现阶段，我国煤矿生产矿井中建筑物下的压煤数量达到9.468Gt，是压煤总数量的百分之六十九。由此，在矿井开采时间增加的背景下，面对越发严峻的压煤问题，必须要从矿景观持续发展角度入手，积极探索正确开采建筑物下压煤的有效对策，并注重保护周边自然环境，只有这样才能更好实现可持续发展的战略目标，以此为我国煤矿产业发展奠定基础保障。因此，下面对建筑物下压煤充填开采固体充填材料优化与运用进行研究。

1 地下开采对地面建筑物的威胁

具体分为：其一，地表移动与形变。由煤层地下开采引发的地表塌陷，将会造成地表移动或形变，这样不仅会损伤地表建筑物，而且降低建筑物的应用质量安全。出现这一现象的原因在于，建筑物的承受附加应力具备一定性，所以地表变形与建筑物变形存在差异，但地表移动及变形对建筑物的损坏非常严重；其二，地面建筑物变形控制指标。现阶段，国内外研究学者根据定量参数评价的方式，结合实际监测数据与变形控制指标的对比评定工程建设影响建筑物损坏情况，并由此判断是否要进行加固或改造[1]。了解中国、德国及波兰三国的矿区常用建筑物保护等级与地表变性指标可知，明确充填开采地面建筑物变形控制指标影响着未来建筑物应用安全及现场生产质量。当前，不管是中国还是德国、波兰，都是以地下煤层开采后地面建筑物应保障原有建筑结构安全与应用功能为依据，并结合实践工作经验正确设计行业标准，这样有助于保障实践工作更符合煤矿需求。

2 分析矸石和粉煤灰

2.1 物理化学特性

一方面，矸石。具体分为：其一，矿物成分。通过检验分析可知，矸石的矿物成分包含了石英、高岭石、伊利石及蒙皂石及绿泥石等；其二，化学成分测试。由于矸石和粉煤灰的矿物构成决定了煤矸石的工程性质，所以必须要全面了解所选样品的化学成分与化学元素。其中，所选矸石样品中包含了大量的SiO2，其不仅属于填充开采工作中骨架的主要组成部分，而且有助于提高填充之后的矸石强度。同时，因为矸石中具备C、Al等物质，所以会出现风化、水解等现象。

另一方面，粉煤灰。从化学成分测试角度，运用X射线衍射仪进行有关定量研究可知，样品中SiO2含量最高，其与矸石一样都属于充填开采中骨架的重要组成部分，不仅能填充个矸石缝隙，而且可以胶结矸石，提高整体工作强度。

2.2 混合作用

孔隙比作为煤矸石中较为关键的力学参数之一，研究提出明确充填体的孔隙比将会影响整体填充体强度，并决定可变形水平。换句话说，随着孔隙比的降低，充填体的密度会越来越高，在顶板来压的情况下，充填体可以承受的可变性水平也会随之提高。而在填充体受剪切力影响时，随着密度和剪切力的增加，将会出现一定的表层黏结力，相反密度越小，将会拥有更强的塑性变形，最终体积也会随之变小[2]。在剪切力高于充填体自身承受最大剪切力的情况下，充填体内的矸石颗粒结构将会革新。除此之外，粉煤灰受压力影响，相应密度也会随之提高，因此具体压力数值在煤矿工程建设中占据重要地位。总体来说，用粉煤灰来填充矸石缝隙，有助于其更加密实；而提升矸石孔隙比的密实度，有助于提高采空区顶板的强度，这对未来煤矿开采工作而言至关重要。

2.3 力学特性

对比研究不同配比状态下的矸石与粉煤灰压实特点可知，充填材料的压实度会随着压实力的提高而降低，尤其是在初期，因材料的松散性强，所以相应的压缩量也会随之提高。以配比例1∶0.6为例，此时矸石和粉煤灰中的压实度与压实力比值构成的混合密度将会到达最大值，有助于全面管控地面塌陷问题的出现。

3 填充材料的应用效果

通过科学配比，积极研究充填介质，明确实践工作特点，有助于保障建筑物下压煤充填开采工作的有效性。同时做好变形监测，确保在影响范围内的建筑物形变一直在Ⅰ级以内，将不会影响实践应用质量安全。另外，在首个充填工作面中，必须要做好引用材料支撑水平与压实强度的研究。一方面要引用窥视镜观察填充区域顶板的深度受损状态，另一方面要做好现场工作环境的管控。通过观察可知，顶板只有垂直方向的浅部出现了裂缝，并没有较为严重的损伤，同时上覆岩层没有出现如以往垮落法一样的“三带”损坏，不仅顶板具备完整性，而且充填体具备极强的稳定性和工作强度。在揭露之后，也没有出现松动片帮问题，这对顶板而言非常关键。例如，在揭露充填采空区之后，引用岩层钻孔探测仪，观察覆岩层顶板变形与深度发现，1.3到2米之间存在轻微损坏，2到3米之间有交错的小裂缝，但在3到10米之间顶板是没有问题的。由此可知，保障应用充填介质配比的科学性和有效性，有助于更好支撑覆顶板。