CN111365069B - 一种煤矿采空区充填注浆设备 - Google Patents
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Abstract
一种煤矿采空区充填注浆设备包括：支架钻孔机构、抽水检测机构、挖土机构、压土机构、加压注浆机构，所述支架钻孔机构包括：底架、万向轮、控制器、滑动架、齿条槽、驱动电机、推手架；万向轮固定安装在底架的下端面；控制器的下端面与底架的上端面固定连接；齿条槽固定安装在底架的上端面；滑动架上的齿轮与齿条槽侧端面的凹槽里面的齿条相互啮合；驱动电机固定安装在滑动架的侧端面，其电机轴与滑动架上的齿轮固定连接；推手架固定安装在齿条槽的后端面，从而带动钻孔电机向下运动；所述抽水检测机构固定安装在滑动架的上端面；所述挖土机构和加压注浆机构固定安装在底架的上端面；所述压土机构固定安装在底架上端面的挡板上。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿采空区充填设备技术领域，特别涉及一种煤矿采空区充填注浆设备。
背景技术
地下采空区对采矿工程的危害是显著和累积叠加的，主要体现在二个方面：一是采空区矿柱变形、破坏、顶板大面积冒落、岩移，造成地表沉陷、开裂和塌陷，破坏地面环境和影响露天作业，更为严重的是采空区突然垮塌的高速气浪和冲击波造成的人员伤亡和设备破坏；另一方面在矿山开采过程中，采空区围岩受爆破震动影响导致岩体裂隙发育，甚至贯通地表或连通老窑积水，发生突水事故，淹没坑道和工作面，造成巨大经济损失；
通常采煤作业完成后会留下的煤矿采空区，如煤矿采空区不进行加固，或者不进行回填，时间长了将会造成塌陷，造成地面沉降，在地表形成塌陷坑，形成积水，导致造成农田无法耕种；因此需要一种煤矿采空区充填注浆设备，可以对采空区进行注浆填充，有效的预防了采空区的塌陷，保证了农田的使用率，该设备还可以将采空区的积水抽出，有效的保证了对采空区的高效填充，还可以对采空区上端挖的坑进行压实，保证路面的平整性。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种煤矿采空区充填注浆设备，通过驱动电机带动滑动架上的齿轮在齿条槽侧端面的凹槽里面的齿条上运动，从而带动钻孔电机向下运动；通过钻孔电机驱动钻头转动，进而带动钻头连接筒转动，从而实现了自动化钻孔下钻头连接筒的功能。
本发明所使用的技术方案是：一种煤矿采空区充填注浆设备包括：支架钻孔机构、抽水检测机构、挖土机构、压土机构、加压注浆机构，所述支架钻孔机构包括：底架、万向轮、控制器、滑动架、齿条槽、驱动电机、推手架；万向轮固定安装在底架的下端面；控制器的下端面与底架的上端面固定连接；齿条槽固定安装在底架的上端面；滑动架上的齿轮与齿条槽侧端面的凹槽里面的齿条相互啮合；驱动电机固定安装在滑动架的侧端面，其电机轴与滑动架上的齿轮固定连接；推手架固定安装在齿条槽的后端面；所述抽水检测机构固定安装在滑动架的上端面；所述挖土机构和加压注浆机构固定安装在底架的上端面；所述压土机构固定安装在底架上端面的挡板上。
进一步地，所述支架钻孔机构还包括：钻孔电机、钻头、钻头连接筒、顶板和灯条；钻孔电机固定安装在滑动架的下端面，其电机轴与钻头固定连接；钻头与钻头连接筒的齿口相互啮合；顶板固定安装在齿条槽的上端面；顶板的下端面设有灯条。
进一步地，所述抽水检测机构包括：支撑架、吸水泵和红外检测头；支撑架的下端面与滑动架的上端面固定连接；吸水泵放置在支撑架的挡板上；红外检测头固定安装在支撑架顶端的挡板上。
进一步地，所述抽水检测机构还包括：卷绳轮、伺服电机、传送杆和钢丝绳；卷绳轮固定安装在支撑架顶端的转轴上；伺服电机固定安装在支撑架顶端的侧端面，其电机轴与支撑架顶端的转轴固定连接；卷绳轮上缠绕钢丝绳；传送杆转动安装在支撑架的顶端。
进一步地，所述挖土机构包括：卡条架、转动座、转动支座、挖土臂、顶部活动座、顶部臂、顶部转轴和挖土铲；卡条架固定安装在底架的上端；转动座的固定部分与卡条架的上端面固定连接，其转动部分与转动支座的下端面固定连接；挖土臂的下端与转动支座槽口处的连接轴转动连接；顶部活动座与挖土臂的顶端转动连接；顶部臂的后端与顶部活动座的前端面固定连接；顶部转轴的固定部分与顶部臂的前端固定连接，其转动部分挖土铲后端固定连接。
进一步地，所述压土机构包括：连接板、电动马达、往复轮架、往复轮、滑动板和电动推杆；连接板的下端面与底架上端面的挡板固定连接；往复轮架的下端面与连接板上的槽口滑动连接；电动马达固定安装在连接板的上端面，其电机轴与往复轮固定连接；滑动板固定安装在往复轮架的上端面；电动推杆的缸体后端与滑动板的固定部分上的挡板固定连接，其活塞杆端部与滑动板的滑动部分上的挡板固定连接。
进一步地，所述压土机构还包括：舵机、椭圆轮、圆轮、长杆、压杆和压块；舵机固定安装在滑动板的上端面，其舵机轴与椭圆轮固定连接；长杆的中端与滑动板的支座转动连接；圆轮固定安装在长杆的后端；椭圆轮与圆轮相互啮合；压杆的顶端与长杆的前端转动连接；压块固定安装在压杆的下端面。
进一步地，所述加压注浆机构包括：固定卡扣夹、搅拌桶、水泥漏槽架、水泥漏槽、搅拌电机、搅拌轮和高压出口管；固定卡扣夹固定安装在底架的上端；搅拌桶固定安装在固定卡扣夹的上端面；高压出口管固定安装在搅拌桶的下端面，高压出口管与搅拌桶互连互通；搅拌电机固定安装在固定卡扣夹的上端面，其电机轴与搅拌轮固定连接；水泥漏槽架的下端面与固定卡扣夹的上端面固定连接；水泥漏槽固定安装在水泥漏槽架上。
进一步地，所述控制器包括：操作面板、显示器和中央处理器；中央处理器中可编写控制程序，操作面板用于操控设备，实现设备整体的协调工作，显示器用于显示设备工作状态。
由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：
通过驱动电机带动滑动架上的齿轮在齿条槽侧端面的凹槽里面的齿条上运动，从而带动钻孔电机向下运动；通过钻孔电机驱动钻头转动，进而带动钻头连接筒转动，从而实现了自动化钻孔下钻头连接筒的功能。
通过红外检测头可以通过照射采空区，进而去判断是否积水；通过伺服电机驱动卷绳轮转动，进而可以将吸水泵自动的放入采空区底部，然后进行抽水，有效保证了注浆的凝固性。
(1)通过电动马达带动往复轮，进而使往复轮实现左右运动，电动推杆推动滑动板的滑动部分实现前后运动，从而可以使压块对前后左右实现压实；通过舵机驱动椭圆轮，敲击椭圆轮，进而使椭圆轮压圆轮，最后通过压杆推动压块，从而实现了对地面的敲击，实现对挖的坑的压实，以及注浆填土后的坑进行压实。
(2)通过搅拌电机驱动搅拌轮，进而可以使搅拌轮对搅拌桶内部的泥浆进行搅拌，防止泥浆的凝固，高压出口管与搅拌桶互连互通，高压出口管内置高压气泵，可以实现加压的功效，有利于泥浆进入采空区。
附图说明
图1、图2、图3为本发明的整体结构示意图。
图4、图5、图6为本发明的支架钻孔机构的结构示意图。
图7、图8为本发明的抽水检测机构的结构示意图。
图9、图10为本发明的挖土机构的结构示意图。
图11、图12、图13为本发明的压土机构的结构示意图。
图14、图15为本发明的加压注浆机构的结构示意图。
附图标号：1-支架钻孔机构；2-抽水检测机构；3-挖土机构；4-压土机构； 5-加压注浆机构；101-底架；102-万向轮；103-控制器；104-滑动架；105-钻孔电机；106-钻头；107-钻头连接筒；108-齿条槽；109-驱动电机；110-推手架； 111-顶板；112-灯条；201-支撑架；202-吸水泵；203-卷绳轮；204-伺服电机；205- 传送杆；206-钢丝绳；207-红外检测头；301-卡条架；302-转动座；303-转动支座；304-挖土臂；305-顶部活动座；306-顶部臂；307-顶部转轴；308-挖土铲； 401-连接板；402-电动马达；403-往复轮架；404-往复轮；405-滑动板；406-舵机；407-椭圆轮；408-圆轮；409-长杆；410-压杆；411-压块；412-电动推杆； 501-固定卡扣夹；502-搅拌桶；503-水泥漏槽架；504-水泥漏槽；505-搅拌电机； 506-搅拌轮；507-高压出口管。
具体实施方式
通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员能够在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15所示，一种煤矿采空区充填注浆设备包括：支架钻孔机构1、抽水检测机构2、挖土机构3、压土机构4、加压注浆机构5，所述支架钻孔机构1包括：底架101、万向轮102、控制器103、滑动架104、齿条槽108、驱动电机109、推手架110；万向轮102固定安装在底架101的下端面，外力驱动万向轮102从而使设备到达指定工作位置；控制器103的下端面与底架101的上端面固定连接，所述控制器103包括：操作面板、显示器和中央处理器；中央处理器中可编写控制程序，操作面板用于操控设备，实现设备整体的协调工作，显示器用于显示设备工作状态；齿条槽108固定安装在底架101的上端面；滑动架104上的齿轮与齿条槽108侧端面的凹槽里面的齿条相互啮合；驱动电机109固定安装在滑动架104的侧端面，其电机轴与滑动架104上的齿轮固定连接；推手架110固定安装在齿条槽108的后端面，通过外力推动推手架110实现设备运动到指定位置；通过驱动电机109带动滑动架104 上的齿轮在齿条槽108侧端面的凹槽里面的齿条上运动，从而带动钻孔电机105 向下运动；
所述抽水检测机构2固定安装在滑动架104的上端面；所述挖土机构3和加压注浆机构5固定安装在底架101的上端面；所述压土机构4固定安装在底架101上端面的挡板上；抽水检测机构2可以对采空区进行红外检测，当采空区有积水，可以把水抽出；挖土机构3可以实现挖土和填土的功效；压土机构4 可以进行压实；加压注浆机构5可以实现对采空区进行注浆。
本发明实施例的一个可选实施方式中，如图4、图5、图6所示，所述支架钻孔机构1还包括：钻孔电机105、钻头106、钻头连接筒107、顶板111和灯条112；钻孔电机105固定安装在滑动架104的下端面，其电机轴与钻头106固定连接；钻头106与钻头连接筒107的齿口相互啮合，钻头连接筒107是空心的，根据孔的深度去添加钻头连接筒107，钻头连接筒107可以在钻的孔上接成一个长管；顶板111固定安装在齿条槽108的上端面；顶板111的下端面设有灯条112，灯条112可以进行照明，方便了黑夜中进行工作；通过钻孔电机105 驱动钻头106转动，进而带动钻头连接筒107转动。
本发明实施例的一个可选实施方式中，如图7、图8所示，所述抽水检测机构2包括：支撑架201、吸水泵202和红外检测头207；支撑架201的下端面与滑动架104的上端面固定连接；吸水泵202放置在支撑架201的挡板上，吸水泵202上设有水管接口和电机接线柱；红外检测头207固定安装在支撑架201 顶端的挡板上，红外检测头207可以通过照射采空区，进而去判断是否积水。
本发明实施例的一个可选实施方式中，如图7、图8所示，所述抽水检测机构2还包括：卷绳轮203、伺服电机204、传送杆205和钢丝绳206；卷绳轮203 固定安装在支撑架201顶端的转轴上，钢丝绳206的一端接在吸水泵202的提手上，另一端在卷绳轮203上；伺服电机204固定安装在支撑架201顶端的侧端面，其电机轴与支撑架201顶端的转轴固定连接；卷绳轮203上缠绕钢丝绳 206；传送杆205转动安装在支撑架201的顶端；通过伺服电机204驱动卷绳轮 203转动，进而可以将吸水泵202自动的放入采空区底部，然后进行抽水，有效保证了注浆的凝固性。
本发明实施例的一个可选实施方式中，如图9、图10所示，所述挖土机构 3包括：卡条架301、转动座302、转动支座303、挖土臂304、顶部活动座305、顶部臂306、顶部转轴307和挖土铲308；卡条架301固定安装在底架101的上端；转动座302的固定部分与卡条架301的上端面固定连接，其转动部分与转动支座303的下端面固定连接，转动座302内置驱动装置；挖土臂304的下端与转动支座303槽口处的连接轴转动连接；顶部活动座305与挖土臂304的顶端转动连接，顶部活动座305内置驱动装置；顶部臂306的后端与顶部活动座 305的前端面固定连接；顶部转轴307的固定部分与顶部臂306的前端固定连接，其转动部分挖土铲308后端固定连接；通过转动座302、转动支座303、挖土臂 304、顶部活动座305、顶部臂306和顶部转轴307的相互配合，从而控制挖土铲308进行工作，从而实现了自动化挖土和填土的功效。
本发明实施例的一个可选实施方式中，如图11、图12、图13所示，所述压土机构4包括：连接板401、电动马达402、往复轮架403、往复轮404、滑动板405和电动推杆412；连接板401的下端面与底架101上端面的挡板固定连接；往复轮架403的下端面与连接板401上的槽口滑动连接；电动马达402固定安装在连接板401的上端面，其电机轴与往复轮404固定连接；滑动板405 固定安装在往复轮架403的上端面；电动推杆412的缸体后端与滑动板405的固定部分上的挡板固定连接，其活塞杆端部与滑动板405的滑动部分上的挡板固定连接；通过电动马达402带动往复轮404，进而使往复轮404实现左右运动，电动推杆412推动滑动板405的滑动部分实现前后运动，从而可以使压块411 对前后左右实现压实。
本发明实施例的一个可选实施方式中，如图11、图12、图13所示，所述压土机构4还包括：舵机406、椭圆轮407、圆轮408、长杆409、压杆410和压块411；舵机406固定安装在滑动板405的上端面，其舵机406轴与椭圆轮 407固定连接；长杆409的中端与滑动板405的支座转动连接；圆轮408固定安装在长杆409的后端；椭圆轮407与圆轮408相互啮合；压杆410的顶端与长杆409的前端转动连接；压块411固定安装在压杆410的下端面；通过舵机406 驱动椭圆轮407，进而使椭圆轮407压圆轮408，最后通过压杆410推动压块411，从而实现了对地面的敲击。
本发明实施例的一个可选实施方式中，如图14、图15所示，所述加压注浆机构5包括：固定卡扣夹501、搅拌桶502、水泥漏槽架503、水泥漏槽504、搅拌电机505、搅拌轮506和高压出口管507；固定卡扣夹501固定安装在底架 101的上端；搅拌桶502固定安装在固定卡扣夹501的上端面；高压出口管507 固定安装在搅拌桶502的下端面，高压出口管507与搅拌桶502互连互通，高压出口管507内置高压气泵，可以实现加压的功效；搅拌电机505固定安装在固定卡扣夹501的上端面，其电机轴与搅拌轮506固定连接；水泥漏槽架503 的下端面与固定卡扣夹501的上端面固定连接；水泥漏槽504固定安装在水泥漏槽架503上，灰浆从水泥漏槽504流入搅拌桶502；通过搅拌电机505驱动搅拌轮506，进而可以使搅拌轮506对搅拌桶502内部的泥浆进行搅拌，防止泥浆的凝固。
工作原理：
本发明在使用时首先通过外力推动推手架110实现设备运动到采空区；然后在通过转动座302、转动支座303、挖土臂304、顶部活动座305、顶部臂306 和顶部转轴307的相互配合，从而控制挖土铲308进行挖坑；进一步地，通过舵机406驱动椭圆轮407，进而使椭圆轮407压圆轮408，最后通过压杆410推动压块411，从而实现了对地面的敲击；接下来通过驱动电机109带动滑动架 104上的齿轮在齿条槽108侧端面的凹槽里面的齿条上运动，从而带动钻孔电机 105驱动钻头106转动，进而实现钻头连接筒107转动下管；红外检测头207可以通过照射采空区，进而去判断是否积水，通过伺服电机204驱动卷绳轮203 转动，进而可以将吸水泵202自动的放入采空区底部，然后进行抽水，有效保证了注浆的凝固性；最后通过高压出口管507将泥浆注入到钻头连接筒107然后流入采空区，再将挖的坑注入泥浆，凝固后填土，加固了对采空区的支撑，从而有效防止了采空区的塌陷。
Claims (2)
1.一种煤矿采空区充填注浆设备，其特征在于，包括：支架钻孔机构、抽水检测机构、挖土机构、压土机构、加压注浆机构，所述支架钻孔机构包括：底架、万向轮、控制器、滑动架、齿条槽、驱动电机、推手架、钻孔电机、钻头、钻头连接筒、顶板和灯条；万向轮固定安装在底架的下端面；控制器的下端面与底架的上端面固定连接；齿条槽固定安装在底架的上端面；滑动架上的齿轮与齿条槽侧端面的凹槽里面的齿条相互啮合；驱动电机固定安装在滑动架的侧端面，其电机轴与滑动架上的齿轮固定连接；推手架固定安装在齿条槽的后端面；钻孔电机固定安装在滑动架的下端面，其电机轴与钻头固定连接；钻头与钻头连接筒的齿口相互啮合；顶板固定安装在齿条槽的上端面；顶板的下端面设有灯条；
所述抽水检测机构包括：支撑架、吸水泵、红外检测头、卷绳轮、伺服电机、传送杆和钢丝绳；支撑架的下端面与滑动架的上端面固定连接；吸水泵放置在支撑架的挡板上；红外检测头固定安装在支撑架顶端的挡板上；卷绳轮固定安装在支撑架顶端的转轴上；伺服电机固定安装在支撑架顶端的侧端面，其电机轴与支撑架顶端的转轴固定连接；卷绳轮上缠绕钢丝绳；传送杆转动安装在支撑架的顶端；
抽水检测机构固定安装在滑动架的上端面；所述挖土机构和加压注浆机构固定安装在底架的上端面；所述压土机构固定安装在底架上端面的挡板上；
所述挖土机构包括：卡条架、转动座、转动支座、挖土臂、顶部活动座、顶部臂、顶部转轴和挖土铲；所述卡条架固定安装在底架的上端；转动座的固定部分与卡条架的上端面固定连接，其转动部分与转动支座的下端面固定连接；挖土臂的下端与转动支座槽口处的连接轴转动连接；顶部活动座与挖土臂的顶端转动连接；顶部臂的后端与顶部活动座的前端面固定连接；顶部转轴的固定部分与顶部臂的前端固定连接，其转动部分挖土铲后端固定连接；
所述压土机构包括：连接板、电动马达、往复轮架、往复轮、滑动板、电动推杆、舵机、椭圆轮、圆轮、长杆、压杆和压块；所述连接板的下端面与底架上端面的挡板固定连接；往复轮架的下端面与连接板上的槽口滑动连接；电动马达固定安装在连接板的上端面，其电机轴与往复轮固定连接；滑动板固定安装在往复轮架的上端面；电动推杆的缸体后端与滑动板的固定部分上的挡板固定连接，其活塞杆端部与滑动板的滑动部分上的挡板固定连接；所述舵机固定安装在滑动板的上端面，其舵机轴与椭圆轮固定连接；长杆的中端与滑动板的支座转动连接；圆轮固定安装在长杆的后端；椭圆轮与圆轮相互啮合；压杆的顶端与长杆的前端转动连接；压块固定安装在压杆的下端面；
所述加压注浆机构包括：固定卡扣夹、搅拌桶、水泥漏槽架、水泥漏槽、搅拌电机、搅拌轮和高压出口管；所述固定卡扣夹固定安装在底架的上端；搅拌桶固定安装在固定卡扣夹的上端面；高压出口管固定安装在搅拌桶的下端面，高压出口管与搅拌桶互连互通；搅拌电机固定安装在固定卡扣夹的上端面，其电机轴与搅拌轮固定连接；水泥漏槽架的下端面与固定卡扣夹的上端面固定连接；水泥漏槽固定安装在水泥漏槽架上。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区充填注浆设备，其特征在于，所述控制器包括：操作面板、显示器和中央处理器；中央处理器中可编写控制程序，操作面板用于操控设备，实现设备整体的协调工作，显示器用于显示设备工作状态。
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