膏体充填

格式：docx
大小：75.87 KB
文档页数：7

下载文档原格式

/ 7

膏体充填知识

背景：近20年来,膏体充填技术取得了很大的进步,在全世界范围内备受关注,尤其是加拿大、南非、澳大利亚、德国、美国等矿业发达国家得到应用。

优势：膏体充填技术可以使用全尾砂,具有料浆不脱水离析、充填体强度高、水泥耗量小等优点,是充填技术的发展方向。

限制条件：不得不承认,相对于浆体充填乃至高浓度充填而言,膏体充填所涉及的工艺环节多、控制精度高、初期投资大。

同时,膏体充填还有一些关键技术及理论亟待解决,比如尾砂浓密制备工序的完善、管道磨损、膏体输送理论、关键设备的消化与吸收等。

实质：膏体充填的实质在于膏体材料的胶质性及保水性分类：全尾砂膏体充填和粗骨料膏体充填（是在全尾砂中添加粗颗粒物料,如风砂、棒磨砂、水淬碴、碎石等,其目的是为了提高充填体强度,改善膏体流动性）。

现状：通过长期试验研究,在理论方面,膏体可泵性测定、膏体物料流变特性、膏体充填系统可靠性取得了可喜的成果,并提出了金川似均质料浆水力坡度经验公式;在工艺方面,膏体制备工艺、膏体输送工艺等方面成绩斐然,其中膏体二段连续搅拌设备已经定型,得到推广应用。

但是,试验过程中暴露出工艺复杂、设备较多、故障率较高等问题,尤其是全尾砂过滤脱水工艺设备存在一定的问题,井下添加水泥浆致使膏体浓度下降,影响了在金川的工业化应用。

技术原理：要制备合格的膏体并输送至井下充填采场(或尾矿库)一般要经过3个大环节，即尾矿脱水浓缩物料搅拌制浆高浓度管道输送尾砂膏体泵送充填工艺要求尾砂浆浓度为65%~80%,而选矿厂输送出的尾砂浆浓度通常很低,一般在25%~30%之间,因此,将选矿厂输送来的尾砂浆进行高效浓缩脱水非常重要。

金川公司全尾砂浓缩采用两级脱水浓缩工艺。

第1级为旋流器与高效浓缩机配套使用,共安装了Φ250旋流器64台,Φ100m浓缩机2台。

第2级为采用过滤机将尾砂浆制成含水率为20%左右的尾砂滤饼,其型号为DZ G30/1800水平带式真空过滤机,共2台。

但在试验过程中,过滤系统出现了过滤机的滤带调节阀损坏、过滤机不稳定、滤饼浓度太低、过滤机下料口堵塞、过滤机滤布严重跑偏、过滤机滤带被卡等事故。

《2024年煤矿采空区粉煤灰膏体充填材料性能实验研究》范文

《煤矿采空区粉煤灰膏体充填材料性能实验研究》篇一一、引言随着煤炭开采的深入，煤矿采空区的治理与充填成为矿山安全生产的重要环节。

粉煤灰膏体充填技术因其良好的充填性能和环保效益，逐渐成为采空区治理的重要手段。

本文通过对粉煤灰膏体充填材料的性能进行实验研究，为煤矿采空区的治理提供科学依据。

二、实验材料与方法1. 实验材料本实验所使用的粉煤灰膏体充填材料主要包括粉煤灰、水泥、水等。

其中，粉煤灰来源于某电厂，水泥为普通硅酸盐水泥。

2. 实验方法（1）材料配比设计：根据不同配比设计，制备粉煤灰膏体充填材料。

（2）制备工艺：按照设计配比，将粉煤灰、水泥与水混合，搅拌均匀后制备成膏体。

（3）性能测试：对制备的膏体进行密度、抗压强度、流动性等性能测试。

三、实验结果与分析1. 密度通过实验发现，随着水泥含量的增加，粉煤灰膏体充填材料的密度呈上升趋势。

在一定的配比范围内，膏体的密度可达到较高水平，满足采空区充填要求。

2. 抗压强度实验结果表明，粉煤灰膏体充填材料的抗压强度随龄期的增长而提高。

在适当的配比下，膏体的早期抗压强度可达到一定水平，满足采空区治理的需求。

此外，通过优化配比，可以进一步提高膏体的后期抗压强度。

3. 流动性流动性是粉煤灰膏体充填材料的重要性能指标。

实验发现，在保证一定强度的前提下，通过调整水灰比，可以改善膏体的流动性，使其更易于输送和充填。

4. 耐久性经过一定时间的耐久性实验，粉煤灰膏体充填材料表现出良好的耐水性、耐候性和抗风化性能，有利于采空区的长期治理。

四、讨论与结论通过对粉煤灰膏体充填材料的性能进行实验研究，得出以下结论：1. 适当的配比设计可以提高粉煤灰膏体充填材料的密度和抗压强度，满足采空区治理的要求。

2. 通过调整水灰比，可以改善膏体的流动性，提高其输送和充填效率。

3. 粉煤灰膏体充填材料具有良好的耐久性，有利于采空区的长期治理。

4. 粉煤灰膏体充填技术具有环保、经济等优势，值得在煤矿采空区治理中推广应用。

膏体充填工艺的经济效益

膏体充填工艺的经济效益膏体充填工艺是指将膏体类物质填充到包装容器中的一种生产工艺。

膏体充填工艺广泛应用于食品、化妆品、医药等行业，具有方便使用、保持产品质量稳定、延长产品寿命等优点。

下面将从经济效益的角度分析膏体充填工艺所带来的好处。

首先，膏体充填工艺能够提高生产效率。

相比于手工充填，自动化膏体充填设备能够以较高的速度连续进行生产，大大提高了生产效率。

一台自动化充填设备可相当于多名工人的生产能力，节约了人力成本，并且能够更好地满足市场需求。

其次，膏体充填工艺能够降低产品损耗。

自动化充填设备能够精确控制膏体充填的量，减少溢出或不足的情况，降低了产品的损耗。

同时，由于充填过程中的密封性能，还能够避免产品受到外界环境的污染，确保产品质量。

此外，膏体充填工艺还能够减少原材料的使用量。

自动化充填设备能够根据产品的要求，精确控制膏体的充填量，避免过量使用原材料。

这不仅能够节约原材料成本，还能够减少原材料的浪费，达到更加可持续的生产目标。

另外，膏体充填工艺能够提高产品的包装质量。

自动化充填设备能够保证膏体填充的均匀性和一致性，避免出现包装不平衡或者不完整的情况。

这样既提高了产品的外观品质，也提高了消费者的满意度，增强了品牌形象。

此外，膏体充填工艺还能够降低产品包装的成本。

由于自动化充填设备能够精确控制充填量，避免过量使用包装材料，减少了包装材料的消耗。

同时，自动化设备也能够更好地适应各种包装容器，减少了更换包装的成本。

最后，膏体充填工艺还能够提高企业的市场竞争力。

自动化充填设备能够提高生产效率、保证产品质量和包装质量，提高了企业的生产能力和产品份额。

这样能够降低生产成本，提高产品质量，提高企业的竞争力，有利于在市场上获得更多的销售机会。

综上所述，膏体充填工艺的经济效益体现在提高生产效率、降低产品损耗、减少原材料的使用量、提高产品的包装质量、降低包装成本和提高企业的市场竞争力等方面。

因此，在膏体类产品的生产过程中，充填工艺的应用是非常有益且具有重要意义的。

矿山地下采空区膏体充填理论与技术研究

谢谢观看
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

关于膏体充填的基础知识

关于膏体充填的基础知识（一）
1. 关于膏体充填
首席版：膏体充填将一种或多种固体物籼与水进行优化组合，配制成具有一定稳定性、可塑性的牙膏状的浆体，在外加力(泵压)或重力作用下以柱塞流的形态，用管道输送到地下采空区完成充填作业的过程，称之为膏体充填。

院士（摘录）版：膏体充填是将全尾砂（有时加骨料）制成膏体，泵送到充填区，其显著特点是进入采空区的料浆不需要脱水。

探讨版：膏体充填是将尾砂、粉煤灰、胶结剂、水等进行搅拌到65至80的浓度，用膏体机输送。

好像有一定的距离要求，远距离的浓度小一点，好像最大的距离在4000米左右。

补充版：膏体和传统高浓度充填都要做两相流环管实验，主要测试浓度高低对管路的压力变化及充填料的流动性，流速等参数。

2.关于柱塞结构流
膏体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。

矿山膏体充填技术ppt课件

11
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
14
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
8
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、
12
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。

膏体充填开采技术

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）。

膏体充填的特点

膏体充填的特点
充填釆矿方法由干式充填法、风沙充填法、水砂充填法、胶结充填法、高水速凝充填法、似膏体充填法发展为膏体充填采矿法,德国Grund矿于上世纪80年代初首次成功应用了膏体充填技术,所谓膏体是指固体颗粒物、胶凝材料和水混合后的一种抗离析能力强、无临界流速、自立能力好的高浓度混合物,含水量一般在10%-20%之间。

对比与传统的充填工艺,长沙长研充填采矿设备有限公司的膏体充填采矿法具有如下特点:
膏体充填采矿法具有如下特点:
1、有利于环境保护,充填材料范围广,可采用全尾砂充填及其他矿山固体废弃物。

2、提高充填体强度,膏体充填料较传统充填料装具有较高密度,可形成具有良好力学性能的充填体。

3、充填距离远,充填不受充填倍线控制,可泵送。

4、改善采场作业环境,膏体抗离析性能好,充入采场后无需脱水。

膏体充填工艺流程

膏体充填工艺流程The filling process of ointment is crucial in ensuring product quality and efficiency. A well-designed and properly executed filling process can make a significant difference in the overall production output and product performance. The process involves several steps, including preparation, filling, sealing, and labeling, each of which plays a critical role in the final product presentation and functionality.膏体充填的工艺流程对于产品的质量和效率至关重要。

一个设计良好、执行正确的充填过程可以在整体生产产出和产品性能方面产生显著影响。

该过程涉及几个步骤，包括准备、充填、密封和标记，每个步骤在最终产品的呈现和功能性中都起着至关重要的作用。

First and foremost, the preparation stage is crucial in ensuring that all necessary materials and equipment are ready for the filling process. This includes preparing the ointment mixture, checking the filling machines, and ensuring that all safety protocols are in place. Any oversight or lack of preparation at this stage can lead to delays or errors in the subsequent filling steps, which can impact productiontimelines and product quality. Therefore, meticulous attention to detail and thorough preparation are essential in this stage.首先，准备阶段对于确保充填过程所需的所有材料和设备准备就绪至关重要。

膏体充填标准

膏体充填标准
膏体充填标准是指针对膏状物质，如胶体、膏剂、糊剂等在填充
过程中所需要满足的标准。

下面就详细介绍一下膏体充填的标准。

一、充填量控制
充填量的控制是膏体充填中最为重要的标准之一。

在充填过程中，需要非常精确地控制充填量，确保每个容器中的膏体质量和数量一致。

充填量的控制可以通过调节充填设备的速度和压力来实现。

二、充填速度
充填速度是指填充设备每分钟可以进行的充填量。

在膏体充填过
程中，充填速度需要设定在适当的范围内，既能保证充填质量，又能
提高生产效率。

三、密封性
密封性是指充填容器中的膏体不会因为其他物质的进入而发生变化。

为了确保膏体的质量和稳定性，需要在充填过程中保持充填环境
的清洁，并使用可靠的密封材料。

四、均匀度
均匀度是指充填容器中的膏体能够均匀地分布，不会出现过度或
不足的情况。

如果充填的膏体在容器中无法均匀分布，可能会导致容
器破裂或膏体不稳定。

五、氧气阻隔
在膏体充填过程中，需要尽量减少氧气进入容器的可能性。

否则，膏体中的成分可能会被氧化，从而影响其质量和稳定性。

综上所述，膏体充填的标准包括充填量控制、充填速度、密封性、均匀度和氧气阻隔。

这些标准的控制对于确保膏体的质量和稳定性至
关重要。

只有在仔细考虑这些标准的情况下，才能够有效地进行膏体
充填。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

4.5工作面充填
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。
（2）实施“浆推水”。在泵送膏体料浆前，先利用清管器在充填管道中装入清洗球，然后开动充填泵，使清洗球前面是清水，后面是浆体，清水通过泵压经充填管路排到采区巷道的排水沟内，当清洗球出管后，利用液压转换阀使充填料浆经工作面充填管路充入待充填空间。
（3）轮流充填。充填管路内清水排尽后，充填料浆通过工作面充填布料管按一定间隔时间轮流充填待充填空间，直到充填完毕，充填管切换的间隔时间应根据膏体料浆可泵时间、充填点有效范围内浆体充满程度等综合考虑。
4 煤矿膏体充填工艺论述
4.1膏体充填流程
煤矿膏体充填就是把煤矿就近的煤矸石、粉煤灰、工业炉渣等固体废弃物制作成不需脱水的膏状浆体，通过泵压或重力作用，经过管道输送到井下，适时充填采空区的方法。煤矿膏体充填工艺流程分为材料准备、配料制浆、管道泵送、工作面充填等四大部分。下图为一般流程：
4.2材料准备
3）粉煤灰：粉煤灰在充填材料中主要发挥细集料作用，粉煤灰能显著提高混凝土拌合物的合易性，充分发挥粉煤灰球形颗粒的润滑滚珠效果，提高混凝土流动性，减少泌水防止混凝土离析，提高可泵性。
3 膏体材料散体力学特性研究
3.1充填材料的物理力学性质
3.1.1充填材料的密度和堆密度
充填材料的密度定义为：单位体积的充填材料在密实状态下的质量（与同体积的水在4℃时的质量之比）。国际标准单位为kg/ ，工程上常用的单位t/ 。
ε=
充填材料的孔隙比和孔隙率时一个表示充填料质量的重要参数，其数值的大小反应的充填体的密实程度。对胶结充填材料来说，则进一步反映了充填体的强度特性。
3.1.3充填材料的渗透参数
根据达西定律，多孔介质的森头型定义为：
K=
试中K---多孔介质的渗透性， ;
Q---通过多孔介质渗透出来的流体流量， ;
L---多孔介质在流体流动方向的长度，m;
煤矿膏体充填材料主要为煤矸石、粉煤灰、工业炉渣、城市固体垃圾、劣质砂等固体废弃物。对于粒度较小的材料经过简单处理（筛除大于20 mm的块料及线状杂物等）就可进入料仓备用，当采用煤矸石等大块材料时，还需对其进行适当的破碎处理。为了降低胶结料用量，还可以对部分粉煤灰采用机械磨细和碱性激发等手段激发粉煤灰的化学活性。
2.4充填材料物理化学组成
1）胶结料：试验采用的胶结料是以普通硅酸盐水泥为基材，与石膏、石灰和多种外加剂等科学配制的复合材料，简称PL膏体胶结料，该材料具有速凝、早强和后期强度持续增长的特点。
2）煤矸石：粗骨料矸石的级配、粒径对膏体的可泵性影响很大，最大粒径取决于输送管的尺寸。根据煤矿膏体充填的需要和煤矸石破碎后外形尖锐扁平的特点，同时参考粗骨料最大粒径与输送管径的关系确定煤矸石加工破碎到直径小于25 mm，进行筛分以后按混凝土的颗粒级配曲线进行级配。根据宝钢的泵送混凝土施工经验，集料最大尺寸25 mm有外加剂的混凝土碎石的砂率为44 %。用于不迁村采煤充填的固体废物膏体与泵送混凝土在很大程度上相似。所以用于不迁村采煤充填的固体废物膏体的砂率取44 %。
通常，充填材料处于松散状态。充填材料的堆密度即是处于松散状态的充填材料单位体积（包括固体颗粒和空隙）所具有的质量。工程上常用的单位t/ 。
3.1.2充填材料的孔隙率和孔隙比
充填材料的孔隙比是指充填材料中孔隙体积与固体颗粒体积之比，而孔隙率是指松散充填材料中孔隙体积所占的比率。当用ε表示孔隙比，用α表示孔隙率，则有：
1充填采煤工艺的发展背景了解
1.1传统的不迁村采煤方法
村庄等建筑物下的大量压煤不仅造成煤炭资源的巨大浪费，并且严重制约矿井的正常生产和接续。通过几十年的努力，村庄下采煤技术的整体水平有了较大的提高。目前，能实现不迁村采煤的主要方法是条带开采和充填开采，特别是两者的有机结合。
其中条带开采是控制地表移动和变形的最有效方法之一。但是会造成采出率低，资源浪费严重，且生产效益较低。充填开采是实现不迁村采煤、提高煤炭采出率的最有效途径。主要利用废弃的矸石进行充填，而膏体胶结充填最为有效。
2 膏体充填材料特点及发展论述
2.1 膏体充填材料的特点
煤矿膏体充填材料具有以下特点：
（1）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%；
（2）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；
成果形式
前期准备过程中，我们在文献的阅读和总结中了解到我国人均煤炭资源拥有量较少，“三下”压煤量较大，矿井正常生产接续收到不同程度的影响；常规垮落法煤炭开采方式引发地表沉陷和地下水及含水层破坏、造成地表建筑物损坏；大量矸石直接外排堆存，占压土地、污染环境，这些问题已成为制约煤炭资源安全高效开采的瓶颈。据调查我国村庄压煤具有量大面广的特点，人口密集的河南、河北、山东、安徽、江苏五省压煤的村庄达1094个，住户11万户，占我国村庄总压煤量的55%以上，仅兖州矿业集团109个村庄压煤就达5.5亿t。村庄下压煤开采涉及到土地、环境保护、工农关系等社会各方面问题。目前，从村庄下采出的煤量仅占其压煤可采储量的4 %，其中75%以上还是靠搬迁村庄之后采出来的，而村庄搬迁费、塌陷土地赔偿费已达到20万元/户，并且对矿区环境造成了严重破坏。充填开采是解决这些问题的途径，亦是绿色开采技术的重要组成部分，是解决煤矿开采环境问题的理想途径。基于此，我们将通过研制专用膏体充填胶结料和选择廉价的充填材料，大幅度降低了膏体充填成本，提出了满足煤矿开采适用的膏体材料的合理配比，同时，综合考虑充填开采技术、经济评价的优越性，提出“部分充填开采度”，以达到资源、环境、安全、经济的最优结合。
（5）相同胶结料用量下膏体材料强度较高。
2.2膏体充填对材料的要求
（1）成本要求更低目前煤矿可以接受的充填开采的吨煤增加成本在20元/t左右，如果全部充填，充填体费用需要控制在25~30元/m3，比金属矿山充填可接受的成本少一半以上；
（2）煤矿膏体充填没有如金属矿山那样有质量比较稳定的尾砂作集料，煤矿附近能够用作充填的原材料常常是煤矸石、粉煤灰等固体废物，物料成分复杂、变化大；
（3）早期强度要求高。充填完成数小时后膏体充填体必须有一定强度，达到脱模条件，保持自稳，并能够对顶板有适当的支撑作用。
2.3煤矿膏体充填材料的发展现状
鉴于煤矿膏体充填材料的特殊要求，最近研制了PL和SL两个系列复合膏体充填胶结料，能够满足不同条件矿山膏体充填工程的需要，并具有以下显著特点：①能够与含泥量高的各种集料正常凝结固化，为最大限度地应用各种固体废弃物创造了十分有利的条件；②在极少用量条件下（胶结料含量一般2%~5%）就能使制作的膏体料浆形成所需强度的固化体，并且早期强度高，后期强度持续增长；③生产成本低。根据金属矿山膏体充填的情况，充填胶结料和其它充填材料的成本分别要占充填总成本的60%和30%左右，因此，PL和SL两个系列复合胶结料为减少膏体充填胶结料用量、采用廉价的充填材料，从而大幅度降低膏体充填成本创造了有利的技术条件。
η---流体的绝对黏度，N*s/ ;
h---静水压头，m;
A---（垂直于流动方向的）多孔介质的横剖面面积， ;
γ---流体单位体积的重量（重力密度），kg/ 。
3.2胶结充填材料的强度特性
胶结充填材料由于具有真实的内聚力，其强度特性主要是指抗压强度特别是单轴抗压强独特性。
胶结充填材料的莫尔强度包络线可用下试表示：
τ= c +σ
（1）抗压强度与胶结剂的关系典型的实验曲线见下图：
充填体胶结剂含量与单轴抗压强度的关系曲线
（2）抗压强度与养护温度的关系
由于矿体开采深度的影响，以及矿山所处区域的气温差异，致使胶结充填材料在井下的养护温度也不相同。实验表明，胶结剂含量为8%时，其最佳养护温度时25~38℃，如下图所示：
5膏体部分充填工艺研究
5.1短壁间隔充填法
在村庄压煤范围内，采煤工作面布置成短壁条带工作面开采，每两个短壁开采条带安排一个工作面后方全部采用胶结性固体废物膏体充填，另外一个工作面采用一般的垮落法管理顶板。短壁开采条带之间保留窄煤柱，形成一个以膏体充填体、关键层、窄煤柱构成的支撑体系，控制覆岩和地表变形，达到保护村庄等建筑物的目的。短壁间隔充填法是一种部分充填的方法，充填量较少，有利于降低充填成本，一般适用于基岩较厚的薄及中厚煤层条件。