膏体充填开采技术
膏体充填开采工艺流程
膏体充填开采工艺流程英文回答：The process of paste filling extraction involvesseveral steps to ensure efficient and accurate filling of the paste into the desired containers. Here is a detailed description of the process:1. Preparation: Before starting the filling process, it is important to prepare the paste and the filling equipment. This includes checking the viscosity and temperature of the paste, ensuring the filling machine is clean and calibrated, and setting up the containers for filling.2. Filling: Once everything is prepared, the filling process begins. The paste is pumped from the storage tank into the filling machine. The machine is programmed to dispense a specific amount of paste into each container.The containers are usually placed on a conveyor belt that moves them through the filling station. The paste isdispensed through a nozzle or a tube into the containers. The filling machine can be adjusted to control the speedand accuracy of the filling process.3. Leveling: After the paste is filled into the containers, it may be necessary to level the surface to ensure proper sealing. This can be done by using a leveling tool or by gently tapping the containers to remove any air bubbles or unevenness in the paste.4. Sealing: Once the paste is leveled, the containers are sealed to prevent any leakage or contamination. Thiscan be done using various methods such as capping, crimping, or heat sealing, depending on the type of container and paste.5. Inspection and labeling: After sealing, the filled containers are inspected for any defects or inconsistencies. This can be done visually or using automated inspection systems. Once the containers pass the inspection, they are labeled with product information, batch numbers, and any other required labeling.6. Packaging and storage: Finally, the filled and labeled containers are packaged into boxes or cartons for storage or transportation. The boxes are stacked and stored in a designated area until they are ready to be shipped.Overall, the paste filling extraction process requires careful preparation, accurate filling, proper leveling, effective sealing, thorough inspection, and appropriate packaging. By following these steps, the paste can be efficiently and accurately filled into containers, ensuring product quality and customer satisfaction.中文回答：膏体充填开采工艺流程涉及多个步骤，以确保将膏体高效准确地充填到所需的容器中。
探讨膏体充填开采技术在煤矿采空区的应用
探讨膏体充填开采技术在煤矿采空区的应用摘要：在煤矿采空区开采的过程中，膏体填充技术发挥着重要的作用。
膏体充填开采技术是煤矿开采行业的重要技术形式，膏体充填开采技术有利于优化煤矿生产环境，避免塌陷、滑坡等安全事故，促进煤矿开采效率的提高。
煤矸石、粉煤灰等均是膏体充填开采工艺中的重要材料，诸如此类固体废弃物的应用价值得以充分发挥，避免资源浪费问题，与节能环保、经济高效的生产理念相契合。
本文首先分析膏体充填开采的必要性，其次探讨膏体充填开采技术在煤矿采空区的应用，煤基固废充填开采技术是实现煤炭资源绿色智能高效开采的重要代表性途径,以供参考。
关键词：煤矿开采；采空区；膏体充填开采；效果评价引言煤基固废充填开采技术是实现绿色低碳开采的重要代表性技术，在地表沉陷控制、生态环境保护、矿山固废处置与利用、绿色低碳减排等方面最优显著的技术优势。
煤基固废充填开采技术实现煤炭安全开采的同时从源头上解决了地表沉陷、地下水流失、瓦斯排放、土地占用损害等难题，同时也减少了运输、提升等工序，节能降碳效益十分显著。
煤基固废充填开采技术符合煤炭绿色智能开采和洁净高效低碳利用行业主要攻关方向及新发展理念要求，顺应“碳达峰、碳中和”战略，有利于促进煤炭开采高质量化、环境低损伤化、绿色低碳化发展。
1膏体充填开采的必要性（1）膏体充填既可以解决煤矿矸石污染环境问题，也可以节省矸石处理费用。
（3）可以提高煤炭资源采出率，防止煤炭资源的永久性浪费。
（4）村庄搬迁难度大，征地困难，膏体充填开采可以实现不搬迁开采，同时可以防止地表塌陷坑的出现，保护农田。
2膏体充填开采技术在煤矿采空区的应用2.1工艺流程分析在实际进行煤体开采时，通常情况下，包括了多项采煤环节。
比如针对现有的工作面，需要进行扩帮回采。
在此基础上，还需要开展联合支护工作，并在工作面之上，完成条带掘进，才能更好地发挥膏体充填开采技术的价值。
膏体充填开采技术工艺流程如下：首先，结合工作面实际情况，开展条带掘进施工，为提升掘进面的工作效率，需要采用综掘自动化掘进巷道，从而尽可能减轻施工人员劳动强度从中采掘更多煤炭资源，避免出现资源浪费问题。
膏体充填开采技术
国家能源充填采煤技术重点实验室副主任 膏体充填采煤技术研究示范基地副主任 峰峰集团副总工程师
张步勤
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膏体充填技术要解决这几个问题： 1、要什么样的充填膏体 2、怎样制备成你需要的膏体 3、怎样按需要的量输送到需要的地点 4、怎样快速形成充填所需的封闭空间 5、怎样提高生产能力和效率 6、怎样降低充填成本
3 ·3、胶结材料选择
胶结料和普通硅酸盐水泥的性能对比实验结果如下图：
通过对比实验发现：胶结料早期强度高的特性明
显，在60kg/m3时膏体8h龄期强度0.22MPa；胶结料用量 150kg/m3 时， 8h龄期膏体强度 1.27MPa ；同样条件下使 用普通硅酸盐水泥，8h龄期膏体没有强度。 胶结料用量在60～150kg/m3范围内，1d龄期膏体强 度为同量水泥膏体的 5 ～ 8 倍， 3d 龄期强度为同量水泥 膏体的2～3倍，7d龄期强度为同量水泥膏体的1倍以上 ，用量越少，早强性能越明显。胶结料膏体的早强性 对维护顶板完整，减小充填区顶板下沉量十分有利。
3 ·2、矸石级配优化
破碎矸石颗粒级配将直接影响膏体的流动性 能，对充填体的强度产生影响。因此煤矸石的级 配优化主要考虑以下两个方面：一是矸石膏体的 流动性能要好，能够满足管道输送要求；二是在 其它物料相同条件下，矸石膏体的早期强度（早 强性）和最终龄期强度高。 矸石作为膏体充填的粗骨料，一般为防止堵 管和充填密实，最大粒径≯25mm。
矸石膏体注 入时、初凝和7天 龄期的凝固状态
4、膏体充填系统
膏体充填系统由六部分组成： 1、矸石破碎系统、 2、配比搅拌系统、 3、膏体泵送及管路输送系统、 4、风水清洗系统、 5、充填系统过程控制与方案、 6、工作面充填工艺
高河能源E1303工作面膏体充填开采技术研究与实践
收稿日期:2021-11-29作者简介:赵 垒(1982-),男,山西长治人,工程师,从事煤矿生产技术管理工作。
doi:10.3969/j.issn.1005-2798.2022.02.025高河能源E1303工作面膏体充填开采技术研究与实践赵 垒(潞安环保能源开发股份有限公司生产办,山西长治 046204)摘 要:潞安化工集团建筑物下、水体下、铁路下等压煤问题逐年凸现,据不完全统计“三下”煤量约为23亿t。
为了进一步解决“三下”压煤问题,提出了膏体充填开采技术试验这一课题。
高河能源E1302工作面作为潞安化工集团首个膏体充填工作面,经过一年多的开采实践,有效控制了地面沉降,解决了村庄保护煤柱压煤问题,为潞安矿区压煤开采提供了成功案例。
关键词:膏体充填;采充工艺;绿色开采中图分类号:TD823.7 文献标识码:B 文章编号:1005-2798(2022)02-0076-031 工程概况高河能源膏体充填开采项目包括控制中心、破碎车间、充填泵站、矸石仓、充填管路、充填工作面等工程,于2019年建成投产。
E1302工作面为首个充填工作面,位于3号煤层东一盘区,东边距矿井边界185m,东边为未采区,西边为E1303工作面采空区,南边为E1302放顶煤工作面采空区,北边为+450m 水平东翼大巷,上部为耕地,处于村庄保护煤柱内。
工作面走向长度490m、倾向长度230m、采深410m、采高3.2m。
截至目前,已完成152个采充循环,累计推进376.9m,完成回采产量47万t,累计充填膏体27.5万m 3,消耗矸石36万t。
2 膏体充填开采采充工艺流程2.1 割 煤工作面每个采充循环割煤环节,割第一个循环过程中只割煤上网不移架,待第一个循环煤割完后再进行移架顶溜,此后每个循环按照此工艺推进。
第一个循环移架后采空区顶板采用纤维网支护,第二个循环移架后升起尾梁进行采空区顶板管理,第三个、第四个循环使用加装的尾梁延伸装置配合纤维网进行顶板支护,目前采空区最大支护距离为4.0m,可满足4个循环3.2m 充填距离需求。
矿山地下采空区膏体充填理论与技术研究
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充填理论
充填Байду номын сангаас论
矿山地下采空区是指矿体开采后留下的空间区域。由于采空区的存在，会导 致岩体不稳定，甚至引发地面塌陷等地质灾害。因此，采空区的充填处理显得尤 为重要。充填理论主要研究充填材料的性质、充填材料的配比以及充填工艺等。
充填技术
1、膏体充填技术
1、膏体充填技术
膏体充填技术是一种以尾砂、废石等工业废料为主要原料，通过搅拌、混合 等工艺制成的膏状充填材料，将其注入到矿山地下采空区进行充填。该技术具有 适应性强、成本低、效果显著等优点，是治理矿山地下采空区的有效手段。
1、实验材料：收集铅锌尾矿和铅锌冶金渣，并进行破碎、磨细处理，以便进 行后续实验。
2、实验过程：将破碎、磨细后的铅锌尾矿和铅锌冶金渣按照一定比例混合， 加入适量的水搅拌均匀，然后倒入模具中成型，最后进行养护。
四、实验方法与流程
3、实验测试：对养护好的充填材料进行物理、化学和力学性能测试，包括密 度、吸水性、抗压强度、抗折强度等指标。同时，利用扫描电子显微镜（SEM） 对材料的微观结构进行观察和分析。
4、开发智能监控系统，实现对膏体充填过程的全过程监控和控制。利用传感 器、监测仪等设备，实时监测充填材料的物理和化学性质以及充填体的固化过程， 确保充填效果达到预期要求。
结论
结论
本次演示对矿山地下采空区膏体充填理论与技术进行了详细探讨，分析了充 填材料的配比、充填工艺及充填体的稳定性等问题。指出了现有技术的不足和研 究创新的思路。通过技术创新，可以有效提高矿山地下采空区膏体充填技术的效 果和降低成本，
矿山地下采空区膏体充填理论 与技术研究
01 引言
03 充填技术
目录
02 充填理论 04 研究现状
膏体充填及边角煤开采技术交流材料
（六）充填工艺系统的监测与控制实现了无人值守自动化控制。
（七）探索、总结了一套安全可靠、可操作性强的充填管道堵塞事故预测与防治技术措施。
五、技术经济与社会效益分析
（一）技术经济分析
1.按照2351膏体充填工作面今年8月份的生产效率测算，膏体充填开采工作面单产能力可达到20万t/a。第二个膏体充填工作面已经投入生产，采用两个充填面交替生产，矿井充填开采产量可达到40万t/a，年增加产值2.15亿元，经济效益3000万元。
地面充填工艺系统的监测与控制实现了无人值守自动化控制主要设备有控制柜动力柜计算机工艺流程控制程序和地面自动化控制系统硬件结构图五充填工艺流程充填工艺流程是一个先将矸石破碎加工然后把矸石电厂粉煤灰胶结料和矿井水等物料按比例混合搅拌制成膏体浆液再通过充填泵把膏体浆液输送到井下充填工作面充填由液压充填支架和辅助隔离措施形成的封闭采空区空间的过程充填工艺的流程如图2所示整个过程分为矸石破碎配比搅拌管道泵送和充填体构筑等四个基本环节
一、项目背景
岱庄煤矿是淄矿集团在济（宁）北矿区建设的第二对现代化大型矿井，地处济宁市城北城乡结合部，矿井开采范围内地面分布有3个镇78个自然村，1.3万多户，5万多人口，村庄压煤量高达80%。自矿井移交生产管理以来，村庄压煤一直采用传统的条带开采技术，资源回收率不足47%；随着济宁市城区建设的加速及村庄的扩展，矿井压煤量与日俱增，可采储量锐减，资源面临枯竭。截至目前，岱庄煤矿已形成条带煤柱53个，遗留条带煤柱呆滞储量累计达到900万t。同时，经过矿井十多年的开采，地面形成了一座近120万m³的矸石山，矸石的堆放不仅占用土地，而且对周围环境会造成不同程度的影响。
地面充填工艺系统的监测与控制实现了无人值守自动化控制，主要设备有控制柜、动力柜、计算机（工艺流程控制程序和设备工作控制程序）、传感器和摄像头构成。
采矿工程中条带膏体充填采矿技术的应用探讨
采矿工程中条带膏体充填采矿技术的应用探讨摘要：条带膏体充填采矿技术是一种重要的地下采矿方法，它通过将膏体充填到采矿空间中，实现对矿体的稳定支撑和回收。
这种技术在矿业工程中得以广泛应用，为矿山开发和资源利用带来了新的思路和机遇。
基于此，本文章对采矿工程中条带膏体充填采矿技术的应用进行探讨，以供参考。
关键词：采矿工程；条带膏体充填采矿技术；应用要点引言条带膏体充填采矿技术基于高流动性和可塑性的膏体，可以在地下挖掘过程中填补空隙并形成支撑结构。
该技术具有较高的填充效率、资源利用和环境保护的优势，适用于各种采矿工程和地下工程项目。
然而，该技术的应用仍面临着一些技术挑战和工程难题，需要进一步研究和实践来完善和提升其应用效果。
1条带膏体充填采矿技术的原理条带膏体充填采矿技术是一种在采矿过程中利用粉状或浆状材料将空隙区域填充并形成支撑结构的方法。
条带膏体是一种由水、填充剂和添加剂组成的混合物，具有较高的流动性和可塑性，可以填充各种大小和形状的空隙。
条带膏体在固化后能够形成坚硬的填充体，具有足够的强度和稳定性，可以提供支撑和加固地下空间。
通过将条带膏体注入到待充填区域，可以有效地管理地下空隙，并预防由于开采引起的地面沉陷和裂缝的产生。
条带膏体充填可以利用废弃物、尾矿和其他可回收材料，实现资源的综合利用和环境保护。
2条带膏体充填采矿技术的优势和局限性2.1优势条带膏体充填采矿技术可以利用废弃物、尾矿和其他可回收材料进行填充，实现资源的综合利用和环境保护。
充填技术能够有效填充开采后的空隙，减小地面沉陷和裂缝的产生，降低对地表建筑物和基础设施的影响。
通过填充空隙并形成支撑结构，充填技术可以最大限度地提高采矿效率，减少资源浪费。
充填体具有较高的强度和稳定性，可以加固和支撑地下空间，减少地质灾害风险，改善工作环境安全。
相比传统采矿方法，条带膏体充填采矿技术产生的环境污染更少，对水、土壤和空气等自然资源的影响更小。
2.2局限性条带膏体充填采矿技术涉及到膏体配制、注入控制和固化等多个环节，技术要求较高，操作较复杂，需要专业的设备和技术支持。
矿山膏体充填技术ppt课件
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三、膏体的流变特征
真实物体在载荷外力的作用下都将发生物质流动与变形，而流 变学是研究载荷下物质流动与变形的科学。对于浆体的流变模型， 可用以下通式表示：
du y k dy
n
在上面通用表达式中，τ为剪切应力，Pa；（du/dy)为剪切速率， S-1 ；K、τy、n分别代表流体的粘度、初始剪切应力和流动指数。 K、τy、n，也就是流体的粘度、初始剪切应力和流动指数，统称 为浆体的流变参数。
③.流动指数n：流动指数也称流动性态系数，表示非牛顿体偏离牛 顿体的程度。对牛顿体，n等于1；对胀塑性体，n大于1；对假塑性 13 体，n在0与1之间。
常见浆体的流变数学模型
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剪 应 力 （ ）
⑤塑流膨胀体 ④宾汉塑性体
初 始 剪 应 力 （
y
⑥塑流伪塑性体
②膨胀体 ①牛顿体
）
③幂律体
剪切速率(
膏体料浆在管道中的运动状态
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膏体的三个技术条件
①稳定性。它是指充填物料具有抵抗分层、离析的能 力，使膏体在输送管道中停留数小时不沉淀、不分层、不
离析，能顺利地进行输送。
②流动性。它是指膏体能在外力或重力作用下，能够 在输送管道中或采空区中顺利流动。
③可塑性。它是指膏体能够在克服屈服应力后产生非
可逆变形的能力，也就是膏体在通过输送管道弯道部位、
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①.粘度K：浆体运动时，运动较快的浆体部分会加速与其接触的运 动速度较慢部分，反之，速度较慢的浆体部分又有减缓与其接触的 流速较快部分的反作用。这种性质称为浆体的粘性，度量这种粘性 称为粘度。
： ②.初始剪切应力τy：含有一定数量细颗粒的悬液，在静止状态下 会形成具有一定刚度的三维絮凝结构，产生了内聚力，即初始切应 力，能抵抗一定的剪切作用。当剪切外力小于初始切应力，浆体不 会发生流动；当剪切外力大于初始切应力，浆体开始发生塑性流动。 初始剪切应力与浆体的浓度、温度、固体颗粒的粒径与级配、细颗 粒含量和颗粒重度等因素有关。
金属矿山高浓度及膏体细尾砂充填技术一、技术类型金属矿山高效
金属矿山高浓度及膏体细尾砂充填技术一、技术类型金属矿山高效采矿技术。
二、适用范围矿山开采，尾矿综合利用、回填与干堆等。
三、技术内容（一）基本原理将不同粒度和性质的尾砂分离开来，分别采取不同的脱水方式,选用不同的脱水设备，以提高整体的脱水效果和降低生产成本；深锥浓密机脱水工艺技术在传统的深锥浓密机基础上进行合理化改造，增加了底流浓度的稳定性和可靠性；充填料均匀搅拌设备及控制技术采用专用的高效和节能搅拌设备进行搅拌，通过软件模拟批量生产工艺过程进行控制，达到各种充填物料的高度均匀和连续制备的目的，减少了充填灰砂比。
（二）关键技术低成本细尾砂脱水及控压助流技术；尾砂分级脱水技术；深锥浓密机脱水工艺技术；充填料均匀搅拌设备及控制技术；充填料满管输送技术；充填采场工艺技术。
（三）工艺流程根据控压助流的技术原理，通过采用中国恩菲的专利脱水装置或采用分级脱水技术、深锥浓密机脱水工艺技术，将细粒级尾砂（－20μm全尾砂可占40%以上）直接低成本地制备成高浓度（74%以上）料浆或膏体从脱水装置底部排出，可以再适当添加水泥、粉煤灰、炉渣等搅拌混合均匀后，通过管道自流或泵送设备输送至井下采矿区或地表尾矿堆场，以达到提高采矿回收率和资源综合利用的目的。
尾砂分级脱水示意图四、主要技术指标对于极细粒级的全尾砂（－20μm全尾砂约占40%以上）直接制备成高浓度（74%以上）砂浆,解决了传统立式砂仓充填工艺存在的上述缺点。
底流尾砂浓度为74%-80%；流量可达到50-200m3/h。
采用此工艺技术用于充填可使采矿回收率达到90%-97%左右。
五、典型实例及成效崇礼紫金矿业有限责任公司，采矿能力2500t/d,充填站及输送系统总投资约2943.08万元，建设周期1年，投资回收期1年，使以前不能回采的残矿得以回收，矿山服务年限得以有效延长，采矿回收率提高约15%以上；减少地表尾矿排放量约60%，年增加经济效益超过2000万元。
冬瓜山铜矿充填系统，建设规模10000t/d, 占地面积1600m2,总投资11600万元，运行费用约3800万元/年，综合利用效益4363万元/年，投资回收年限为4年，开采回采率提高8%以上。
采矿工程中条带膏体充填采矿技术的应用探讨
采矿工程中条带膏体充填采矿技术的应用探讨摘要：随着采矿工程的不断发展和矿产资源的日益枯竭，寻求高效、可持续的采矿方法成为迫切的需求。
条带膏体充填采矿技术作为一种新兴的采矿方法，在提高矿石回收率、改善岩体稳定性和减少环境影响等方面显示出巨大潜力。
本文旨在探讨该技术的应用，并分析其中的挑战与应对策略。
深入了解该技术的基本原理，以及其在不同矿山条件下的应用案例对于推动采矿工程的创新发展具有重要意义。
关键词：条带膏体充填采矿技术；矿石回收率；岩体稳定性引言近年来，随着采矿行业的快速发展和全球矿产资源的日益减少，寻找高效、可持续的采矿技术成为当务之急。
条带膏体充填采矿技术作为一种新兴的方法，得到了广泛关注和应用。
该技术通过将膏体充填材料注入采空区，提高了矿石回收率，并且具有改善岩体稳定性和减少环境影响的潜力。
本文将探讨近年来该技术在采矿工程中的应用，并着重讨论其中所面临的挑战及相应的应对策略。
深入研究和理解该技术的实施，在提升采矿效率和可持续发展方面具有重要意义。
1.条带膏体充填采矿技术的定义和基本概念条带膏体充填采矿技术是一种在采矿工程中广泛应用的方法。
该技术通过将膏体充填材料注入采空区或采矿巷道中的空间，填充矿石中的空隙，形成稳定的支撑结构，以提高矿石的回收率和改善岩体稳定性。
膏体充填材料通常由水泥、石灰和粉煤灰等成分组成，并利用输送系统将其灌注到所需的位置。
膏体在固化和硬化后形成坚实的充填体，使得采矿区域能够承受地压力和保持稳定，从而实现安全高效的采矿过程。
该技术在提高矿石回收率、改善岩体稳定性和减少环境影响方面具有重要意义。
2.采矿工程中条带膏体充填采矿技术的应用2.1条带膏体充填采矿技术在提高矿石回收率方面的应用条带膏体充填采矿技术在提高矿石回收率方面具有显著的应用优势。
通过将膏体充填材料注入采空区或采矿巷道中，填充矿石中的空隙，可以有效地回收和利用原本无法开采的矿石。
充填体的固结和硬化过程使得废弃采空区变得坚硬稳定，形成支撑结构，从而避免了资源的浪费和环境的破坏。
综合机械化膏体袋式充填采煤技术要求
综合机械化膏体袋式充填采煤技术要求综合机械化膏体袋式充填采煤技术要求：一、设备要求：1.采煤机装有适当的膏体充填装置，能够稳定、连续地向充填层输送膏体。
2.膏体制备设备齐全，包括搅拌设备、输送设备、储存设备等。
3.顶煤机配备强力覆岩机构，能够快速、有效地覆盖膏体层。
二、膏体要求：1.膏体应具有一定的流动性，能够在矿井内输送和充填。
2.膏体的浓度应适宜，一般在65%~75%之间。
3.膏体中的成分要稳定，能够在矿井环境下长时间保持其性质不变。
4.膏体应具有一定的黏稠度，能够附着在煤炭表面。
三、充填操作要求：1.严格按照充填方案进行操作，充填层的厚度和密实度要符合设计要求。
2.充填应从下部向上进行，避免膏体流失和泄露。
3.充填应均匀、稳定，防止出现漏充或过度充填现象。
4.在充填过程中要注意及时发现和解决堵塞或卡住的问题，确保连续充填。
四、安全要求：1.充填过程中要做好防火、防爆、防窒息等安全措施，保障作业人员的人身安全。
2.要做好通风、排水等环境保护工作，防止煤尘积聚和环境污染。
3.对于有毒有害的膏体成分要做好防护措施，确保作业人员的健康安全。
五、运输和储存要求：1.膏体的输送方式要选择合适的管道和输送设备，保证稳定输送和不发生泄漏。
2.膏体的储存设备要符合安全标准，能够长期储存和保持膏体品质。
3.储存设备要进行定期维护和检修，确保设备的正常运行和安全使用。
六、质量控制要求：1.要建立完善的质量管理体系，对膏体及其成分进行严格的质量控制。
2.要进行现场实时监测和抽样检测，确保膏体的质量符合要求。
3.要做好膏体的质量记录和追溯工作，方便追究责任和改进工艺。
以上为综合机械化膏体袋式充填采煤技术的要求，通过加强设备要求、膏体要求、充填操作要求、安全要求、运输和储存要求以及质量控制要求的管理和控制，能够实现高效、安全、可持续发展的膏体充填采煤工艺。
膏体充填
膏体充填系统与煤矿开采系统的协调是煤矿膏体充填开采必须解决的关键问工艺需要设计专门的液压支架，项目的投资及风险都较大，因此在试验初期采用普采膏体充填工艺为宜。普采工作面进行膏体充填，首先必须在工作面控顶区与待充填区之间构筑一道隔离墙，形成一个“封闭”的待充填空间，为实现这一目标提出了塑料编织布隔离、组合式钢质模板隔离二个方案。塑料编织布隔离与传统水砂充填的设置砂门子相似，国外波兰胶结水砂充填也采用塑料编织布作隔离墙，此方案可以进一步减少项目的初期投资。专门设计的组合式钢质模板及其与单体液压支柱、金属铰接顶梁的连接件可以和单体液压支柱、金属铰接顶梁配合形成具有隔离充填料浆、高度和倾斜调节功能、拆装方便的隔离墙。钢质模板具有足够的刚度和强度，能重复使用，也可以降低膏体充填体的构筑成本。图2为普采膏体充填工作面布置示意图。
普采膏体充填工作面布置
组合式钢质模板安装完成后，通过沿工作面按一定间隔布置与工作面充填管路相连的布料管向待充填空间充入膏体充填料浆。工作面正常充填程序
如下：
（1）检查准备，确保系统正常、设备完好。在前一充填循环完成以后，管道内应该保持充满清水，新的充填循环应该在这种条件下正常开展工作，否则，必须先泵送清水，直到输送管道内充满清水以后，才能够进入正常充填作业程序。
（4）实施“水推浆”。在充填量达到设计充填量之前，为备用泵准备好清水，达到设计充填量后，先利用清管器装入清洗球，然后切换到备用泵管路，停止充填泵，启动备用泵，实施水推浆。充填管内的料浆继续充入待充填空间，清洗水排到采区排水沟内，管路冲洗干净后，转换阀切换到截止状态，使管路内充满清水。
（5）结束充填工作。地面充填站要彻底清洗搅拌机、膏体充填泵，井下充填工作面，则需要收集清洗球，送到地面充填站，备以后再用。
充填开采
充填开采是解决“三下”压煤、避免煤矸石和粉煤灰等工业废弃物占用耕地及污染环境的技术手段。
20世纪80年代初，国外发展了膏体回填技术。
德国瓦尔苏蒙煤矿采用长壁法采煤，以工业废弃细物料（煤泥、粉煤灰）制备膏体料浆回填采空区。
我国学者对膏体回填技术在煤矿的应用也进行了研究，提出了固体废物膏体回填不迁村开采技术，把煤矿附近的煤矸石、粉煤灰、工业炉渣、城市固体垃圾等在地面加工成胶结性或非胶结性膏体浆液，用回填泵或通过管道自流输送到井下，部分或全部回填工作面采空区，形成以膏体回填体为主体的覆岩支撑体系，控制地表沉陷值，在保证地面建筑物损害轻微的条件下，提高村庄下煤炭资源的采出率，延长矿井的服务年限。
近年来，我国政府高度重视并积极引导和大力提倡矿井回填技术。
国家能源局、财政部、国土资源部、环境保护部2013.01 发布的国能煤炭〔2013〕19 号文“关于印发《煤矿回填开采工作指导意见》的通知”中明确指出：通过回填开采“三下”煤炭资源，实现中厚煤层采区回采率达到85%以上，薄煤层采区回采率达到90%以上，对留设煤柱和边角残煤实施以矸换煤开采，回采率达到70%以上的目标，实现矿区生态环境明显改善，地面基本实现无矸石山堆存，地表变形和次生地质灾害得到有效控制，降低地下水系和地面生态环境破坏程度。
目前已在煤矿现场成功进行应用实施的矿井回填采煤技术主要有下列几种方式：（1) 膏体（似膏体）充填采煤技术（2) 矸石充填采煤技术（3) 高水材料充填采煤技术。
膏体充填采煤技术就是把煤矿附近的煤矸石、粉煤灰、河沙、风积沙、工业炉渣、劣质土、城市固体垃圾等在地面加工制作成牙膏状浆体，采用回填泵或重力加压，通过管道送到井下，适时回填采空区的开采方法。
根据矿井主采煤层的地质条件、回采工艺及采掘接续情况，采煤工序与充填工序之间的衔接与协调方式有 2 种：（1）边采边充。
这种方式采煤和充填（回填）工作在同一个工作面内进行，适合于综采和高档普采长壁工作面，顶板中等稳定以上。
浅析煤矿膏体充填绿色开采技术
浅析煤矿膏体充填绿色开采技术【摘要】煤矿膏体充填技术是一种新型的绿色环保技术，能实现煤矿的高产高效和环境保护。
本文介绍了煤矿膏体充填的特点，重点阐述了膏体充填采煤的关键技术和膏体充填采煤技术应用前景，对于煤矿的开采技术来说有一定的参考价值。
【关键词】膏体充填煤矿绿色开采煤矿膏体充填，就是指把煤矿周围的矸石、粉煤灰、工业产生的炉渣、城市排出的固体垃圾及胶结料等固体废物通过地面加工制作成“无临界流速、不需要脱水”的膏状浆体，在重力或泵压的作用下对工作面支架后方的采空区进行充填而形成必要的人工支撑体系，把采煤引起的地表移动控制在建筑物允许的范围内，实现不迁村采煤的方法。
煤矿膏体充填料浆是一种利用矸石、粉煤灰等固体废物制作的，适合管道输送的、低成本的、特殊“混凝土”或特殊“砂浆”。
在煤矿企业中应用膏体充填技术，可以实现煤矿的低碳运行及绿色开采。
而且，固体废物膏体充填开采把矸石等固体废物的利用，与控制采煤工作面顶底板岩层破坏，减少开采沉陷，保护地面建构物有效的结合起来，具有提高资源采出率、增强矿井安全保障度、保护矿区生态环境的鲜明特性的绿色开采核心技术，也是我国煤炭工业科技发展的主要方向。
1 煤矿膏体充填的特点膏体充填最早是1979年在德国格伦德金属矿发展起来的；国内金川有色金属公司1989年开始试验膏体充填；膏体充填已经在世界金属矿山开采和尾矿处理等方面得以比较广泛的应用，一年一度的世界膏体充填研讨会已经召开13次。
国内外金属矿山膏体充填技术研究成果，对我国煤矿发展膏体充填有重要参考借鉴价值，但是，以解放“三下一上”压煤为主要目的的煤矿膏体充填与金属矿山膏体充填有重要的区别。
与金属矿山膏体充填比较，解放“三下一上”压煤的煤矿膏体充填开采主要特点是：（1）充填的主要目的是减沉。
（2）充填与采煤同在一个工作面，充填体构筑方法不同于金属矿山，煤矿需要发展专门膏体充填隔离支架。
（3）充填材料强度性能要求不同，煤矿充填以后数小时后就要求充填体承载，否则，影响采煤面产量。
煤矿膏体充填开采膏体抗压标准
煤矿膏体充填开采膏体抗压标准煤矿膏体充填开采是指利用煤矿开采的剩余煤炭资源和采动岩层的空间来进行膏体充填开采的一种采矿方法。
在进行煤矿膏体充填开采时，由于煤矿膏体具有一定的强度和稳定性，因此需要对膏体的抗压性能进行一定的标准化控制，以保证矿井的安全和效率。
本文将对煤矿膏体充填开采膏体抗压标准进行详细的介绍和分析。
一、煤矿膏体充填开采的概念和意义煤矿膏体充填开采是指采用煤矿中产生的膏体进行填充，使其成为一种支撑和保护矿井壁岩的手段，在煤炭开采中发挥作用。
充填后的矿山岩体受到了强化，从而提高了煤矿巷道的稳定性和安全性。
与传统的煤矿开采相比，膏体充填开采有利于提高煤矿开采率、提高采煤效率、延长矿井寿命、减少矿井地压危险等。
因此，煤矿膏体充填开采对于提高矿山生产效率和保障矿山安全具有重要意义。
二、膏体抗压标准的重要性在进行煤矿膏体充填开采时，由于采动过程中岩层裂隙的产生和扩张以及煤矿膏体的变形等因素，膏体受到了一定的压力。
因此，膏体的抗压性能对于煤矿膏体充填开采的安全和稳定起着至关重要的作用。
通过对膏体抗压标准的制定和控制，可以有效地保证膏体充填的质量和稳定性，减少矿井事故的发生，保障矿山的安全生产。
三、膏体抗压标准的制定依据为了有效地控制膏体的抗压性能，制定膏体抗压标准需要依据以下几点进行：1.煤矿膏体的物理性质：包括密度、孔隙度、含水率等指标，这些指标直接影响了膏体的抗压性能。
2.膏体的力学性能：煤矿膏体的抗压强度、弹性模量、变形模量等力学性能对于膏体的抗压能力具有重要影响。
3.充填体的稳定性：膏体在充填过程中对于矿井的稳定性和安全性的影响，需要考虑膏体的稳定性。
在制定膏体抗压标准的过程中，需要综合考虑以上几点因素，确定膏体的抗压性能标准，以保证膏体在煤矿充填开采中的安全和稳定性。
四、膏体抗压标准的制定方法1.实验室试验：通过对采集的膏体样品进行压缩试验、抗压强度试验等力学性能测试，确定膏体的抗压性能参数，为制定抗压标准提供依据。
矿山膏体充填技术
5、经验公式验证 为了验证会泽经验公式的实用程度，采 用上述经验公式对各组方D150ｍｍ水平管 道阻力进行计算，并与环管试验数据进行 对比。结果表明，其理论计算值和试验数 据之间的误差不大，其误差在10%以内。
五、膏体制备与输送
金川膏体泵送充填系统
金川二矿区膏体泵送充填系统是我国科技人员借鉴 国外经验，在国内最早建成和正式投产运行的膏体充填 系统。其设计能力为60m3/小时，每天充填12～13h， 日充填能力可达720～780m3。下图为金川二矿区膏体 充填系统工艺流程图。
膏体充填的特点
①尾砂膏体充填的料浆重量浓度一般在75%以上，料浆的屈服 切应力和塑性粘度较大。
②充填料浆中要有一定比例的超细粒级物料，才能形成稳定 性好的膏体；
③膏体在管道中的流动呈柱塞状，其核心呈恒速流动，近柱 塞体。管壁处的速度梯度与摩擦阻力和表面润滑层的粘度有关；
④膏体充填料的内摩擦角较大，其凝固的时间短，能迅速地 对围岩和矿柱产生抗力，减缓空区闭合。在充填后几个小时便可 进行作业；
环保问题，主要是矿石中有用金属提取后剩下的固 体废弃物。
为了解决这两个问题，矿山就把这些固体废物重新回 填到地下的空场，并避免空场垮落。由此就诞生了矿山充 填技术。
①干式充填，从古代采矿业开始。
②水力充填，上个世纪四十年代末开始，现主要采用分级尾砂充填。
③低浓度胶结充填，约在上个世纪五六十年代出现，以质量浓度50 －70%的两相流体充填。
膏体充填的主要缺点是：一次性基建投资大，工艺设备环 节多，维护管理复杂等。
三、膏体的流变特征
真实物体在载荷外力的作用下都将发生物质流动与变形，而流 变学是研究载荷下物质流动与变形的科学。对于浆体的流变模型，
可用以下通式表示：
充填采煤技术在煤层开采中的技术要点
充填采煤技术在煤层开采中的技术要点本文就现阶段四种最常用的充填采煤技术在煤层开采中的技术要点作系统的分析综述，包括膏体充填采煤技术、煤矸石充填采煤技术、高水材料性质的充填采煤技术及综合机械化的固体充填礦井采煤技术。
标签：充填采煤技术;煤层开采;技术要点充填采煤技术的优势在于可以对煤层开采过程中产生的固体废弃物进行处理，并采用充填矿井的方式实现保护矿区岩层的目的，可以做到环保、绿色与科学[1]。
但因为煤层所处的环境较为恶劣，实际挖掘过程中往往会遇到各种各样的技术难题。
因此，进一步明确和掌握充填采煤技术在煤层开采中的技术要点尤为必要。
1.膏体充填采煤技术在煤层开采中的技术要点膏体充填采煤技术是煤层开采中一种常用技术，其工作原理是先对矿产区周围的矿石、黄土及煤渣等废弃物进行整合，而后将这些废弃物按照一定的比例融合为膏状粘液体，最后通过重力式增压或者重力直充的方式将膏状粘液体充填至目标区域。
长期的实践应用发现，这种技术可以降低煤层挖掘过程中对采集目标区底板的破坏，一些开采过程中产生的废弃物可以得到有效的再利用，资源利用率大大提升。
近年来随着采煤技术的快速发展，二次膏体充填采煤技术也开始被研发和应用，优势在于可以不进行掘进送巷，直接进行工作面布置与开采眼即可。
在利用膏体充填采煤技术开采煤层时，需要重点把握以下技术要点：①鉴于膏状粘稠物充填工作需要在原来的采矿区域内进行，而煤矿本身存在很大的限制条件，因而为了保证充填效果的人员的安全，需要事先对充填物质进行试验验证，确保质量满足充填要求。
另外，还需要对矿区附近的岩层移动、地表强度等进行全面的勘察[2];②长期的实践应用发现，膏体充填采煤技术往往需要投入大量的资金，实际充填时对技术要点高。
因此，在实际应用过程中，一方面也加大技术的研发力度，提升技术应用的适用性。
另一方面，需要加强成本控制管理力度，做到成本全过程控制。
2.煤矸石充填采煤技术在煤层开采中的技术要点煤层开采过程中所产生的煤矸石可以直接应用于充填，应用原理是借助重力和风力等动力因素将其输送至矿井的采空区，继而实现充填目的。
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强制双卧轴混凝土搅拌机
4 ·2 ·1 配比搅拌子系统能力
配比搅拌系统设计制备膏体能力160m3/h，每台搅 拌机搅拌能力为80m3/h，生产混凝土时一般搅拌机每 小时可以完成50~60罐，因为膏体充填材料中胶结料 用量少，需要长距离管道输送，对搅拌质量的要求更 高，设计搅拌时间从普通混凝土的30s提高到50s， 设计小时搅拌能力40罐，故要求搅拌周期为90s，每 次搅拌2m3。
• 料浆基本不沉淀、不泌水、不离析
不需要复杂的过滤排水设施，减少了胶结材料的流失， 也降低凝结前对隔离装置要求，使充填工作面其他工作不受 影响，充填密实度高。
• 无临界流速
最大颗粒粒径达到25 ~ 35 mm，流速小于1 m/s 仍然能 够正常输送，所以膏体充填所用的矸石等物料只要破碎加工 即可，可降低材料加工费，低速输送能够减小管道磨损。
3 ·1、膏体充填材料基本性能
膏体充填材料具有稳定性、可塑性和流动性三 大基本特性：
• 稳定性指它具有抵抗分层和离析的能力，是材料泵送 的关键。体现在实践中，就是膏体在密闭的管道中停留数小 时不沉淀、不分层、不离析，能顺利地进行输送。 • 可塑性是指膏体充填材料在输送或充填过程中发生变 形后，其基本结构仍保持不变的能力。 • 流动性是指它能流动，产生的实质是膏体的物料构成 中有15%以上的20μ m细粒级含量。细粒级有很强的饱水能力 ，使水量能够填满膏体微细颗粒之间的空隙，起到颗粒之间 的润滑作用。在实践中流动性体现为在其重力作用下能在充 填空间中流动。
• 流动状态为柱塞结构流
普通水砂充填料浆管道输送过程中呈典型的两相紊流特征， 管道横截面上浆体的流速为抛物线分布，从管道中心到管壁，流 速逐渐由大减小为零，而膏体充填料浆在管道中基本是整体平推 运动，管道横截面上的浆体基本上以相同的流速流动，称之为柱 塞结构流（见下帧图）。
1、柱塞流；2、水泥浆润滑层；3、水膜层；4、管壁；5、速 度分布线；6、润滑层；D、管道直径；L、单位管道长度；A1、 A2管道两断面；τ 0、起始切应力；P1、P2为A1、A2断面的应力
3 ·3、胶结材料选择
胶结料和普通硅酸盐水泥的性能对比实验结果如下图：
通过对比实验发现：胶结料早期强度高的特性明
显，在60kg/m3时膏体8h龄期强度0.22MPa；胶结料用量 150kg/m3 时， 8h龄期膏体强度 1.27MPa ；同样条件下使 用普通硅酸盐水泥，8h龄期膏体没有强度。 胶结料用量在60～150kg/m3范围内，1d龄期膏体强 度为同量水泥膏体的 5 ～ 8 倍， 3d 龄期强度为同量水泥 膏体的2～3倍，7d龄期强度为同量水泥膏体的1倍以上 ，用量越少，早强性能越明显。胶结料膏体的早强性 对维护顶板完整，减小充填区顶板下沉量十分有利。
含有细粒料的原状矸石十分必要。
③运输：矸石山原状矸石可选择移动装载机加固定胶带 输送机联合运输至喂料斗
4.1.3 破碎加工工艺
矸石破碎要求。作为膏体充填骨料的矸石，需要有合 理的粒级组成，才能够使膏体充填材料有良好的流动性能 和较高的强度性能，破碎加工以后要能够满足上述要求： . 最大粒径＜25mm；.粒径＜5mm颗粒所占比例38%左 右，最少≮30%，最高≯50%。 精确制备是按照粒径＜5mm和粒径在5～25mm之间两 种规格分级、分储，然后再按设计比例配合使用。 考虑到充填材料允许矸石粒径变化范围较大，为简化 矸石破碎系统，节省投资，矸石可按＜25mm一种规格加 工，通过调节破碎机出料口大小来实现控制粒径＜5mm比 例。
• 相同胶结材料用量下强度较高
可降低价格较高的胶结材料用量，降低材料成本。
• 膏体充填体压缩率低
膏体充填材料中固体颗粒之 间的空隙由细料和水充满，一般 压缩率只有1% 左右，控制地表 开采沉陷效果好，“三下一上” 压煤有条件得到最大限度的开采 。
• 早强性好，初凝可控
膏体早强性好，充填数小时 以后膏体充填体就具有一定强度 ，实现自稳，满足脱模条件，并 对顶板有适当的支撑作用；膏体 初凝时间可通过调整材料配比进 行适当调整，以适应各种充填方 法的要求。
3 ·2、矸石级配优化
破碎矸石颗粒级配将直接影响膏体的流动性 能，对充填体的强度产生影响。因此煤矸石的级 配优化主要考虑以下两个方面：一是矸石膏体的 流动性能要好，能够满足管道输送要求；二是在 其它物料相同条件下，矸石膏体的早期强度（早 强性）和最终龄期强度高。 矸石作为膏体充填的粗骨料，一般为防止堵 管和充填密实，最大粒径≯25mm。
根据原状矸石堆积情况，要求装运矸石期 间发现大块颗粒比较集中时，要与附近的颗粒 较小的矸石搭配使用，为控制矸石粒级创造更 好条件；如果矸石中粒径＜25mm比重大，在 进入破碎机前先用振动筛进行筛分，避免已经 满足要求的矸石进行不必要的破碎，也有利于 降低破碎加工成本。
4 ·2、配比搅拌系统
制作膏体料浆采用周期式双卧轴混凝土强制搅拌机，国 内最大一次可以搅拌6m3的混凝土，技术成熟，设备长时间 连工作可靠性高。 配比搅拌系统由相同的两套设备组成，主要包括2台间 隙式强制双卧轴混凝土搅拌机、矸石配料仓及其气动卸料闸 门、皮带秤、胶结料仓、粉煤灰仓、胶结料螺旋给料机、粉 煤灰螺旋给料机、供水泵、矸石缓冲仓、胶结料称量斗、粉 煤灰称量斗、称水斗、收尘袋和料浆缓冲斗等。
8h
1d
7d
28d
100 120 150
粉煤灰2 粉煤灰3
400 400 400 400 400
770 751 723 1086 1086
494 494 494 372 372
72 72 72 81 81
0.00 0.11 0.28 0.54 0.12 0.12 0.43 0.73 0.14 0.17 0.62 1.16 0.29 0.31 0.84 1.17 0.20 0.21 0.47 0.66
1-充填矸石称料斗及收尘器；2-液压动力包及电机 ；3-胶带输送机 ；4- 搅 拌装置；5-胶结料添加装置 ；6- 添加计量控制装置；7-充填管路；8-充填泵 图四· 2· 1 膏体充填站主要设备布置总图（三层）
图4· 2· 2 充填站外观图
4 ·1、矸石破碎系统
4.1.1系统构成 为了方便系统管理，破碎系统也单独运行，在不需要充填的 时候也可以安排破碎加工矸石，这时所加工出来的矸石存放在成 品堆料场备用。设备种类如下： ①装载机； ②振动给料机； ③从振动给料机到振动筛固定通用胶带输送机； ④强力振动筛； ⑤筛下物固定通用胶带输送机； ⑥移动胶带输送机； ⑦向矸石配料仓输送矸石的覆带式胶带输送机； ⑧从成品矸石喂料斗向矸石配料仓输送矸石的覆带式胶带输送机。
3、膏体充填材料
充填材料应因地制宜，就地取材。峰峰 集团具有百年开采历史，历史形成 18 座矸石 山，堆积矸石 5000 余万吨，每年产矸石量为 380 万吨，另有五座自备电厂年产生120万吨 粉煤灰，因此，峰峰集团主要以煤矿矸石为 膏体充填材料，将电厂粉煤灰等按一定比例 与其混合，并加入特定胶结材料、添加剂而 加工成的一种膏状浆体材料。
100 80
相对产量/%
60 40 20 0 0 10 20 出料口宽度/mm 30 40
矸石破碎系统 反击式破碎机 与强力振动筛 实物图
②振动筛。振动筛需要对充填所需要的矸石全量处理， 根据充填材料用量的计算，筛分能力不低于设计要求。
根据矸石的特点，选择QLS1560型强力振动筛。QLS型
强力振动筛振幅大、振动强度大、较低频率和弹性筛面 的特点，是一种适合潮湿难筛物料的筛分设备，这对于
粉煤灰1
100 100
表3· 5· 1 膏体充填材料配比初步试验结果
用矸石发电厂粉煤灰作细集料，对照膏体充填材料技术 要求，配比如下。 （1）质量浓度控制在72%左右，配比要求： 胶结料 150kg/m3；粉煤灰 400kg/m3； 煤矸石 723kg/m3；水 494kg/m3。 （2）当质量浓度控制在81%左右时，配比要求： 胶结料 100kg/m3； 粉煤灰 400kg/m3； 煤矸石 1084kg/m3； 水 372kg/m3。 需要说明是不同电厂粉煤灰及煤矿矸石其矿物成分含量 不同，对膏体材料固结强度影响较大，因此必须进行配比试验 确定。
• • • • • • •
膏体充填技术要解决这几个问题： 1、要什么样的充填膏体 2、怎样制备成你需要的膏体 3、怎样按需要的量输送到需要的地点 4、怎样快速形成充填所需的封闭空间 5、怎样提高生产能力和效率 6、怎样降低充填成本
2、膏体适于充填的优良特性
• 浓度高
一般膏体充填材料质量浓度大于75%，目前最高浓度达到 88%，而普通水砂材料浓度低于65%。
4.1.2 设备选择 ①破碎机。矸石从最大粒径300mm破碎加工到最大粒径 ﹤25mm以下，一般需要破碎机的破碎比达到12以上，如 果考虑破碎机调节粒径＜5mm颗粒与5～25mm颗粒比例 需要，破碎比将达到20左右。 反击式破碎机的破碎比大，一般能够达到10～30， 甚至达到50，可采用一级破碎，没有篦条，对湿度较大 或含粘土的物料有较好的适应性，因此首选反击式破碎 机。
• • • • • •
为高效输送矸石膏体充填材料和对覆岩有效控制，对 矸石膏体充填材料有如下要求： 流动性能要求：膏体料浆的坍落度﹥180mm。 可泵送时间：不小于4h，即从加水混合以后，静置4h ，仍能正常泵送，料浆无明显分层，坍落度保持在 150mm以上。 静置泌水率：3%～5%。 单轴抗压强度：8～10h达到0.1～0.2 MPa， 28d达到10～15MPa。 矸石最大粒径小于25mm，其中小于等于5mm部分占 35%～45%。
矸石膏体注 入时、初凝和7天 龄期的凝固状态
4、膏体充填系统
膏体充填系统由六部分组成： 1、矸石破碎系统、 2、配比搅拌系统、 3、膏体泵送及管路输送系统、 4、风水清洗系统、 5、充填系统过程控制与方案、 6、工作面充填工艺
•
充填站分为快装式充填站和固定式充 填站，快装式充填站适用于生产能力50万 t/a以下充填系统，其设备能力较小，组成 相对简单，其最大优势在于它的易搬移性 、快装性，充填站由一系列模块组成，这 些组成模块各成一体，便于拆装、便于搬 移，能够快速建站，除少量基础外，其余 部分皆可重复利用； • 固定式充填站适用于生产能力大于50 万t/a的充填系统，其设备能力较大，基础 设施较复杂，拆装较困难。