煤炭作为我国能源结构的重要组成部分，其开采方式直接影响资源利用效率与生态环境质量。传统垮落法开采易引发地表沉陷、水资源破坏等问题，而连采连充技术通过“边采边充”模式，实现了煤炭资源高效回采与固废资源化利用的双重目标，成为绿色矿山建设的重要技术支撑。

一、技术原理与工艺流程

连采连充技术以连续采煤机为核心设备，将工作面划分为若干支巷，采用“间隔支巷开采、分步充填置换”模式。以内蒙古西部某矿为例，其将工作面划分为50-100米长的支巷，支巷宽度控制在4-6米。开采时，连续采煤机与锚杆台车协同作业，先掘进奇数支巷并完成顶板支护，随后立即进行矸石、粉煤灰与水泥混合料的充填。待奇数支巷充填体固化后，再对偶数支巷进行开采与充填，形成“采充平行作业”的循环体系。

该技术关键在于充填材料的选择与输送。以矸石-粉煤灰-水泥体系为例，矸石粒径需小于15毫米，粉煤灰中26.62微米以下粒径占比需达50%，配合P.S 32.5R型早强水泥，通过调整料浆浓度与添加剂配比，可实现充填体28天抗压强度达3-5兆帕。输送系统则根据煤层倾角优化设计：在水平煤层中采用自流充填，利用重力实现料浆输送；在倾斜煤层中，采用双液泵送技术，通过流量控制系统确保充填体均匀分布。

二、技术优势与应用场景

资源高效回收：连采连充技术可有效解放“三下”压煤、大巷保护煤柱等难采资源。乌海能源公司应用该技术后，三年内解放呆滞煤炭资源777万吨，资源回收率较传统方法提升15%-20%。

生态环境友好：通过将矸石、粉煤灰等固废转化为充填材料，该技术可减少矸石山占地与扬尘污染。邢东矿11233工作面采用矸石充填后，年消耗矸石10.5万立方米，相当于减少地面矸石堆积面积2万平方米。

安全性能提升：充填体对顶板形成有效支撑，降低了冒顶风险。潞安矿业集团王庄煤矿在过空巷时，采用超高水材料充填后，巷道顶板下沉量控制在50毫米以内，保障了工作面安全推进。

该技术尤其适用于以下场景：

薄及中厚煤层：支巷宽度设计灵活，可适应1-5米煤层厚度；

地质条件复杂区域：掘进机对断层、褶曲等构造适应性强；

生态敏感区：在西部脆弱生态区，该技术可控制地表沉陷值小于300毫米，满足建筑物保护要求。

三、技术挑战与突破方向

尽管连采连充技术已取得显著进展，但仍面临以下挑战：

充填成本制约：水泥等胶凝材料占充填成本的40%-60%，需开发低成本替代材料。

连续作业瓶颈：现有设备在采充转换时需停机2-3小时，影响生产效率。

长距离输送难题：在千米深井中，料浆自流倍线超过10时易发生堵管。

针对上述问题，行业正开展以下研究：

材料革新：研发赤泥、钢渣等工业固废基胶凝材料，降低水泥用量30%以上；

装备升级：开发智能充填机器人，实现采充无缝衔接；

工艺优化：采用分段接力充填技术，将单次输送距离延长至1500米。

四、发展前景与政策建议

随着“双碳”目标的推进，连采连充技术将在以下领域发挥更大作用：

煤矿采空区治理：结合离层注浆技术，构建“地面-井下”协同防控体系；

城市固废处置：将生活垃圾焚烧飞灰、建筑垃圾等纳入充填材料体系；

深部开采保障：通过高强度充填体控制深部岩爆风险。

建议从以下方面完善政策支持：

将充填开采纳入绿色矿山评价标准，给予税收减免；

设立专项基金，支持充填材料与装备的国产化研发；

制定充填工程质量验收规范，确保技术实施效果。

连采连充技术通过工艺创新与材料革新，实现了煤炭开采与生态保护的有机统一。未来，随着智能化装备与低碳材料的深度融合，该技术将向“零排放、全充填、负碳化”方向升级，为我国能源安全与生态文明建设提供双重保障。