矿山采空区卸压底板岩层资源化利用技术体系构建及展望.pdfVIP

第50卷第5期煤炭学报Vol.50No.5

2025年5月JOURNALOFCHINACOALSOCIETYMay2025

采矿理论与工程

矿山采空区卸压底板岩层资源化利用技术体系

构建及展望

1,21222

朱卫兵，李竹，赵波智，郭春雷，宁杉

(1.中国矿业大学煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室,江苏徐州221116；2.中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州221116)

摘要：迄今为止，通过充填开采实现地表沉陷控制、降低导水裂隙带发育高度等相关研究均是从

顶板岩层入手，充填空间主要聚焦于工作面后方未垮落采空区和覆岩离层区，并未关注到采动底

板卸压区亦可作为潜在充填区域。为此，将采空区卸压底板岩层作为可用资源加以开发，即向采

空区卸压底板岩层要空间、找资源、借力量，提出了“采空区卸压底板注浆充填、采空区卸压底板

注水膨胀造拱、采空区卸压底板爆破致裂扩容增胀”3项源头减损绿色开采理念与技术方法，并对

矿山采空区底板空间资源综合利用进行了深度展望。采空区卸压底板注浆充填岩层控制技术，即

充分利用煤层开采后在采空区底板岩层中的卸压效应，从地面或井下施工钻孔至卸压底板岩层中

的目标注浆层，向卸压底板目标层位进行高压注浆。注浆目标层及其上覆岩层在注浆压力作用下

发生上凸隆起，借此大幅降低采空区顶板岩层回转下沉空间以降低采动裂隙发育高度和减小开采

沉陷。采空区卸压底板注液膨胀造拱岩层控制技术，即针对卸压底板岩层中膨润土、蒙托石、伊

利石等亲水矿物成分占比较高情形，充分利用其遇水膨胀特性，在底板岩层注水压裂形成高密缝

网，而后大量注液激活水岩深度作用，诱导底板注水岩层体积大幅增胀，促进底板均匀破裂带及

底板破坏带向上鼓起，形成拱桥结构以支撑采空区上覆岩层，达到降低导高和减缓沉陷的效果。

采空区卸压底板爆破致裂扩容增胀岩层控制技术，即充分利用卸压底板岩层的爆破致裂碎胀效应

和隆起特性，通过定向爆破手段对煤层底板进行精准致裂和破碎处理，借此增加底板岩层破碎程

度以消弭部分煤层采出空间，等效增加煤层开采后垮落带中岩层综合碎胀系数，降低顶板岩层破

断下沉运动空间。作为矿山采空区卸压底板岩层资源化利用的重要扩展，进一步提出了地下水资

源自重导流转移与含水层再造重构技术，可将易与采动裂隙沟通的顶板含水层迁移至底板目标储

水层。研究成果对进一步激发矿山采空区卸压底板资源化利用的科学思考，引导卸压底板岩层资

源利用技术落地具有重要意义。

关键词：底板资源；采空区卸压底板；绿色开采；注浆充填；固废处置；岩层控制；生态保护

中图分类号：TD325文献标志码：A文章编号：0253−9993(2025)05−2355−12

Constructionandprospectofthetechnicalsystemfortheresourceutilizationof

pressure-relievedfloorrockstratainminegoafs

1,21222

ZHUWeibing,LIZhu,ZHAOBozhi,GUOChunlei,NINGShan

收稿日期：2025−01−21策划编辑：韩晋平责任编辑：黄小雨DOI：10.13225/ki.jccs.2025.0081

基金项目：国家重点研发计划资助项目(2021YFC2902101)；国家自然科学基金资助项目

作者简介：朱卫兵(1978—)，男，江苏南通人，教授，博士生导师。E-mail:zweibing@163.com

通讯作者：李竹(1989—)，男，山西