机械充填

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机械充填（mechanical stowing）是利用机械将充填材料抛入采空区的充填方法。机械充填在地下采矿中将已被输送到采空区附近的干式充填材料或混凝土胶结充填材料用机械输送和堆放到采空区的充填方法。

中文名称

机械充填

英文名称

mechanical stowing

定　　义

利用机械将充填材料抛入采空区的充填方法。

应用学科

煤炭科技（一级学科），煤矿开采（二级学科），采煤方法（三级学科）

充填包装机械的类型

充填包装机械种类很多，从不同的角度出发，分类标准也不一样。

1、容积式充填包装机

将物料按预定的容量充填至包装容器内的充填机叫作容积式充填包装机。该机械结构简单、价格低廉、计量速度快，但精度较低，常用于价格较便宜、密度较稳定、体积要求比质量要求更重要的干料或稠状液态物料的充填。根据物料容积计量的方式不同，容积式充填包装机可分为量杯式包装机、螺杆式包装机、计量泵式包装机、柱塞式包装机、气流式包装机和插管式包装机等。

(1)量杯式充填包装机

量杯式充填机是采用定量的量杯量取物料，并将其充填到包装容器内的机器。适用于颗粒较小且均匀的物料，计量范围一般在200毫升以下为宜。

(2)螺杆式充填包装机

螺杆式充填机是通过控制螺杆旋转的转速或时间来量取物料，并将其充填到包装容器内的机器。该机械利用螺杆螺旋槽的容腔来计量物料，由于螺杆的每个螺距都有理论容积，因此，只要准确控制螺杆的转数或旋转时间，就能获得较为精确的计量值。该机结构紧凑、无粉尘飞扬并可通过改变螺杆参数来扩大计量范围，应用范围较广。主要用于流动性良好的颗粒状、粉状固体物料，也可用于稠状流体物料，但不宜用于装填易碎的片状物料或密度峦化较大的物料。

(3)计量泵式充填包装机

计量泵式充填机是利用计量泵中齿轮的一定转数量取物料，并将其充填到包装容器内的机器。该机械适用于黏性体或流动性好的颗粒或粉状物料的计量。计量泵可以采用常见的齿轮泵，也可以采用转阀式计量泵。

(4)柱塞式充填包装机

柱塞式充填机是采用调节柱塞行程而改变物料容量的柱塞筒量取物料，并将其充填到包装容器内的机器。该机应用范围比较广泛，粉、粒状固体物料及稠状流体物料均可应用。但由于其工作速度较低，故不应用在要求较高速度的工作场合。

(5)气流式充填包装机

气流式充填机是利用真空吸粉原理量取定量容积的产品，并采用净化压缩空气将产品充填到包装容器内的机器。该机计量精度高，可减少物料的氧化，主要用于医药、化工行业粉料的计量充填。对不同物料，其最佳的真空压力是不同的，因为当真空度过高时，某些物料会被压成粉末；当真空度过低时，物料松散达不到夯实的效果，影响计量精度。

(六)插管式充填包装机

插管式充填机是将内径较小的插管插入储料斗中，利用粉末之间的附着力上粉，到卸粉工位由顶杆将插管中的粉末充填到包装容器内的机器。

2、称重式充填包装机

称重式充填机是将物料按预定质量填充到包装容器内的机械。可分为毛重式充填机和净重式充填机。由于容积式填充机计量精度不高，对一些流动性差、密度变化较大或易结块物料的包装，往往效果显得更差。因此，人们对计量精度要求较高的各类物料的包装，就采用称重式充填机。

称重式充填机是由供料机构、称量机构、开斗机构构成。由供料机构将待称物料供送到称量机构中，当达到所需要的重量时停止供料，再让开斗机构开斗放料充填，从而完成称重充填工作。

(1)毛重式充填机

毛重式充填机是指对完成充填作业的物料和包装容器一起称重的机器。其结构简单、价格较低，但包装容器的质量直接影响充填物料的规定质量，所以它不适用于包装容器质量变化较大、物料质量占总体质量比例较小的充填包装。

(2)净重式充填机

净重式充填机是指对物料称出预定质量后再充填入包装容器的机器。其称量结果不受容器质量的影响，是最精确的称量充填机。该机可分为单秤斗、多秤斗、组合式、连续式和螺旋推进式称量充填机。

3、计数式充填包装机

计数充填机是将物料按预定数目充填至包装容器内的机器。按计数的方式不同，可分单件计数和多件计数两类。该机可对预先就具有或经过整理后才具有的规则而整齐排列物料的计数充填包装，也可对杂乱无序的物品进行计数充填包装。

将充填材料按采矿充填的要求进行采集加工成合格的充填料。通常是将破碎筛分后的物料按规定的粒度组成和掺人材料的配合比例混合成待输送的充填材料。充填材料制备按以下三种方式进行。

干式充填材料的准备

采集加工好的干式充填材料用重力自溜，或用矿车、铲运机、电耙等输送。这些输送方式对充填料块度组成的要求不严格，用抛掷充填机或风力充填机输送和堆放充填材料时，为防止磨损胶带或管道，防止堵管，以及防止粉尘危害，常常对破碎筛分过的材料按规定的块度组成进行调配。

水砂充填材料浆体的制备

使用碎石和炉碴等颗粒大的固体材料时多在注砂室中制浆。常用的注砂室是混合沟式的。这种注砂室上接砂仓，下接充填管道，注砂室设有三段混合沟。放砂量和放水量分别用放砂门和供水管阀调节。三段混合沟的坡度 一段比一段陡，这是为了增加浆体流速，使浆体混合均匀然后流入充填管道。沉铁窝和箅子分别用于避免铁块和不合格大块岩石进入充填管道。使用细砂或尾砂等颗粒小的固体材料时多在注砂池或搅拌筒中制作浆体，或从立式砂仓放砂过程中用高压喷嘴喷水制浆。

胶结充填材料浆体制备

水泥砂浆胶结充填材料多用双层叶片螺旋桨搅拌筒制作砂浆。混凝土胶结充填材料，多用类似建筑业用的滚筒式搅拌机制作浆体。全尾砂胶结充填浆体制备则需要采用强力搅拌机。

在常规工况下，充填倍线的定义能够反映矿山充填料浆输送条件，为判断充填料浆能否自流输送提供依据。但在充填管线先水平或向上敷设、单段竖管长度较长、反坡输送等条件下，充填倍线的原有定义难以真实反映矿山充填料浆的输送状态，不能为料浆自流输送、管道设计提供准确依据。通过工程实践，对如何表征充填料浆输送条件提出修正建议。充填倍线为从系统入口至出口的任一点管道长度与垂直高差之比的最大值，当充填管线先水平或向上敷设时，充填倍线为无限大或负值，这时充填料浆是不能自流输送的。单段竖管长度不但影响管道的设计压力，而且影响充填料浆的输送动能，深井大范围充填时应采用阶梯式管网布置形式。当充填管线有反坡输送时，充填料浆自流输送难度加大，应准确测算充填料浆的反坡输送高度，确定是否增加输送泵，同时应有堵管应急预案，以减少对生产的影响。 2100433B