随着经济的不断发展,厚煤层已成为我国煤炭企业的主力生产煤层,产量可达总产量的45%左右,因此,如何实现“三下”等特殊地质条件下厚煤层安全、高效开采一直以来是相关学者和采矿工作者重点关注的问题。尽管充填开采已被证实是解放“三下”压煤的有效途径,但目前厚煤层大多采用综合机械化放顶煤开采工艺,其与充填开采的结合目前还未形成一套完整的理论体系。因此,本文以陕西旬邑青岗坪煤矿为工程背景,提出了厚煤层综放开采端头局部充填技术,为放顶煤开采和充填开采相结合提供了一种新思路。本文采用理论分析的手段研究了影响该方法充填效果的关键因素,运用FLAC3D数值模拟软件分析了充填后顶板覆岩的运移规律,并在青岗坪煤矿进行了工业性试验,通过现场观测对该方法的充填效果进行了评价,主要研究成果如下:(1)提出了综放开采端头局部充填技术,给出了端头充填体宽度的确定方式,确定了端头充填空间构筑的具体支护形式。建立了顶板岩梁的力学模型,并通过计算分析出影响充填效果的三个主要因素为:充实率、端头充填体宽度、充填体强度。(2)运用FLAC3D数值模拟软件分析了在不同充实率、端头充填体宽度、充填体强度下,工作面覆岩运移规律。随着充实率的增大,覆岩的应力、位移、塑性破坏区范围都逐渐减小,但减小的趋势不明显。当充实率达到100%时,发生突变,有效降低了覆岩应力拱壳高度。随着端头充填体宽度的不断增加,覆岩应力拱高度不断降低;当充填体宽度由各端头10m增加到20m时,覆岩应力拱降低幅度最大,减少了约14m左右,并且应力拱壳曲线发生结构变化,部分区域不再平滑。当充填体强度(弹性模量)小于0.4GPa时,强度不满足端头局部充填要求的最低强度。当充填体强度大于0.4GPa时,随强度增加,充填体承载能力不断加大,上覆岩层的应力、位移、塑性破坏区范围及两侧煤壁处应力集中峰值均呈下降趋势。(3)综放开采端头局部充填技术采用煤矸石、粉煤灰、水泥、水型膏体充填材料,采用以坍落度换算屈服应力的方法研究了配比对材料流动性能的影响,同时研究了配比与养护龄期共同作用下充填体单轴抗压强度变化规律,并采用正交试验法得到了适合青岗坪煤矿的较优材料配比为粉煤灰与水泥质量比1:3、矸石与水泥质量比1:7、质量分数为75wt.%。(4)在青岗坪煤矿进行工业性试验,并设计了与此方法相配套的生产系统和充填系统,成功回采位于含水层下厚度为8.5m厚的厚煤层,现场实测数据表明充填效果较好。