1. 充填法采矿在小屯矿的应用
7.1.7.1 小屯矿膏体充填工艺简介
小屯矿膏体充填使用的材料是将破碎煤矸石、粉煤灰、添加剂（主要成分是水泥）和水等四种物料，充填的过程是一个先将矸石破碎加工，然后把矸石、粉煤灰、添加剂和水等四种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，充填空间是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。添加剂是一种化学物质，在泵送过程中，保证可泵时间，到工作面后保证上强度快，后期也要保证强度。充填工序为打水—打灰浆—打矸石浆—打灰浆—打水—吹风。
工艺流程为：
1）打水：充填开始时先用水引流，一方面润滑管路，另一方面通过控制井下的高压球门排净管路内的空气，防止膏体在管路内断流。
2）打灰浆：打灰浆的目的是为了防止水和矸石膏体相遇而使矸石膏体离析、沉淀造成堵管事故，打灰浆的数量要根据管路的长度和井下管路出口灰浆的浓度决定。
3）打矸石浆：待打灰浆正常以后开始打矸石浆，打矸石浆时要密切观察充填泵的工作压力和控制好泵送速度。
4）打灰浆：此工序的目的和第二个工序的目的相同。
5）打水：此工序是将管路内的矸石膏体和灰浆推出，防止在管路内沉积。
6）打风：利用井上的压风机产生的压风吹净沉积在管路内的矸石颗粒，为下一个循环做准备（图7.11）。
7.1.7.2 小屯矿膏体充填系统简介
（1）地面充填站系统
充填站布置在薛村矿东风井工业广场西南角，充填站分充填楼、破碎机房、矸石堆料场、矸石喂料斗、添加剂仓、粉煤灰仓、蓄水池等建筑。其工艺流程是在地面矸石山附近，建设充填站，充填站的主要功能是将添加剂、粉煤灰、煤矸石和水通过搅拌机搅拌成合格的矸石浆膏体，利用充填泵作动力，通过管道输送到井下充填工作面。在充填站建有储料罐以及保证按配比、给料、给水的计量与输送设备、搅拌设备等，还有检测浆体质量及数量的仪表（自动化仪表）。地面充填站主要包括以下四个系统：
图7.11 小屯矿膏体充填系统工艺流程
1）矸石破碎子系统：包括2台装载机、1台反击式破碎机、2台强力振动筛、4台固定通用皮带输送机、3台覆式皮带输送机（90°）、1台移动皮带输送机、2台振动给料机、1个原状矸石喂料斗和1个成品矸石喂料斗。
2）配比搅拌子系统：包括2台间隙式强制双卧轴混凝土搅拌机、1个矸石配料仓及其4个气动卸料闸门、2台覆式皮带输送机、2只添加剂仓（包括配套的仓顶收尘器、卸料蝶阀、破拱装置、仓顶安全阀）、2只粉煤灰仓（包括配套的仓顶收尘器、卸料蝶阀、破拱装置、仓顶安全阀）、2台添加剂螺旋给料机、2台粉煤灰螺旋给料机、2台供水泵（包括管阀）、2个矸石缓冲仓、2个添加剂称量斗、2个粉煤灰称量斗、2个称水斗、2个收尘袋和1个料浆缓冲斗等。
3）管道泵送子系统：包括2台充填泵机组、充填管及其组件、压风管路、沉淀池等组成。充填泵采用德国普茨迈思特公司生产的充填泵，地面管路860 m，钻孔管352 m，井下管路660 m（随着工作面的推进，管路逐渐缩短），工作面管120 m，地面、钻孔及井下主管路均采用双层金属耐磨管。
4）检测监控子系统：包括料位、水分、称重、流量、密度、压力以及来料称重等7个方面。
（2）井下工作面系统
首次充填的14259工作面位于南旺村下，工作面长度120 m，推进长度620 m，煤层倾角平均70°，埋藏深度384 m，储量29.5×104 t。工作面采用北京开采研究所设计的充填支架（型号ZC3800/15.5/28.5），工作面选用MG150/375－W型双滚筒采煤机和SGZ－630/264型刮板输送机。工作面作业方式为采—充—凝固，昼夜一循环。
（3）充填措施
通过对充填物的配比试验，得出了矸石膏体组合料的配比技术参数，矸石充填是在工作面按要求割完煤以后把充填区密封好以后进行，其工艺流程为：打水→打灰浆→打矸石浆→打灰浆→打水→打风，完成一个充填循环。