CN104110269B - 一种固体充填开采自平衡式缓冲装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固体充填开采自平衡式缓冲装置，自上而下依次包括悬挂机构、缓冲机构、环形钢板、固定底座，其中：每个挡料板包括第一折板部和第二折板部，且第一折板部与第二折板部成一定夹角一体成型；多个挡料板中的多个第一折板部在同一水平面上沿圆周方向间隙铺设，第一折板部的形状为等腰梯形，第二折板部的形状为三角形；且每个弹簧的一端与挡料板的第一折板部固定连接，每个弹簧的另一端与环形钢板固定连接；环形钢板固定连接在固定底座上；悬挂机构包括与多个挡料板一一对应的多根悬挂杆，且每根悬挂杆分别与对应的挡料板的第一折板部的顶面铰接。上述缓冲装置，可大大减小物料对仓壁的冲击，实现固体物料的安全投放。

Description

一种固体充填开采自平衡式缓冲装置

技术领域

本发明涉及煤矿及金属矿山固体充填采煤物料缓冲设备领域，尤其涉及一种固体充填开采自平衡式缓冲装置。

背景技术

随着我国以矸石、粉煤灰、黄土、建筑垃圾等固体物料为充填材料的综合机械化固体物料充填采煤技术的日臻成熟，逐渐实现了对“三下”压煤及金属矿山的规模性开采，并实现了对采空区的有效充填，有效的提高了煤炭资源的回采率，解决了我国“三下”压煤开采问题，同时解决了废弃物矸石、粉煤灰、金属尾矿的地面堆放问题；

很显然，综合机械化固体物料充填采煤技术具有重要的现实意义和广阔的应用前景。在煤矿及金属矿山综合机械化固体充填采煤物料作业时，当地面物料通过投料系统投放至井下的时候，重力作用下固体填充采煤物料将竖直向下产生比较大动能和冲击动量，如何减小物料的冲击，减小其对储料仓仓壁的损害，一直是充填开采投料作业的一个难点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固体充填开采自平衡式缓冲装置，以解决上述问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种固体充填开采自平衡式缓冲装置，自上而下依次包括悬挂机构、缓冲机构、环形钢板、固定底座，其中：

所述缓冲机构包括多个挡料板和与多个所述挡料板一一对应的多个弹簧；每个所述挡料板包括第一折板部和第二折板部，且所述第一折板部与所述第二折板部成一定夹角一体成型；多个挡料板中的多个所述第一折板部在同一水平面上沿圆周方向间隙铺设，所述第一折板部的形状为等腰梯形，所述第二折板部的形状为三角形；且每个弹簧的一端与所述挡料板的第一折板部固定连接，每个弹簧的另一端与所述环形钢板固定连接；

所述环形钢板固定连接在所述固定底座上；

所述悬挂机构包括与多个所述挡料板一一对应的多根悬挂杆，且每根悬挂杆分别与对应的挡料板的第一折板部的顶面铰接。

较佳地，所述缓冲机构中的挡料板、弹簧和悬挂杆的数量均为6个。

较佳地，多个挡料板中的多个所述第一折板部在同一水平面上沿圆周方向间隙铺设成正六边形。

较佳地，所述固定底座包括两根实体圆杆；每根所述实体圆杆的两端均穿过储料仓的内壁上的定位孔。

较佳地，多个挡料板相互铰接形成的缓冲机构的中心分别与所述环形钢板的中心和所述固定底座的中心同轴。

较佳地，所述弹簧为拉簧。

较佳地，六个所述挡料板可以构成一个六边形漏斗组件；

所述六边形漏斗组件中，挡料板上梯形形状的第一折板部的梯形下底长度是上底长度的1.6倍，所述六边形漏斗组件的深度为1.5m～2.0m。

较佳地，所述挡料板的表面电镀有高强耐磨层。

与现有技术相比，本发明实施例的优点在于：

本发明提供的一种固体充填开采自平衡式缓冲装置，分析上述结构原理可知：固体充填开采自平衡式缓冲装置，主要由缓冲机构、环形钢板、固定底座及悬挂机构组成。其中最为重要的结构组件是缓冲机构，其由多个相同的挡料板和多组相同的拉力弹簧组成(例如缓冲机构中的挡料板、弹簧和悬挂杆的数量均为6个，也可以为其他数量)，弹簧的上部连接挡料板的第一折板部，弹簧的下部连接环形钢板，缓冲机构主要通过挡料板和各组弹簧相互配合起到缓冲作用，环形钢板焊接在固定底座上，用于固定弹簧；悬挂机构与挡料板的第一折板部的顶面铰接，通过悬挂机构中的悬挂杆与焊接在挡料板上边缘的固定同轴心铁环套接实现铰接；

例如：在六个挡料板结构中，缓冲机构主要由六块相同的挡料板、六根弹簧及六根悬挂杆构成，挡料板的第一折板部的顶面焊接了一组铁环套，表面镀高强耐磨材料，挡料板同时与悬挂杆和弹簧相连接；其中：六个挡料板中的多个所述第一折板部在同一水平面上沿圆周方向间隙铺设，这样一来具有等腰梯形形状的第一折板部合围铺设成一个环形的正六边形，具有三角形形状的第二折板部合围成多棱锥的形状(即俗称漏斗形状)；这样六块挡料板即可构成一个类似于正六边形的漏斗结构；悬挂杆下端焊接一根水平钢条，并与挡料板第一折板部顶面上焊接的固定铁环套实现铰接，悬挂杆上端固定在储料仓顶壁；弹簧上端与挡料板的第一折板部外边沿下侧连接，弹簧下端与环形钢板焊接；底座固定机构由两根实体圆杆和一个环形钢板组成，环形钢板焊接在实体圆杆上，实体圆杆两端均嵌入储料仓的内壁。缓冲装置挡料板第一折板部同时与悬挂杆和弹簧相连，在弹簧拉伸以及悬挂杆的固定作用下，挡料板以铰接点为中心上下翻转实现对固体物料的缓冲以及导流效果。

其中，六块挡料板在弹簧和悬挂杆的共同作用下处于平衡状态，挡料板的第一折板部在同一水平面上沿圆周方向铺设形成一个闭合的正六边形漏斗，弹簧处于受拉伸长状态，缓冲机构处于自然状态；

在物料落下进行缓冲作业时，受到固体物料的冲击，挡料板以第一折板顶面的铰接点(即固定铁环套)为中心向下翻转并产生空隙，即正六边形漏斗的中心处形成空隙；同时，因为挡料板的翻转，带动固定于挡料板和环形钢板之间的弹簧受拉继续伸长；在物料逐步落入储料仓的过程中，六块挡料板在弹簧的拉力作用下逐渐闭合，并恢复到自然状态。很显然在物料下落过程中先冲击多个挡料板相互铰接形成的锥正六边形漏斗上，正六边形漏斗的开口可以迎接物料的下落，随后物料沿着挡料板的第二折板部向正六边形漏斗的中心下落并汇聚，汇聚的同时物料相互撞击损失一部分动能，同时物料在下落经过挡料板撞击并变向发生缓冲损失一部分动能；由于物料在坠落过程中经过了多级的机械结构缓冲作用，造成了其动能和冲击动量的大量损耗和转移(例如转移给挡料板翻转等)，这样由于物料动能的下降，其坠落速度也相应急剧下降，因此本发明实施例提供的固体充填开采自平衡式缓冲装置缓冲作用明显。

本发明在应用于综合机械化固体物料充填采煤技术中，当地面充填物料通过投料井投放到储料仓时，物料会对仓壁形成直接冲击，容易破坏储料仓的仓壁，安装固体充填开采自平衡式缓冲装置，可减小物料对仓壁的冲击，实现固定充填物料的安全投放。整个装置使用方便，安全高效、投资少，在井工充填开采具有广泛的实用性，对于其他的矿山工程具有借鉴意义。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的固体充填开采自平衡式缓冲装置中的单个挡料板立体结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的固体充填开采自平衡式缓冲装置中的挡料板装配后的正六边形漏斗的俯视图；

图3是本发明实施例一提供的固体充填开采自平衡式缓冲装置中的装配后的正六边形漏斗的正视图；

图4是本发明实施例一提供的固体充填开采自平衡式缓冲装置中的悬挂杆示意图；

图5是本发明实施例一提供的固体充填开采自平衡式缓冲装置中的弹簧示意图；

图6是本发明实施例一提供的固体充填开采自平衡式缓冲装置中的环形钢板示意图；

图7是本发明实施例一提供的固体充填开采自平衡式缓冲装置中的实体圆杆示意图；

图8是本发明实施例一提供的固体充填开采自平衡式缓冲装置中的储料仓顶壁示意图；

图9是本发明实施例一提供的固体充填开采自平衡式缓冲装置的自然状态俯视图；

图10是本发明实施例一提供的固体充填开采自平衡式缓冲装置的缓冲机构的自然状态正视图；

图11是本发明实施例一提供的固体充填开采自平衡式缓冲装置中的缓冲机构工作状态俯视图；

图12是本发明实施例一提供的固体充填开采自平衡式缓冲装置中的挡料板自然状态示意图；

图13是本发明实施例一提供的固体充填开采自平衡式缓冲装置中的挡料板工作状态示意图；

图中：1-挡料板，2-悬挂杆，3-弹簧，4-环形钢板，5-实体圆杆，6-储料仓顶壁。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

实施例一

参见图10和图11，本发明实施例一提供了一种固体充填开采自平衡式缓冲装置，自上而下依次包括悬挂机构、缓冲机构、环形钢板4(参见图6)、固定底座，其中：

所述缓冲机构包括多个挡料板1(另参见图2)和与多个所述挡料板1一一对应的多个弹簧3(另参见图5)；参见图1或是图3，每个所述挡料板1包括第一折板部10和第二折板部11，且所述第一折板部10与所述第二折板部11成一定夹角一体成型；多个挡料板1中的多个所述第一折板部10在同一水平面上沿圆周方向间隙铺设，所述第一折板部10的形状为等腰梯形，所述第二折板部11的形状为三角形；且每个弹簧3的一端与所述挡料板1的第一折板部10固定连接，每个弹簧3的另一端与所述环形钢板固定连接；

参见图4或图10，所述环形钢板4固定连接(包括例如：焊接或是其他固定连接方式)在所述固定底座上；

参见图9，所述悬挂机构包括与多个所述挡料板1一一对应的多根悬挂杆2，且每根悬挂杆2的一端分别与对应的挡料板1的第一折板部的顶面铰接，悬挂杆的另一端端固定在储料仓顶壁6上(参见图8)；

参见图1，首先介绍一下挡料板的单体结构，每个所述挡料板1包括第一折板部10和第二折板部11，且第一折板部10与所述第二折板部11成一定夹角一体成型；

参见图3，其装配后的组件即可形成漏斗形状，例如：六个挡料板的第一折板部10在同一水平面上沿圆周方向铺设形成一个闭合的正六边形漏斗；

所述缓冲机构中的挡料板、弹簧和悬挂杆的数量均为6个。

需要说明的是，所述缓冲机构中的挡料板的数量为6个(或是其他数量，对此本发明实施例不做具体限定，只是上述附图1中所示意的缓冲机构是由6个挡料板构成的)。

需要说明的是，多个挡料板中的多个所述第一折板部在同一水平面上沿圆周方向间隙铺设成正六边形。六个所述挡料板可以构成一个六边形漏斗组件；所述六边形漏斗组件中，挡料板上梯形形状的第一折板部的梯形下底长度是上底长度的1.6倍，所述六边形漏斗组件的深度为1.5m～2.0m。上述技术内容公开一下本发明实施例提供的固体充填开采自平衡式缓冲装置的部分结构的尺寸特征。

较佳地，参见图7和图9，所述固定底座包括两根实体圆杆5；每根所述实体圆杆5的两端均穿过储料仓的内壁上的定位孔。多个挡料板相互铰接形成的缓冲机构的中心分别与所述环形钢板的中心和所述固定底座的中心同轴，明确了三种主要结构之间的空间位置关系。

较佳地，所述弹簧为拉簧(拉力弹簧)。

需要说明的是，该处弹簧选择为拉力弹簧，保证其对挡料板保持足够的弹簧拉力，并在物料通过正六边形漏斗中心的缝隙时处于拉伸伸长状态，在物料通过之后恢复形变，将挡料板的恢复原来的空间位置，从而实现关闭正六边形漏斗中心的缝隙。

较佳地，所述挡料板的表面电镀有高强耐磨层。

需要说明的是，由于物料下落过程中重力冲击作用以及在表面滑落时的摩擦力作用，物料对挡料板表面的损伤比较大，只有采用挡料板的表面电镀高强耐磨层，才能保证其表面能够长时间抵御物料的冲击和摩擦，保证本发明实施例提供的固体充填开采自平衡式缓冲装置的使用寿命。

下面介绍一下本发明实施例提供的固体充填开采自平衡式缓冲装置的工作原理：

其中，六块挡料板在弹簧和悬挂杆的共同作用下处于平衡状态，挡料板的第一折板部在同一水平面上沿圆周方向铺设形成一个闭合的正六边形漏斗，弹簧处于受拉伸长状态，缓冲机构处于自然状态；参见图10是固体充填开采自平衡式缓冲装置的缓冲机构的自然状态正视图；图11是固体充填开采自平衡式缓冲装置中的缓冲机构工作状态俯视图；

在物料落下进行缓冲作业时，受到固体物料的冲击，挡料板以第一折板顶面的铰接点(即固定铁环套)为中心向下翻转并产生空隙，即正六边形漏斗的中心处形成空隙；同时，因为挡料板的翻转(即图12是挡料板自然状态示意图，图13是挡料板处于工作状态示意图)，带动固定于挡料板和环形钢板之间的弹簧受拉继续伸长；在物料逐步落入储料仓的过程中，六块挡料板在弹簧的拉力作用下逐渐闭合，并恢复到自然状态。很显然在物料下落过程中先冲击多个挡料板相互铰接形成的锥正六边形漏斗上，正六边形漏斗的开口可以迎接物料的下落，随后物料沿着挡料板的第二折板部向正六边形漏斗的中心下落并汇聚，汇聚的同时物料相互撞击损失一部分动能，同时物料在下落经过挡料板撞击并变向发生缓冲损失一部分动能；

由于物料在坠落过程中经过了多级的机械结构缓冲作用，造成了其动能和冲击动量的大量损耗和转移(例如转移给挡料板翻转等)，这样由于物料动能的下降，其坠落速度也相应急剧下降，因此本发明实施例提供的固体充填开采自平衡式缓冲装置缓冲作用明显。

在物料逐步落入储料仓的过程中(即经过正六边形漏斗的中心缝隙之后)，六块挡料板在弹簧的拉力作用下逐渐闭合，并恢复到自然状态。此过程周而复始，循环进行，从而不断对投料管中投出的物料进行缓冲。最终解决固体充填开采物料投放缓冲问题，减轻对储料仓的仓壁的破坏，实现物料的安全投放。

在本发明实施例提供的固体充填开采自平衡式缓冲装置，结构简单实用，可大大减小物料对仓壁的冲击，实现固体物料的安全投放。整个装置使用方便，安全高效、投资少，在井工充填开采具有广泛的实用性，对于其他的矿山工程具有借鉴意义。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种固体充填开采自平衡式缓冲装置，其特征在于，自上而下依次包括悬挂机构、缓冲机构、环形钢板、固定底座，其中：

所述缓冲机构包括多个挡料板和与多个所述挡料板一一对应的多个弹簧；每个所述挡料板包括第一折板部和第二折板部，且所述第一折板部与所述第二折板部成一定夹角一体成型；多个挡料板中的多个所述第一折板部在同一水平面上沿圆周方向间隙铺设，所述第一折板部的形状为等腰梯形，所述第二折板部的形状为三角形；且每个弹簧的一端与所述挡料板的第一折板部固定连接，每个弹簧的另一端与所述环形钢板固定连接；

所述环形钢板固定连接在所述固定底座上；

所述悬挂机构包括与多个所述挡料板一一对应的多根悬挂杆，且每根悬挂杆分别与对应的挡料板的第一折板部的顶面铰接。

2.如权利要求1所述的固体充填开采自平衡式缓冲装置，其特征在于，

所述缓冲机构中的挡料板、弹簧和悬挂杆的数量均为6个。

3.如权利要求1所述的固体充填开采自平衡式缓冲装置，其特征在于，

多个挡料板中的多个所述第一折板部在同一水平面上沿圆周方向间隙铺设成正六边形。

4.如权利要求1所述的固体充填开采自平衡式缓冲装置，其特征在于，

所述固定底座包括两根实体圆杆；每根所述实体圆杆的两端均穿过储料仓的内壁上的定位孔。

5.如权利要求1所述的固体充填开采自平衡式缓冲装置，其特征在于，

多个挡料板相互铰接形成的缓冲机构的中心分别与所述环形钢板的中心和所述固定底座的中心同轴。

6.如权利要求1所述的固体充填开采自平衡式缓冲装置，其特征在于，

所述弹簧为拉簧。

7.如权利要求2所述的固体充填开采自平衡式缓冲装置，其特征在于，

六个所述挡料板可以构成一个六边形漏斗组件；

所述六边形漏斗组件中，挡料板上梯形形状的第一折板部的梯形下底长度是上底长度的1.6倍，所述六边形漏斗组件的深度为1.5m～2.0m。

8.如权利要求1所述的固体充填开采自平衡式缓冲装置，其特征在于，

所述挡料板的表面电镀有高强耐磨层。