CN112145226B - 一种煤矿采空区注浆填充装置及方法 - Google Patents

一种煤矿采空区注浆填充装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种煤矿采空区注浆填充装置及方法，包括底座、储存罐、混料机构、传输机构以及泵压机构，所述储存罐固定于底座上，所述储存罐采用卧式安装，所述混料机构安装于储存罐一侧，所述混料机构与储存罐之间设有传输机构，所述底座上且与储存罐端部连接有泵压机构；本发明的有益效果是，该煤矿采空区注浆填充装置，采用泵压机构作为灌注的动力，利用密封的皮碗在水平方向的滑动实现改变腔室压力的目的，多个泵槽的配合实现物料的灌注，而通过这种方式实现持续的灌注，而通过传输机构与混料机构的配合持续对储存罐进行持续的补料，配合设定的填充方法，能够有效提高设备的运作效率，延长各个设备的使用寿命。

Description

一种煤矿采空区注浆填充装置及方法
技术领域
本发明涉及煤矿技术领域，特别是一种煤矿采空区注浆填充装置及方法。
背景技术
在煤矿的运营过程中，当煤矿的煤层采集完成后，需要向采空区内注入泥浆，从而回填煤层中的采空层，使得煤矿层不至于塌陷，有效降低了地震等自然灾害的可能性，而现阶段的煤矿的回填灌注多采用泥浆泵与泥浆罐配合进行回填，而泥浆泵多采用隔膜式的泵体，采用回转曲柄作为动力完成泥浆的抽取和灌注，但是现有的泥浆泵在使用隔膜时，隔膜的连接位置非常容易出现疲劳，容易产生断裂，使用时间短，且现阶段的泥浆泵与泥浆罐使用方法中操作效率慢，单次配料使用时间短，影响作业效率，鉴于此，针对上述问题深入研究，遂有本案产生。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种煤矿采空区注浆填充装置及方法，解决了现有的泥浆泵在使用隔膜时，隔膜的连接位置非常容易出现疲劳，容易产生断裂，使用时间短，且现阶段的泥浆泵与泥浆罐使用方法中操作效率慢，单次配料使用时间短，影响作业效率的问题。
实现上述目的本发明的技术方案为：一种煤矿采空区注浆填充装置，包括底座、储存罐、混料机构、传输机构以及泵压机构，所述储存罐固定于底座上，所述储存罐采用卧式安装，所述混料机构安装于储存罐一侧，所述混料机构与储存罐之间设有传输机构，所述底座上且与储存罐端部连接有泵压机构；
所述泵压机构包括：壳体、若干泵槽、若干往复推杆、若干皮碗、若干进料管、若干分出料管、总出料管以及补料管；
所述壳体为矩形空腔结构，所述壳体内设有通料仓，所述通料仓上方连通有若干泵槽，若干所述往复推杆安装于若干所述泵槽内，若干所述往复推杆的端部设有若干皮碗，所述通料仓侧面设有若干进料管，若干所述进料管与通料仓顶面与若干泵槽连通，若干所述进料管上均设有上料单向阀，若干所述分出料管安装于若干所述泵槽顶端，若干所述分出料管与总出料管连通，若干所述分出料管上设有若干出料单向阀，若干所述往复推杆的末端连接有动力组件，所述壳体与储存罐的通料仓间设有补料管相互连通。
所述混料机构包括：混料槽、配料口、进水管、混料电机、混料轴以及若干搅拌叶；
所述混料槽安装于储存罐一侧，所述混料槽为立式的柱形罐体结构且顶端密封，所述混料槽顶面上设有配料口，所述配料口一侧设有进水口，所述进水口上设有进水管，所述混料电机安装于混料槽顶端，所述混料轴活动安装于混料槽内，所述混料轴上环设有若干搅拌叶，所述混料电机的驱动端与混料轴的顶端连接。
所述传输机构包括：出料口、补料口、连接管、一对法兰盘、柱塞泵、流量监测计、压力表以及截断阀；
所述混料罐底端设有出料口，与之匹配的所述储存罐底端设有补料口，所述连接管两端分别设有一对法兰盘与出料口以及补料口连接，所述柱塞泵安装于连接管中段，所述连接管上且位于柱塞泵一侧设有流量监测计以及压力表，所述截断阀安装于连接管上且位于流量监测计下游。
所述动力组件包括：若干限位块、若干驱动电机、若干驱动轮、短柱以及连杆；
若干所述泵槽内壁且位于若干所述往复推杆外侧分别环设有若干限位块，若干所述限位块呈环形阵列包裹于往复推杆外侧，若干所述驱动电机分别安装于若干所述泵槽的端部，若干所述驱动电机的驱动端上分别设有若干驱动轮，若干所述驱动轮的侧面上均设有短柱，所述短柱与若干往复推杆间活动连接有连杆。
所述泵槽为上下对称安装的柱形空腔结构且连接处通过若干对紧固螺栓连接。
若干所述皮碗为橡胶材质的碗型结构，且皮碗的外径与泵槽的内壁间为过盈配合。
所述混料槽顶面上设有旋转轴承套设于混料轴外侧。
所述出料口以及补料口与一对所述法兰盘间风别设有若干对拉螺栓相互连接。
所述连杆端部设有套孔套设于短柱上，所述短柱上螺纹连接有固定板。
一种煤矿采空区注浆填充装置的使用方法，包括以下步骤：步骤S1、场地平整，步骤S2、连接设备，步骤S3、调试设备，步骤S4、混料灌注，步骤S5、补料；
步骤S1：将场地平整到可以放置底座的面积，并且修筑相应的便道，将底座放置于场地上；
步骤S2：将储存罐、混料槽以及泵压机构依次安装于底座上，且将连接管以及补料管连接于储料罐、混料槽以及泵压机构的壳体之间，将总出料管的端部与灌注口连接；
步骤S3：分别调试柱塞泵以及流量监测计、截止阀以及混料电机和驱动电机；
步骤S4：将物料通过配料口以及进水管通入混料机构内，而后通过混料机构混料注入储存罐，而后通过泵压机构注入灌注口；
步骤S5：通过混料机构进行物料混搅，在注入过程中向储存罐内补充物料。
利用本发明的技术方案制作的该煤矿采空区注浆填充装置，采用泵压机构作为灌注的动力，利用密封的皮碗在水平方向的滑动实现改变腔室压力的目的，多个泵槽的配合实现物料的灌注，而通过这种方式实现持续的灌注，而通过传输机构与混料机构的配合持续对储存罐进行持续的补料，配合设定的填充方法，能够有效提高设备的运作效率，延长各个设备的使用寿命。
附图说明
图1为本发明所述一种煤矿采空区注浆填充装置及方法的主视结构示意图。
图2为本发明所述一种煤矿采空区注浆填充装置及方法的俯视结构示意图。
图3为本发明所述一种煤矿采空区注浆填充装置及方法的泵压机构剖视结构示意图。
图4为本发明所述一种煤矿采空区注浆填充装置及方法的混料机构剖视结构示意图。
图5为本发明图2所述一种煤矿采空区注浆填充装置及方法的局部放大结构示意图。
图中：1、底座；2、储存罐；3、壳体；4、泵槽；5、往复推杆；6、皮碗；7、进料管；8、分出料管；9、总出料管；10、补料管；11、混料槽；12、配料口；13、进水管；14、混料电机；15、混料轴；16、搅拌叶；17、出料口；18、补料口；19、连接管；20、法兰盘；21、柱塞泵；22、流量监测计；23、压力表；24、截断阀；25、限位块；26、驱动电机；27、驱动轮；28、短柱；29、连杆；30、紧固螺栓；31、旋转轴承；32、对拉螺栓；33、固定板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1-5所示，一种煤矿采空区注浆填充装置，包括底座1、储存罐2、混料机构、传输机构以及泵压机构，所述储存罐2固定于底座1上，所述储存罐2采用卧式安装，所述混料机构安装于储存罐2一侧，所述混料机构与储存罐2之间设有传输机构，所述底座1上且与储存罐2端部连接有泵压机构；所述泵压机构包括：壳体3、若干泵槽4、若干往复推杆5、若干皮碗6、若干进料管7、若干分出料管8、总出料管9以及补料管10；所述壳体3为矩形空腔结构，所述壳体3内设有通料仓，所述通料仓上方连通有若干泵槽4，若干所述往复推杆5安装于若干所述泵槽4内，若干所述往复推杆5的端部设有若干皮碗6，所述通料仓侧面设有若干进料管7，若干所述进料管7与通料仓顶面与若干泵槽4连通，若干所述进料管7上均设有上料单向阀，若干所述分出料管8安装于若干所述泵槽4顶端，若干所述分出料管8与总出料管9连通，若干所述分出料管8上设有若干出料单向阀，若干所述往复推杆5的末端连接有动力组件，所述壳体3与储存罐2的通料仓间设有补料管10相互连通；所述混料机构包括：混料槽11、配料口12、进水管13、混料电机14、混料轴15以及若干搅拌叶16；所述混料槽11安装于储存罐2一侧，所述混料槽11为立式的柱形罐体结构且顶端密封，所述混料槽11顶面上设有配料口12，所述配料口12一侧设有进水口，所述进水口上设有进水管13，所述混料电机14安装于混料槽11顶端，所述混料轴15活动安装于混料槽11内，所述混料轴15上环设有若干搅拌叶16，所述混料电机14的驱动端与混料轴15的顶端连接；所述传输机构包括：出料口17、补料口18、连接管19、一对法兰盘20、柱塞泵21、流量监测计22、压力表23以及截断阀24；所述混料罐底端设有出料口17，与之匹配的所述储存罐2底端设有补料口18，所述连接管19两端分别设有一对法兰盘20与出料口17以及补料口18连接，所述柱塞泵21安装于连接管19中段，所述连接管19上且位于柱塞泵21一侧设有流量监测计22以及压力表23，所述截断阀24安装于连接管19上且位于流量监测计22下游；所述动力组件包括：若干限位块25、若干驱动电机26、若干驱动轮27、短柱28以及连杆29；若干所述泵槽4内壁且位于若干所述往复推杆5外侧分别环设有若干限位块25，若干所述限位块25呈环形阵列包裹于往复推杆5外侧，若干所述驱动电机26分别安装于若干所述泵槽4的端部，若干所述驱动电机26的驱动端上分别设有若干驱动轮27，若干所述驱动轮27的侧面上均设有短柱28，所述短柱28与若干往复推杆5间活动连接有连杆29；所述泵槽4为上下对称安装的柱形空腔结构且连接处通过若干对紧固螺栓30连接；若干所述皮碗6为橡胶材质的碗型结构，且皮碗6的外径与泵槽4的内壁间为过盈配合；所述混料槽11顶面上设有旋转轴承31套设于混料轴15外侧；所述出料口17以及补料口18与一对所述法兰盘20间风别设有若干对拉螺栓32相互连接；所述连杆29端部设有套孔套设于短柱28上，所述短柱28上螺纹连接有固定板33；一种煤矿采空区注浆填充装置的使用方法，包括以下步骤：步骤S1、场地平整，步骤S2、连接设备，步骤S3、调试设备，步骤S4、混料灌注，步骤S5、补料；步骤S1：将场地平整到可以放置底座1的面积，并且修筑相应的便道，将底座1放置于场地上；步骤S2：将储存罐2、混料槽11以及泵压机构依次安装于底座1上，且将连接管19以及补料管10连接于储料罐、混料槽11以及泵压机构的壳体3之间，将总出料管9的端部与灌注口连接；步骤S3：分别调试柱塞泵21以及流量监测计22、截止阀以及混料电机14和驱动电机26；步骤S4：将物料通过配料口12以及进水管13通入混料机构内，而后通过混料机构混料注入储存罐2，而后通过泵压机构注入灌注口；步骤S5：通过混料机构进行物料混搅，在注入过程中向储存罐2内补充物料。
本实施方案的特点为，包括底座1、储存罐2、混料机构、传输机构以及泵压机构，储存罐2固定于底座1上，储存罐2采用卧式安装，混料机构安装于储存罐2一侧，混料机构与储存罐2之间设有传输机构，底座1上且与储存罐2端部连接有泵压机构；泵压机构包括：壳体3、若干泵槽4、若干往复推杆5、若干皮碗6、若干进料管7、若干分出料管8、总出料管9以及补料管10；壳体3为矩形空腔结构，壳体3内设有通料仓，通料仓上方连通有若干泵槽4，若干往复推杆5安装于若干泵槽4内，若干往复推杆5的端部设有若干皮碗6，通料仓侧面设有若干进料管7，若干进料管7与通料仓顶面与若干泵槽4连通，若干进料管7上均设有上料单向阀，若干分出料管8安装于若干泵槽4顶端，若干分出料管8与总出料管9连通，若干分出料管8上设有若干出料单向阀，若干往复推杆5的末端连接有动力组件，壳体3与储存罐2的通料仓间设有补料管10相互连通；该煤矿采空区注浆填充装置，采用泵压机构作为灌注的动力，利用密封的皮碗在水平方向的滑动实现改变腔室压力的目的，多个泵槽的配合实现物料的灌注，而通过这种方式实现持续的灌注，而通过传输机构与混料机构的配合持续对储存罐进行持续的补料，配合设定的填充方法，能够有效提高设备的运作效率，延长各个设备的使用寿命。
通过本领域人员，将本案中所有电气件与其适配的电源通过导线进行连接，并且应该根据实际情况，选择合适的控制器，以满足控制需求，具体连接以及控制顺序，应参考下述工作原理中，各电气件之间先后工作顺序完成电性连接，其详细连接手段，为本领域公知技术，下述主要介绍工作原理以及过程，不在对电气控制做说明。
实施例：根据说明书附图1-5可知，本案为一种煤矿采空区注浆填充装置，包括底座1、储存罐2、混料机构、传输机构以及泵压机构，储存罐2固定于底座1上，储存罐2采用卧式安装，混料机构安装于储存罐2一侧，混料机构与储存罐2之间设有传输机构，底座1上且与储存罐2端部连接有泵压机构，在具体实施过程中，该填充装置的使用方法，将场地平整到可以放置底座1的面积，并且修筑相应的便道，将底座1放置于场地上，将储存罐2、混料槽11以及泵压机构依次安装于底座1上，且将连接管19以及补料管10连接于储料罐、混料槽11以及泵压机构的壳体3之间，将总出料管9的端部与灌注口连接，分别调试柱塞泵21以及流量监测计22、截止阀以及混料电机14和驱动电机26，通过混料机构进行物料混搅，在注入过程中向储存罐2内补充物料；
根据说明书附图1-5可知，上述泵压机构包括：壳体3、若干泵槽4、若干往复推杆5、若干皮碗6、若干进料管7、若干分出料管8、总出料管9以及补料管10，其连接关系以及位置关系如下；
壳体3为矩形空腔结构，壳体3内设有通料仓，通料仓上方连通有若干泵槽4，若干往复推杆5安装于若干泵槽4内，若干往复推杆5的端部设有若干皮碗6，通料仓侧面设有若干进料管7，若干进料管7与通料仓顶面与若干泵槽4连通，若干进料管7上均设有上料单向阀，若干分出料管8安装于若干泵槽4顶端，若干分出料管8与总出料管9连通，若干分出料管8上设有若干出料单向阀，若干往复推杆5的末端连接有动力组件，壳体3与储存罐2的通料仓间设有补料管10相互连通；
在具体实施过程中，利用补料管10将储存罐2内储存的物料将物料利用虹吸原理导入通料仓内，通料仓上方的泵槽4采用柱形空腔结构，泵槽4为上下对称安装的柱形空腔结构且连接处通过若干对紧固螺栓30连接，泵槽4通过动力组件反复交替的运作，带动若干往复推杆5前后交替运作，往复推杆5交替在泵槽4伸缩运动，往复推杆5推动皮碗6在泵槽4内滑动，若干皮碗6为橡胶材质的碗型结构，且皮碗6的外径与泵槽4的内壁间为过盈配合，当往复推杆5向后运动，带动皮碗6向后拉增大泵槽4与皮碗6间密封的空间，降低气压，使得若干进料管7的上料单向阀开启，将物料吸入补料管10，再经过动力组件的反向动作将往复推杆5推出，将皮碗6推出，利用皮碗6挤压泵槽4的端部，将物料从分出料管8挤出，多组往复推杆5的交替运作将物料从总出料管9从分出料管8中抽出，进而将物料进行持续供给；
动力组件包括：若干限位块25、若干驱动电机26、若干驱动轮27、短柱28以及连杆29；
若干泵槽4内壁且位于若干往复推杆5外侧分别环设有若干限位块25，若干限位块25呈环形阵列包裹于往复推杆5外侧，若干驱动电机26分别安装于若干泵槽4的端部，若干驱动电机26的驱动端上分别设有若干驱动轮27，若干驱动轮27的侧面上均设有短柱28，短柱28与若干往复推杆5间活动连接有连杆29；
在具体实施过程中，连杆29端部设有套孔套设于短柱28上，短柱28上螺纹连接有固定板33，利用固定板33限位连杆29，利用限位块25对往复推杆5进行限位，使限位推杆重复直线运动，通过驱动电机26对驱动轮27进行驱动，短柱28做水平面内的圆周运动与连杆29联动，进而使得推杆在直线方向往复运动；
根据说明书附图1-5可知，上述混料机构包括：混料槽11、配料口12、进水管13、混料电机14、混料轴15以及若干搅拌叶16，其连接关系以及位置关系如下；
混料槽11安装于储存罐2一侧，混料槽11为立式的柱形罐体结构且顶端密封，混料槽11顶面上设有配料口12，配料口12一侧设有进水口，进水口上设有进水管13，混料电机14安装于混料槽11顶端，混料轴15活动安装于混料槽11内，混料轴15上环设有若干搅拌叶16，混料电机14的驱动端与混料轴15的顶端连接；
在具体实施过程中，通过混料槽11作为容器以配料口12作为固体物料的添加口，以进水管13作为进水口，以混料电机14作为动力，驱动混料轴15带动搅拌叶16在混料槽11内转动，进而对物料进行搅拌混搅，混料槽11顶面上设有旋转轴承31套设于混料轴15外侧，以旋转轴承31减少混料轴15的阻力，并且将物料通过传输机构补充给储存罐2作为储存；
根据说明书附图1-5可知，上述传输机构包括：出料口17、补料口18、连接管19、一对法兰盘20、柱塞泵21、流量监测计22、压力表23以及截断阀24，其连接关系以及位置关系如下；
混料罐底端设有出料口17，与之匹配的储存罐2底端设有补料口18，连接管19两端分别设有一对法兰盘20与出料口17以及补料口18连接，柱塞泵21安装于连接管19中段，连接管19上且位于柱塞泵21一侧设有流量监测计22以及压力表23，截断阀24安装于连接管19上且位于流量监测计22下游；
在具体实施过程中，出料口17以及补料口18与一对法兰盘20间风别设有若干对拉螺栓32相互连接，当物料通过混料槽11搅拌混料后，从出料口17进入连接管19，而后从连接管19通过柱塞泵21的抽取，柱塞泵21将物料抽入经过补料口18进入储存罐2，连接管19上设有流量检测计以及压力表23对物料进行计量以及检测，通过截断阀24控制开关，从而可以在物料进行灌注的同时进行补充；
综上所述总体可知，该煤矿采空区注浆填充装置，采用泵压机构作为灌注的动力，利用密封的皮碗6在水平方向的滑动实现改变腔室压力的目的，多个泵槽4的配合实现物料的灌注，而通过这种方式实现持续的灌注，而通过传输机构与混料机构的配合持续对储存罐2进行持续的补料，配合设定的填充方法，能够有效提高设备的运作效率，延长各个设备的使用寿命。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种煤矿采空区注浆填充装置，包括底座(1)、储存罐(2)、混料机构、传输机构以及泵压机构，其特征在于，所述储存罐(2)固定于底座(1)上，所述储存罐(2)采用卧式安装，所述混料机构安装于储存罐(2)一侧，所述混料机构与储存罐(2)之间设有传输机构，所述底座(1)上且与储存罐(2)端部连接有泵压机构；所述泵压机构包括：壳体(3)、若干泵槽(4)、若干往复推杆(5)、若干皮碗(6)、若干进料管(7)、若干分出料管(8)、总出料管(9)以及补料管(10)；所述壳体(3)为矩形空腔结构，所述壳体(3)内设有通料仓，所述通料仓上方连通有若干泵槽(4)，若干所述往复推杆(5)安装于若干所述泵槽(4)内，若干所述往复推杆(5)的端部设有若干皮碗(6)，所述通料仓侧面设有若干进料管(7)，若干所述进料管(7)与通料仓顶面与若干泵槽(4)连通，若干所述进料管(7)上均设有上料单向阀，若干所述分出料管(8)安装于若干所述泵槽(4)顶端，若干所述分出料管(8)与总出料管(9)连通，若干所述分出料管(8)上设有若干出料单向阀，若干所述往复推杆(5)的末端连接有动力组件，所述壳体(3)与储存罐(2)的通料仓间设有补料管(10)相互连通；
所述动力组件包括：若干限位块(25)、若干驱动电机(26)、若干驱动轮(27)、短柱(28)以及连杆(29)；若干所述泵槽(4)内壁且位于若干所述往复推杆(5)外侧分别环设有若干限位块(25)，若干所述限位块(25)呈环形阵列包裹于往复推杆(5)外侧，若干所述驱动电机(26)分别安装于若干所述泵槽(4)的端部，若干所述驱动电机(26)的驱动端上分别设有若干驱动轮(27)，若干所述驱动轮(27)的侧面上均设有短柱(28)，所述短柱(28)与若干往复推杆(5)间活动连接有连杆(29)；
所述泵槽(4)为上下对称安装的柱形空腔结构且连接处通过若干对紧固螺栓(30)连接；
若干所述皮碗(6)为橡胶材质的碗型结构，且皮碗(6)的外径与泵槽(4)的内壁间为过盈配合；
所述混料机构包括：混料槽(11)、配料口(12)、进水管(13)、混料电机(14)、混料轴(15)以及若干搅拌叶(16)；所述混料槽(11)安装于储存罐(2)一侧，所述混料槽(11)为立式的柱形罐体结构且顶端密封，所述混料槽(11)顶面上设有配料口(12)，所述配料口(12)一侧设有进水口，所述进水口上设有进水管(13)，所述混料电机(14)安装于混料槽(11)顶端，所述混料轴(15)活动安装于混料槽(11)内，所述混料轴(15)上环设有若干搅拌叶(16)，所述混料电机(14)的驱动端与混料轴(15)的顶端连接；
所述传输机构包括：出料口(17)、补料口(18)、连接管(19)、一对法兰盘(20)、柱塞泵(21)、流量监测计(22)、压力表(23)以及截断阀(24)；所述混料槽底端设有出料口(17)，与之匹配的所述储存罐(2)底端设有补料口(18)，所述连接管(19)两端分别设有一对法兰盘(20)与出料口(17)以及补料口(18)连接，所述柱塞泵(21)安装于连接管(19)中段，所述连接管(19)上且位于柱塞泵(21)一侧设有流量监测计(22)以及压力表(23)，所述截断阀(24)安装于连接管(19)上且位于流量监测计(22)下游；
所述混料槽(11)顶面上设有旋转轴承(31)套设于混料轴(15)外侧；
所述出料口(17)以及补料口(18)与一对所述法兰盘(20)间分别设有若干对拉螺栓(32)相互连接；
所述连杆(29)端部设有套孔套设于短柱(28)上，所述短柱(28)上螺纹连接有固定板(33)。
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