煤矿充填站主要是由煤矿回填专用搅拌站、充填泵、破碎机房、收尘系统和钢结构厂房等几部分构成。填充料主要由矸石、粉煤灰、胶结料、水四部分组成。

在搅拌系统工作之前，原料中的水直接取自地下水，粉煤灰和胶结料是事先通过粉料仓下的吹灰管输送到各自的粉料仓中，矸石则需要先通过破碎系统的对原料矸石进行加工，加工成的成品矸石通过输送机存放在配料仓中。

现对充填站的工作原理简述如下： 

首先矸石的加工，该过程是将在开采过程中产生煤矸石通过输送机运至振动筛进行筛选，筛选出的大块矸石进入破碎机破碎，破碎后再次经过振动筛筛选，不合格的矸石仍然反馈进破碎机，直至合格为止，合格的矸石与之前筛选出的成品矸石一起由输送机运至搅拌系统的配料站中。

配料站储料仓下有计量斗，通过称量可以给出按控制系统标定的矸石，再由输送机把矸石输送至搅拌机上部的矸石待料斗；同时，胶结料和粉煤灰由相应的螺旋输送机输送至粉料称量斗；水由供液系统输送至水称量斗内。

在物料全部称量好后，按一定的顺序打开矸石待料斗气动门和其他三中原料的计量斗阀门，使各物料进人搅拌机，启动搅拌机搅拌均匀。搅拌后得到的充填料经搅拌机出料门通过卸料斗和旋转分料装置进入充填泵，完成一个搅拌周期。最后控制充填泵，在搅拌好的充填料卸至充填泵后，将充填料及时地泵送至综采工作面采空区。

地面充填站有效地解决了地面塌陷一困扰煤炭行业多年的难题，实现了“三下”采煤，有效地保护地下水资源和土地资源，可以节省巨额的村庄搬迁费和土地塌陷补偿金，可以大大提高煤炭采出率，创造巨额利润。 

通过对采空区的回填，消耗了以往开采后的矸石山和粉煤灰，大大减少了对环境的破坏。 

地面充填站的出现使得煤矿井下的大规模混凝土工程的高效化进行成为可能，在沿空留巷、壁后充填、煤柱回收等方面都有较大的使用价值。 

综上所述，随着国家对煤炭资源需求的进一步加剧和对环境保护的高度关注，作为能实现“三下”采煤、煤柱回收、无煤柱开采的主要设备，地面充填站的应用是今后煤矿行业发展的必然趋势。

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充填系统是将充填料从制备、仓储、制浆到输送至充填区的各个环节或单元的总成。充填方法与充填料输送方法不同，充填系统的组成单元和功能不同。就应用最普遍的水力输送而言，一般包括充填料制备、充填料仓储、料浆制备与计量控制、管路输送等4个模块。金属矿山和煤矿充填在充填系统设计上差别很大，主要原因是充填料的不同。

金属矿山主要充填尾矿砂。如果尾矿直接来自选厂，一般需经过脱水浓密到制浆浓度再投入使用。目前大多采用立式沙仓以溢流方式脱水浓密，充填料制备和仓储合为一体。放砂方法有自流放砂、螺旋喷嘴放砂、圆锥形仓底单管放砂等多种。如果尾砂是来自尾矿库或露天堆场的干料或半干料，大多是在充填站设置料仓或堆场，采用振动放料形式，通过皮带传送至搅拌桶制浆。分级尾砂搅拌相对简单，全尾砂充填为避免细粒部分絮凝结团，需要采用强力活化搅拌技术。

煤矿充填目前使用的充填料主要是破碎煤矸石和粉煤灰。视当地充填资源情况和价格因素，或以矸石为主，或以粉煤灰为主，或者两者混合，它们都属于干料制备。矸石充填料需要将煤矸石破碎至5mm以下粒径，并需保证均衡的含水率，所以充填系统要有破碎模块和相应的破碎前与破碎后室内堆场。粉煤灰矸石充填的制浆搅拌和尾矿搅拌有很大不同。纯粉煤灰充填因粉煤灰悬浮性好搅拌比较容易，高浓度的矸石充填可以采用类似混凝土搅拌的卧式搅拌槽，浓度较低的混合充填一般采用立式搅拌桶，但两者都缺乏搅拌设计标准。特别是如何设计搅拌桶的叶片长度、叶片形状和叶轮转速，以及分级搅拌的有机衔接，还需进行很多探索。

充填系统设计的基本程序是：充填方法选择与要求→充填料选择→充填量确定→充填料输送方法→搅拌制浆能力→给料与计量→充填料制备与仓储规模→系统管理与控制要求等，以此决定设备、器材选型，机械、土建设计与安装要求。因此，充填系统设计涉及采矿、机电、土建、信息控制等多个专业，设计中要相互协调紧密配比。充填系统设计应遵循以下原则：

（1）充填料要就近选择，充分利用工业废渣，保护环境，降低成本。

（2）优先选择自流输送方式，降低基建投入与管理成本。

（3）制浆能力与管道流量保持一致，设置必要的人工或自动控制措施，尽可能做到满管输送。

（4）仓储规模要保证正常生产，不能出现经常性断料。

（5）必要的防潮防雨雪措施，避免胶固材料吸潮结块，保持充填料稳定的含水率。

（6）工艺流程与控制简单实用。

（7）粉尘与噪声符合环保要求。