新型巷旁充填材料的研究
一种新型沿空留巷巷旁支护材料
一种新型沿空留巷巷旁支护材料一种新型沿空留巷巷旁支护材料，主要作为煤矿井下回采工作面沿空留巷时巷旁支护的充填材料，也可用于支架的壁后充填和冒落孔洞充填。
这种轻质混凝土由水泥、骨料和水等混合而成。
它取材方便，工艺简单，质量易于控制，设备占用少，墙体强度高，７天的拉压强度达到９．８ＭＰａ，此高水固化充填材料的最终抗压强度提高９６％，完全能够承受滞后工作面压力的作用，满足沿空留巷的强度要求。
分层开采后退式超前掘进巷旁支护沿空留巷技术采用黄泥浆与碎煤组成的混合料在淮南李一矿厚煤层倾斜分层走向长壁采煤法后退式超前掘进巷道中进行巷旁支护沿空留巷，通过现场观测表明，该项技术可行。
所采用的巷旁支护材料可就地取材，成本低，巷旁支护操作简便，支护质量易于保证。
扼要介绍巷旁支护材料及支护工艺，以及巷旁支护沿空留巷效果。
煤矸石膏体巷旁充填材料的研究煤矸石膏体充填材料由煤矸石、粉煤灰、PL膏体胶结料和水组成。
在目前PL膏体胶结料基础上，通过正交设计试验，改变煤矸石、膏体胶结料的用量，调整水灰比，测定充填材料的坍落度和抗压强度（1d、3d和7d），在满足沿空留巷所需的力学性能条件下．得出了一种较为合理的配比方案，以及确定合理配比的方法，为煤矸石膏体巷旁充填材料的选择与应用提供了科学的依据。
沿空留巷技术在薄、中厚煤层中应用较多，但在3 m以上较大采高工作面中应用极少，究其主要原因是已往建立的沿空留巷力学模型欠妥、巷内与巷旁支护方式不合理。
从如何提高岩层的自我承载能力入手，提出了一种主动的巷旁加强支护方式——巷旁采用锚索加强支护，巷内采用锚杆支护。
建立了考虑巷帮煤体承载作用和巷旁锚索加强作用的沿空留巷力学模型，并分析了巷内锚杆支护和巷旁锚索加强支护的作用机理。
利用理论分析所得结论，对淮北朱庄矿3625较大采高工作面风巷进行巷旁支护设计及工程实践。
研究成果为较大采高工作面沿空留巷技术提供了理论依据和借鉴经验。
无人工巷旁充填沿空留巷支护技术与工艺研究
（ ．中 国 矿 大 学 （ 京 ）资 源 与 环 境 丁群 学 院 ，北 京 １０ ８ １ 北 ０ ０ ３；２ ．冀 中能 源 股 份 有 限 公 司 ，河北 邢 台 ０ ４０ ） ５ ００
［ 摘 要 ］ 利 用 矿 山压 力 基 础理 论 、 锚杆 支 护 设 计 理 论 方 法 ，综 合 目前 高 地 压 支 护 围 岩 松 动 圈 理 论 ， 根 据 相 近地 段 采 样 的 标 本 进 行 数 值 模 拟 计 算 ， 比 照 沿 空 掘巷 的 支 护 方 案 ，结 合 回采 巷 道 维 修 时 被 动 支 护 方 案 的 比较 分 析 ， 融合 巷 道 岩 层 深 部 的岩 体 力 学特 性 ，选 择 合 理 的巷 道 围岩 控 制 方 法 及 锚 梁 网支 护 技 术 参 数 、单 体 液 压 支 柱 配 合 十 字铰 接 顶 梁 ， 回 采 期 间还 预埋 注 浆 锚 杆 并 采 用 迈 步垛 式 支 架 控
ＭＡ Ｎｉｎ ｉ ，Ｂ ｈ ｎ —ｈ ｎ ａ —ｉ ｅ ＡＩＺ ｏ ｇ ｓ ｅ ｇ
（ ． ｅｏ ｒ ｓ Ｅ ｖｒｎ ｅ ｔ ｎ ｉｅｒ ｇＳ ｈｏ， ｈｎ ｎｖｒｉ ｆＭｉｉｇ＆ Ｔ ｃｎｌｇ Ｂ ｉｎ ） ｅ ｉｇ１０ ８ Ｃ ｉａ １ Ｒ ｓｕｃ ＆ ｎｉ ｍ ｎ Ｅ ｇｎｅｉ ｃｏｌ Ｃ ｉａＵ ｉｅｓｙｏ ｎｎ ｅ ｏ ｎ ｔ ｅｈ ｏ ｙ（ ｅ ｉｇ ，Ｂ ｉｎ ００ ３， ｈｎ ； ｏ ｊ ｊ
第１ ５卷 第 ４期 （ 第 ９ 总 ５期 ）
２１ ０ ０年 ８月
煤 矿 开 采
Ｃｏａ ｎｎｇ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｌｍｉ ｉ ｃ ｎ ｌ ｇ
Ｖ １ １Ｎ ． （ ｅｉ ｏ９ ） ｏ． ５ ｏ４ Ｓｒ ｓＮ ． ５ ｅ
巷旁充填沿空留巷技术及矿压显现规律
巷旁充填沿空留巷技术及矿压显现规律本文就巷旁充填沿空留巷技术及矿压显现进行简要分析和阐述，从充填材料、系统布置、充填参数及工艺等方面进行研究，并对充填沿空留巷段进行矿压观测。
结果证实：巷旁充填沿空留巷技术有效保证了顶板的稳定性和完整性，保障了充填体控制顶板的下沉、适应其活动规律的要求。
标签：巷旁充填沿空留巷矿压显现规律0 引言沿空留巷这项技术是我国在采煤技术这一行业的一项重大突破，不仅降低了巷道的掘进率，而且提升了煤炭资源的回采率，这样一来完全取消了区段煤柱，改善了大部分矿井的生产条件，使我国的矿井进入一种新的生产模式——集中化生产，是我国采煤领域的重大技术变革。
为了满足矿井生产条件不断变化的需要，研究一套适合的技术是十分必要的，通过实地考察调研及井下工业性实验后，我们认为沿空留巷技术最为合理，改造沿空留巷填充设备，在系统地改善布置及充填工艺后，我们在采矿工作方面取得了较大的成功。
我在矿机掘二队就职管理人员期间，主要负责掘进巷道施工，修巷等工作，下面结合工作实际谈谈一些施工规律。
工程背景：从沿空留巷技术的出现到现在，它在薄煤层或中厚煤层的采煤工作上已经获得了宽泛的开展，并且在我国薄煤层及中厚煤层的开采中日益趋于完善。
巷内支护以及巷旁支护等技术发展到现在已经非常地成熟。
工作项目第一次使用了巷旁充填顺着空留巷以及Y型通风的施工方式，在使用这样的填充之后，运用导轨槽进行运输和送风。
同时借用了巷道和边界煤层回风的特殊性，应用高水速凝材料进行整体浇筑充填，克服了以前巷道增加阻力速度慢、初始支撑力度小的缺点，使得项目顺利开展并完成。
1 巷旁充填沿空留巷技术根据每个工作面的不同，首先考虑工作面沿空留巷采矿的地质条件和开展沿空留巷所存在的一些困难。
从充填材料的选择、巷旁充填体支护参数的选择、系统布置和充填工艺等方面进行严谨细致的研究及实践。
1.1 选择合适的充填材料充填材料强度是沿空留巷充填技术的重中之重，同时其凝固速度也关系着沿空留巷充填技术的成败，根据多次试验的结果，充填材料最佳使用的原材料主要包括：水和硅酸盐、粉煤灰等混合之后进行搅拌支撑膏体混凝土，同时加入添加剂制作而成，在进行填充施工的工序中要指定施工人员使用人力进行袋装的填充。
高水材料巷旁充填技术在沿空留巷的应用
江西煤炭科技2019年第2期高水材料巷旁充填技术在沿空留巷的应用刘敬佩(山西阳泉煤业(集团)有限责任公司新元公司,山西晋中045400)摘要:阐述了阳煤集团新元公司3413综采工作面辅助进风巷采用的高水材料巷旁填充技术的设计和施工过程,取得了良好的填充效果。
关键词:沿空留巷;高水材料;巷旁充填;充填墙体中图分类号:TD353文献标识码:B文章编号:1006-2572(2019)02-0170-03 Application of Roadside Packing Technology of High Water Material in Gob-side Entry RetainingLiu Jingpei(Xinyuan Co.,Ltd.,Yangquan Coal Industry Group Co.,Ltd.,Jinzhong,Shanxi045400)Abstract:The paper elaborates the design and construction process of roadside packing technology of high water material in service intake airway at3413fully mechanized mining face,Xinyuan Co.,Ltd.,Yangquan Coal Industry Group Co.,Ltd.,which achieves better filling effect.Key words:gob-side entry retaining;high water material;roadside packing;infillwall阳煤集团新元公司3413综采工作面位于一水平四采区,地面标高+1078.0m～+1139.2m,工作面标高+612.8m～+717.4m,埋藏深度466.0～487.2m;工作面走向长1543.5m,倾斜长190m;开采3#煤层,煤层厚度2.15～2.79m,平均厚度为2.49m,煤层倾角2°～11°,平均6°。
沿空留巷巷旁充填体合理参数探讨
沿空留巷巷旁充填体合理参数探讨侯俊山【摘要】分析了矸石充填沿空留巷采煤方法替代预留煤柱沿空掘巷采煤方法的可行性和合理性,以弹性极限平衡理论为基础提出了充填体合理宽度的计算公式,讨论了留巷深度、采煤厚度、接触面力学性质、巷旁支护阻力等因素对充填体宽度的影响及规律,为采区合理科学的巷旁充填体的支护方法提供合理的理论依据.【期刊名称】《机械管理开发》【年(卷),期】2017(032)002【总页数】4页(P7-10)【关键词】巷旁充填体;参数探讨;数理分析【作者】侯俊山【作者单位】山西汾西矿业集团宜兴煤业,山西孝义032302【正文语种】中文【中图分类】TD353一般常见的工作面回采巷道布置形式有完全沿空掘巷、预留小煤柱沿空掘巷、预留宽煤柱掘巷、沿空留巷四种类型。
在工作面采动周期性压力作用下，采空侧覆岩顶板以实体煤帮侧为支撑点扭转变形，使其下方的预留煤柱发生严重变形。
如果采用完全沿空掘巷的形式来布置巷道，巷道将会处于破碎区域，在这种情况下很难保证沿空巷道的维护效果，同时很多矿井的生产实例也表明了该留巷方式在技术上是很难执行的[1]。
结合上述分析的沿空侧向覆岩应力分布规律，虽然煤壁前方的支承压力集中程度有所降低，但支承压力峰值强度和峰值区宽度明显增大，留宽煤柱使沿空巷道处于应力峰值区，使得巷道稳定性控制难度增加。
所以仅是依靠留设宽煤柱的方式来避开应力峰值区留巷方式，会导致大面积煤柱无法回采，降低了煤炭采出率，无论从经济效益出发，还是从充分合理利用资源的角度考虑，都说明该巷道布置方式是不可行的。
选择预留小煤柱的留巷方式在技术上还有很多不完善之处，比如合理煤柱的宽度选择、位置的选择仍然有很多问题需要解决，因而预留小煤柱沿空掘巷的方式还有很多不足之处。
随着沿空留巷理论和技术的不断完善，该技术逐渐得到重视并在多个矿井得到的了成功实施。
对于一般的矸石充填沿空留巷所形成采场内和外应力场同时并存的应力分布和对应的支持压力规律如下：采动应力集中系数随留巷深度的增大而呈减小的趋势；煤壁前方支承压力集中程度明显降低，煤壁前方支承压力峰值区域显著增大[2]。
薄煤层巷旁充填沿空留巷支护技术与工艺研究
科技信息
薄煤层巷旁充填沿空留营支护 技术 与工 艺砜夯
同煤 集 团矿 井建设 管理 处 孟 杰
［ 摘 要］ 薄煤层 开采过程 中， 半煤 岩巷的掘进极 大的制 约了采掘关 系的衔接 ， 采 用巷 旁充填 沿空留巷技 术 ， 减 少巷 道掘进 ， 提 高效 率。通过理论分析巷道 围岩结构及 沿空 留巷 支护 原理 ， 采 用单体 支柱配调 角双楔顶梁进行加强支护的方式 ， 选择合理的沿空 留巷 支 护形式及参数 ， 进 行巷旁充填体及 围岩稳 定性分析且 简化 了施 工工艺。实践证明该 支护 方式在 薄煤层 中安全 可靠、 经济合理 ， 使巷 旁充填沿空留巷效果达到 了预期要 求。 【 关键词］ 薄煤层 沿空留巷 巷 旁充填 巷旁 支护 我 国很 多地方的煤矿企业 在经过 了多年的开采后 ， 近年来随着 原 先赋存 条件较好 的煤层 的开采完毕 ， 煤炭的开采逐 步向着薄煤层及 埋 藏较深 的煤层方 向开采 。对于薄煤层 的开采 ， 为 了解 决半煤岩巷 的掘 进速度慢 、 掘进效 率低而 导致 的采 掘衔 接矛盾的凸显 ， 引入巷旁充填沿 空 留巷技术 。此技 术可有效 减少 巷道掘进 量 ， 缩短工作面准备时间 ， 缓 解采掘接替矛盾 ， 提高矿 山的生产效 率； 同时可有效减 少维护巷道的煤 柱， 提高煤炭资源采 出率 ， 延长矿井服务年限 ， 提高矿井经济效益” 。
（ ２ ） 巷 旁 被 动 支 护
大同煤矿集 团大 同地煤姜 家湾煤矿建成投产 于 １ ９ ６ ４ 年， 是一家具 有 四十多 年开采历 史的国有 中型煤矿 ， 矿井井 田面积为 ８ ． ２ ７ ９ ９ 平方公 里， 设 计 生产 能 力 为 ９ Ｏ 万 吨／ 年 。截 止 ２ ０ １ ０ 年底 ， 矿井 工 业 储量 为 ５ ４ ３ ０ ． ６ 万吨 ， 可 采储量 为 ２ ８ ４ ８ ． ６ 万 吨， 可布 面储量 为７ ７ ４ 万 吨， 服务年 限 为８ ． ６年 。其 中 ， 在 可采储 量 中有 １ ５ ２ ８ ５万 吨为 ０ ． ８ ｍ～１ ． １ ｍ厚 度的煤 量， 属难采煤层 。现在我矿 已初步解 决了 １ ． ０ ～１ ． ５ ｍ厚度煤层 的开采难 题， 但是 ， 南于所掘巷道均 为半煤岩 ， 巷道高 度要求在 ２ ． ４ — ２ ． ６ ｍ之 间 ， 需 要起底 ０ ． ９ ～ １ ． ６ ｍ， 直接制 约了掘进效 率的提高 ， 采掘衔接紧张 的矛盾 进
沿空留巷巷旁充填文献综述(全面总结)
沿空留巷研究综述：1.巷旁充填材料的研究与应用综述1.1国外巷旁充填材料的研究与应用综述前苏联在沿空留巷巷旁支护技术方面做了大量的研究工作。
例如用矸石、水泥炉渣以及粉煤灰等不同配比轻质混凝土砌墙，代替人工矸石袋、木垛填石以及丛柱等[1]。
英国煤矿对沿空留巷技术的研究较多[2]。
沿空留巷发展从早先的人工垒矸石带，到机械化风力构筑充填带巷旁支护技术取得了突破，但都存在固体运量大，充填效率低，留巷效果差等缺点。
上世纪七十年代末，英国国家煤炭局又加紧研究巷旁充填技术，材料只要是两种浆液，一种是粉煤灰+水泥+悬浮剂，另一种是水泥+膨润土，将这两种浆液混合注入充填袋中，该方式存在的问题硬化体抗压强度低，达不到要求；随后他们又研究了一种新的充填技术，同样由两种原料组成：一种是由矾土水泥、无水碳酸钙、硅酸水泥等八种原料混合而成，另一种是由膨润土等原料组成。
在此基础上，英国相关研究机构又进行了深入研究，于1979年试验成功了高水材料巷旁充填技术，这是一种更为先进的充填技术，至今仍居世界领先地位，高水材料充填已占全英巷旁充填的90%左右。
德国是世界采煤业技术最发达的国家之一[3]。
早在西德时期，应用无煤柱开采沿空留巷巷旁支护主要是风力充填，60年代后充填材料大体分为三类：一是天然石膏或合成石膏，其粒度<8mm，石膏充填占整体巷道充填总量的2/3；二是粉煤灰和水泥；三是矸石加胶凝剂。
这些低水材料在巷旁支护中取得了良好经济效益。
膏体充填技术是1979年德国在格伦德铅锌矿首先发展起来的。
其在进行高浓度胶结充填试验研究同时，又进一步改进充填材料的组成和级配，提高料浆浓度，于是产生并发展了膏体泵送胶结充填工艺。
1.2国内巷旁充填材料的研究与应用综述上世纪80年代初，原煤炭工业部为了改变我国在沿空留巷技术方面的落后局面，先后从英国、德国引进了充填材料和充填设备，并在阳泉、开滦、平顶山等矿区进行了工业性试验，取得了较好的效果。
煤为骨料的巷旁充填材料试验研究
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煤为骨料 的巷旁充填材料试验研 究 ①
勾峰 勾密ห้องสมุดไป่ตู้ 。 （ ． 南理工大 学能 源科学 与工程 学院 河南焦 作 １河 ４ ４ ０ ； ２ 平煤建 工集 团有限公 司土建 处 河南 平顶 山 ５０３ ． ３ 河南 理工大 学材料 科学 与工程学 院 河 南焦作 ． ４４０ ） ５ ０ ３
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３ ０ ｇ 、５ ／ ）按 照５ ０ 干 砂试 样 由粗 到 ０ ／ｎ １０． ， ｏ ｎ ０ｇ 细 依 次 过 筛 ， 后 称 得 余 留 在 各 个 筛 上 的 然 砂 的 质 量 ， 计 算 出各 筛 上 的 分 计 筛 余 百 并 分 率 ａ … ａ 、 ａ 和ａ （ 筛上 的 筛 余量 占 ，ａ ａ 、 ５ 各 砂 样 总 量 的百 分 率 ） 累 计 筛 余百 分 率 Ａ 、 及 Ａ，Ａ 、 Ａ 和Ａ （ 个 筛 和 比该 筛粗 的 所 、 Ａ 、 各 有 分 计 筛余 百分 率 相 加 在 一 起 ）砂 的 粗 细 。 用 细 度 模 数 表 示 ， 度 模 数 的 计 算 公 式 如 细 公 式 （ １所 示 ： １）
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表 １ 砂颗粒 级 配 区
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新型巷旁充填材料的研究
【摘要】本文介绍了一种新型巷旁充填材料——煤矸石膏体巷旁充填材料，由煤矸石、粉煤灰、pl膏体胶结料和水组成。
通过试验，改变各组分用量，测定充填材料的力学性能参数，得出了一种较为合理的配比方案，为巷旁充填材料的选择与应用提供了有效的途径。
【关键词】煤矸石膏体；巷旁支护；坍落度；抗压强度
煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，排放矸石形成的环境问题主要有：影响土地资源的利用，污染大气，危害水土，全国国有煤矿现有矸石山1500余座，累计储存
量已超过30亿t，占地55 km2，而且以年排放量1.2亿t的速度增长，产生大量的烟尘及so2，h2s，co 等有毒气体，降低矸石山周围的环境空气质量，影响矿区居民的身体健康 [1]。
利用煤矸石膏体充填材料进行巷旁充填是中国矿业大学提出的沿空留巷巷
旁充填技术新途径，是钱鸣高院士提出绿色开采技术体系的重要组成部分[2]。
巷旁充填成本中充填材料费用一般占70%～80%，因此研制价格低廉、性能优良的充填材料是巷旁充填技术能否发展与应用的关键。
1.材料组成
（1）胶结料：试验采用的胶结料为中国矿业大学充填重点实验室所研制的pl胶结料，它是以普通水泥或普通水泥熟料为基材的一类复合材料[3]。
（2）煤矸石：来自达竹金刚煤矿。
（3）粉煤灰：来自达州电厂，为二级灰。
2.正交试验设计
2.1 基本要求
（1）工艺性能。
满足输送要求，坍落度在20cm以上。
（2）强度性能。
1d强度要达到4mpa，后期强度达到10mpa。
（3）经济性。
控制胶结料的用量，胶结料用量不应高于
250kg.m-3。
2.2配合比计算和试配
（1）胶结料j的确定：根据基本要求，煤矸石膏体巷旁充填材料中胶结料的用量取200～250kg.m-3。
（2）粉煤灰f的确定：根据基本要求，煤矸石膏体巷旁充填材料中粉煤灰的用量取300 kg.m-3左右。
（3）浓度w的确定：经实验室试配，煤矸石膏体巷旁充填材料的浓度取0.85左右。
（4）矸石量g和水量s的确定：
（5）砂率的确定：最佳的砂率，即在保证膏体强度和可泵性的情况下、胶结料用料最少的砂率。
根据宝钢的泵送混凝土施工经验，本次煤矸石膏体巷旁充填材料的砂率取44%。
2.3 正交试验设计中因素、水平的确定
影响煤矸石膏体巷旁充填材料性能的因素较多，如集料级配（a）、胶结料掺量（b）、混合料质量浓度（c）、粉煤灰掺量（d）等。
在
试验中，重点考虑矸石级配的影响，对该因素选择四个水平，分别为48%、52%、56%、60%，而胶结料掺量、浓度取值、粉煤灰掺量均选两个水平。
分别为250 kg.m-3 和225kg.m-3，85%和86%，300 kg.m-3 和350kg.m-3。
2.4 各组合状态的基本试验
我们选用正交表l16（41×212）进行正交试验。
试验中按照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》（gbt/50080-2002）和《普通混凝土力学性能试验方法标准》（gb50081-2002）进行操作测定，测定煤矸石膏体巷旁充填材料的坍落度和抗压强度。
3.测试结果及分析
3.1 测试结果
经过正交试验设计的材料，测得的坍落度、1天和7天抗压强度见表1。
3.2 测试结果分析
在煤矸石膏体巷旁充填材料配合比的设计中，因为要同时考虑强度和坍落度等，试验结果分析采用功率系数法。
这种方法在多指标正交设计的分析中不比较单个指标，只比较多个指标的总功效系数，使结果分析大大简化。
极差计算结果经直观分析坍落度极差计算结果可知从极差的大小得出各因素及其交互作用对坍落度的影响：膏体浓度是影响坍落度的主要因素，而粉煤灰也是重要因素，胶结料的用量与矸石粒级的级配不同也比较重要。
在考虑的因素中，说明浓度和粉煤灰由交
互作用，胶结料和粉煤灰存在交互作用。
抗压强度直观分析1天和7天强度极差计算结果可知：胶结料的用量是影响1天和7天强度的主要因素，而浓度也是重要因素，粉煤灰的用量与矸石粒级的级配不同也比较重要。
在考虑的因素中，胶结料和浓度存在交互作用，对膏体充填材料的性能影响较大。
功率系数的极差计算结果可以看出1天、和7天的强度中，试验号为四的功率系数最大，分别为0.92、0.91，其组合条件是
a4b1c2d1。
分别计算坍落度与1天和7天强度的功率系数的极差计算结果，直观分析 1天强度较优的组合条件是a4b2c0d2（c0为因素的任意水平），7天强度较优的组合条件是a4b1c1d1，由于因素c 与因素d给功率系数的影响在试验误差范围之内，因此，优选结果为a4b1c1d1。
4.结语
（1）本试验的结果表明为了控制充填成本，且能符合现场实际要求的情况下，煤矸石膏体巷旁充填材料的最优配合比为胶结料250kg.m -3，矸石粉的用量1237kg.m-3，矸石粒级组成为粗矸石占0.48%，细矸石占0.52%，浓度为85%，粉煤灰加量为300 kg.m -3。
（2）煤矸石膏体巷旁充填材料的早期强度高，后期强度增长快。
（3）粉煤灰的作用虽然没有胶结料、浓度和矸石级配起的作用大，但它能改善煤矸石膏体巷旁充填材料的和易性，便于输送，并能降低充填成本。
参考文献：
[1] 吕永桃，孙道胜.煤矸石堆放及其利用中产生的污染[j]. 安徽建筑工业学院学报（自然科学版）， 2007，（05） .
[2] 缪协兴，钱鸣高.中国煤炭资源绿色开采研究现状与展望[j].采矿与安全工程学报，2009，26（1）.
[3] 周华强.固体废弃物膏体充填不迁村采煤[j ]. 中国矿业大学学报，2004，33（2）.。