。
图1 充填开采发展历程图
充填开采最早于上世纪20年代年起源于澳大利亚，该阶段为废矸充填矿床，主要目的是为解决矿山多源固废，按充填工艺及方法分为全矸石（废矸石）充填、粉煤灰矸石（废矸石）充填。废矸充填矿床充填效率低，工人劳动强度大，不利于矿山安全高效生产。
上世纪40年代，矿山以山砂、河砂、尾砂等作为惰性充填材料的水砂充填技术开采发展。
上世纪50年代，水砂充填逐渐取代了废矸石充填。但水砂充填初期基建费用大，充填成本高，凝固前脱水困难，工人劳动强度高，未在矿业界得以长期大规模推广应用。
上世纪60年代，澳大利亚茫特埃萨矿以碎石、河砂、尾砂等为骨料，并添加一定量的胶结材料后通过管道并利用充填泵加上重力自流作用充入采空区控制上覆岩层运移，回收煤柱。1965年我国金川龙首镍矿开始用集料配合水泥制成的胶结材料充填入采空区，并取得了较好的效果。
上世纪60年代以来，采矿工作者开始研究不同充填材料配比充填材料的物理力学性能、不同充填工艺下的胶结充填体的承载性能，并在多相流体力学及充填流变学等理论支撑下迅速进展，衍生出水泥胶凝材料胶结充填与新型胶凝材料胶结充填。
其中水泥为胶凝材料胶结充填有全尾砂胶结充填、尾砂胶结充填、块石胶结充填；新型胶凝材料胶结充填有高水充填、超高水充填、全砂土充填，赤泥胶结充填。而膏体充填可以水泥作为胶凝材料，也可以其他新型材料作为胶凝材料。
图2 充填开采统计分类图
充填开采发展已逾百年，近百年的发展过程中衍生出不同的充填方法与充填材料。如图2所示，按照采空区充填比率分为全采全充和部分充填，按照充填区域不同分为采空区充填、垮落区充填和离层区充填，按照充填开采动力不同分为风力充填、水力充填、自溜充填、机械充填和泵送充填，按充填材料不同可分为矸石充填（固体充填）、水砂充填、高水及超高水充填、膏体充填。
其中膏体充填相比于其他诸多充填方式，具有充填成本低、充填率高、充填工艺简单、对不同地质条件适应性强等优点。
图3 膏体充填
河图矿业膏体充填开采是将煤矸石经破碎机粉碎至粒径20mm以下，经搅拌机将碎矸石与水泥和粉煤灰加水按一定比例配合搅拌制成似膏体状物，再经过工业高压充填泵将似膏体状物经管道充填到井下采空区支撑顶板的一种采煤方法。
图4 河图矿业充填泵
膏体充填开采是以废弃物换区资源的采煤方法，做到“矸石零排放”、“地面零塌陷”、“水体零破坏”实现深远生态效益；缓解“企地紧张”，增加社会就业，营造广泛社会效益，是“三下”煤炭资源绿色安全开采的有效途径，具有深刻的研究意义。
参考文献：[1]马奇. 高效膏体分层充填开采工艺及覆岩移动规律研究[D]. 导师：张益东. 中国矿业大学, 2023.
煤基固废矿山充填利用，是第十三届粉煤灰及脱硫石膏处理与利用技术交流大会（工业固废综合利用大会）的重要议题之一。大会拟定8月上旬在山西朔州举办，已召集到多个煤基固废矿山充填相关报告，部分如下：
百万吨级煤矸石新型覆岩隔离注浆充填技术研究及应用
——中煤天津设计工程有限责任公司 马新青 生态科技公司总经理
煤矸石微成本返井充填设备与工艺
——太原理工大学 张耀烨 副教授
煤矸石梯级利用技术及示范
——山西工学院 韩涛 教授
煤矸石骨料协同赤泥胶凝材料井下充填关键技术研究与工程示范
——太原理工大学 柯国炬 副教授
多元煤基固废低碳胶凝材料研发、生产与产业化应用
——河北工业大学 张俊飞 教授
粉煤灰在低碳胶凝材料中应用研究开发
——山西省建筑材料工业设计研究院 滕朝晖 高级工程师
多源固体废弃物低碳胶凝材料开发及示范应用
——湘潭大学 马雯波 教授
煤矸石等固体废弃物复配封闭基质的实验室及现场中试试验
——山西师范大学 张杰 教授
诚邀深耕固废资源化领域、关注该前沿技术的各界同仁踊跃参会交流，共探产业发展新路径。
粉煤灰及脱硫石膏处置利用学术与技术论坛
煤矸石处置利用学术与技术论坛
煤气化渣处置利用学术与技术论坛
煤基固废有价元素提取及梯级利用学术与技术论坛
煤基固废管理国家政策法规专题讲座
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“桑干河跑团”健康晨跑联谊活动
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