CN112517204A - 一种高潜水位地区土壤复垦装置及其复垦方法 - Google Patents

一种高潜水位地区土壤复垦装置及其复垦方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高潜水位地区土壤复垦装置，包括进料箱、粉碎箱、滑块、输送结构和传动架，所述进料箱呈矩形箱状结构，所述进料箱的中段处设置有圆筒状的放置腔，放置腔底部处等距开设有若干组排料口，放置腔内部等距固定有若干组第二粉碎刀，所述进料箱的一侧边中段处安装有转动电机，所述转动电机的机轴前端伸入到放置腔内，且伸入到固定有转动辊，所述粉碎箱的一侧边上安装有输送结构，且滤网的最底部处与输送结构连通，所述粉碎箱底部处设置有出渣口，所述粉碎箱底部四角垂直固定有四组支撑腿，四组支撑腿之间设置有传动架，所述传动架上设置有输送带，所述传动架的中段处设置有吸附结构。

Description

一种高潜水位地区土壤复垦装置及其复垦方法
技术领域
本发明属于土壤复垦技术领域，具体涉及一种高潜水位地区土壤复垦装置，还涉及一种高潜水位地区土壤复垦方法。
背景技术
煤矿是人类在富含煤炭的矿区开采煤炭资源的区域，一般分为井工煤矿和露天煤矿。当煤层离地表远时，一般选择向地下开掘巷道采掘煤炭，此为井工煤矿。当煤层距地表的距离很近时，一般选择直接剥离地表土层挖掘煤炭，此为露天煤矿，近年来利用煤矿废弃物如煤矸石等进行采煤沉陷区的充填复垦，可以缓解大量煤矿废弃物堆积、压占土地的环境问题，是恢复矿区耕地的有效途径，合理利用煤矸石和粉煤灰，减小其对周边环境的污染，从而改善矿山生态环境已成为研究者关注的重点，使用煤矸石作为充填塌陷土地的介质，有利于减小土壤的消耗和矸石堆积对环境造成的影响，这为合理利用煤矸石提供了有效途径。
现有的高潜水位地区土壤复垦装置，不能将煤矸石粉碎到指定的直径并回填，进而易造成煤矸石间隙之间较大的造成水土流失较为严重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高潜水位地区土壤复垦装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高潜水位地区土壤复垦装置，包括进料箱、粉碎箱、滑块、输送结构和传动架，所述进料箱呈矩形箱状结构，所述进料箱的中段处设置有圆筒状的放置腔，放置腔底部处等距开设有若干组排料口，放置腔内部等距固定有若干组第二粉碎刀，所述进料箱的一侧边中段处安装有转动电机，所述转动电机的机轴前端伸入到放置腔内，且伸入到固定有转动辊，所述转动辊上等距固定有若干组与第二粉碎刀配合的第一粉碎刀，所述粉碎箱呈矩形箱状结构，且粉碎箱顶部与转动辊底部连通，所述粉碎箱内部开设有粉碎腔，且粉碎腔自上而下依次设置有布料板和收集框，所述粉碎箱对应收集框的下方对称开设有两组滑腔，一组滑腔内部对称滑动设置有两组滑块，对称的两组所述滑块之间转动设置有一组粉碎辊，所述粉碎箱内部设置有辅助滑块调节的调节结构，所述粉碎辊的下方倾斜固定有滤网，所述粉碎箱的一侧边上安装有输送结构，且滤网的最底部处与输送结构连通，所述粉碎箱底部处设置有出渣口，出渣口处固定有十字形的安装架，安装架上开设有若干组排出口，安装架底部中心处安装有搅拌电机，所述搅拌电机的机轴前端伸入到粉碎腔内，且机轴上固定有若干组搅拌杆，所述粉碎箱的外侧边且对应滤网下方设置有进料漏斗，进料漏斗处插接安装有插接板，出渣口底部处固定有导料筒，所述粉碎箱底部四角垂直固定有四组支撑腿，四组支撑腿之间设置有传动架，所述传动架上设置有输送带，所述传动架的中段处设置有吸附结构。
优选的，所述调节结构包括调节盘、链条和调节杆，所述调节杆设置有两组，且分别转动设置在两组滑腔中，所述调节杆横向贯穿滑块，所述调节杆的一端均固定有调节盘，两组所述调节盘之间通过链条进行传动，一组所述调节盘远离调节杆的一侧边上安装有带动粉碎箱转动的调节电机。
优选的，所述调节杆上对称开设有两组螺旋方向相反的螺纹，所述调节杆与滑块之间螺纹配合。
优选的，所述输送结构包括输送筒、输送电机和集料筒，所述集料筒固定在进料箱的一侧边上且内部开设有容纳腔，所述滤网的一端伸入到集料筒内部，所述集料筒内部设置有输送腔，所述集料筒顶部中心处固定有输送筒，所述输送筒顶部处安装有输送电机，所述输送电机的机轴前端安装有输送杆，所述输送杆伸入到输送筒内部，所述输送杆上设置有螺纹状的输送叶，所述输送筒的一段伸入到集料筒内部，且输送筒顶部处倾斜固定有斜道。
优选的，所述吸附结构包括吸附盒、传动带和传动辊，所述吸附盒呈矩形箱状结构，所述吸附盒内部开设有吸附腔，吸附腔的两端对称转动设置有两组传动辊，两组所述传动辊上套设安装有传动带，吸附腔内对应所述输送带的正上方设置有电磁铁，且电磁铁底部贴合在传动带的内侧边上，吸附腔的一侧设置有排出口，排出口处倾斜固定有刮除板，所述刮除板顶部贴合在传动带顶部处。
一种高潜水位地区土壤复垦方法，包括以下步骤：
S1、通过装置中的第一粉碎刀和第二粉碎刀并结合两组粉碎辊对煤矸石块进行多级粉碎，并通过搅拌电机和搅拌杆对粉碎后的煤矸石添加粉煤灰，并进行混合搅拌处理，粉碎混合成所需的填充基质，粒径较大的煤矸石块以及粉煤灰填充基质对高潜水位地区采煤沉陷区进行初步填充，填充基质初步填充完毕后，进行初步的覆土处理；
S2、在一次覆土处理完毕后，再通过更小直径的煤矸石和粉煤灰填充基质对采煤沉陷区进行二次填充，并在二次填充完毕后再进行二次覆土处理。
优选的，所述S1中的一次填充基质中煤矸石块的直径大于5cm的占一次填充基质中的50％，所述煤矸石与粉煤灰的体积比范围为4:6-3:7，所述S1中的第一次覆土厚度高出一次填充基质10cm。
优选的，所述S2中的二次填充基质中煤矸石和粉煤灰的直径小于3cm的占二次填充基质中的70％-90％，所述S2中的二次覆土厚度高出二次填充基质15cm。
本发明的技术效果和优点：该高潜水位地区土壤复垦装置及其复垦方法，通过设置的转动电机、转动辊、第一粉碎刀、第二粉碎刀和粉碎箱中粉碎辊和伺服电机之间的配合，可以在煤矸石复垦填充前将煤矸石块粉碎到指定的直径，进而适应不同的生产需求，通过设置的调节结构，调节结构中的调节电机、调节盘、链条、调节杆之间的配合，可以根据需要对煤矸石块的粉碎直径进行很好的调整，通过设置吸附结构，吸附结构中的传动带、传动辊、电磁铁、刮除板可以对煤矸石块或粉碎块中的金属块状杂质进行很好的吸附，通过设置的输送结构，输送结构中的输送杆、输送叶、输送筒、输送电机、集料筒之间的配合，可以在粉碎后对不合格的产品进行再次输送粉碎，避免人工再次送料进行粉碎，同时通过多级交错填充覆土和填充介质可以保证土壤的整体透气性以及保水保湿能力，能有效避免水土流失。该高潜水位地区土壤复垦装置及其复垦方法，设计合理，能将煤矸石粉碎到指定的直径，并能在复垦时保证土壤填充后的整体透气性以及保水保湿能力，适合推广使用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明调节结构的结构示意图；
图3为本发明粉碎箱的剖视图；
图4为本发明进料箱的剖视图；
图5为本发明吸附结构的剖视图；
图6为本发明第一粉碎刀的结构示意图；
图7为本发明不同比例试验样品的饱和含水量和土壤有效水柱状图；
图8为本发明不同比例试验样品的导气率柱状图；
图9为本发明不同比例试验样品的饱和导水率柱状图。
图中：1进料箱、2转动电机、3转动辊、4第一粉碎刀、5第二粉碎刀、6粉碎箱、61搅拌杆、62搅拌电机、7滑块、8粉碎辊、9调节结构、10调节电机、11调节盘、12链条、13调节杆、14滤网、15输送结构、16输送杆、17输送叶、18输送筒、19输送电机、20集料筒、21传动架、22输送带、23吸附结构、231吸附盒、24传动带、25传动辊、26电磁铁、27刮除板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了如图1-9所示的一种高潜水位地区土壤复垦装置，包括进料箱1、粉碎箱6、滑块7、输送结构15和传动架21，所述进料箱1呈矩形箱状结构，所述进料箱1的中段处设置有圆筒状的放置腔，放置腔底部处等距开设有若干组排料口，放置腔内部等距固定有若干组第二粉碎刀5，所述进料箱1的一侧边中段处安装有转动电机2，所述转动电机2的机轴前端伸入到放置腔内，且伸入到固定有转动辊3，所述转动辊3上等距固定有若干组与第二粉碎刀5配合的第一粉碎刀4，所述粉碎箱6呈矩形箱状结构，且粉碎箱6顶部与转动辊3底部连通，所述粉碎箱6内部开设有粉碎腔，且粉碎腔自上而下依次设置有布料板和收集框，所述粉碎箱6对应收集框的下方对称开设有两组滑腔，一组滑腔内部对称滑动设置有两组滑块7，对称的两组所述滑块7之间转动设置有一组粉碎辊8，所述粉碎箱6内部设置有辅助滑块7调节的调节结构9，所述粉碎辊8的下方倾斜固定有滤网14，所述粉碎箱6的一侧边上安装有输送结构15，且滤网14的最底部处与输送结构15连通，所述粉碎箱6底部处设置有出渣口，出渣口处固定有十字形的安装架，安装架上开设有若干组排出口，安装架底部中心处安装有搅拌电机62，所述搅拌电机62的机轴前端伸入到粉碎腔内，且机轴上固定有若干组搅拌杆61，所述粉碎箱6的外侧边且对应滤网14下方设置有进料漏斗，进料漏斗处插接安装有插接板，出渣口底部处固定有导料筒，所述粉碎箱6底部四角垂直固定有四组支撑腿，四组支撑腿之间设置有传动架21，所述传动架21上设置有输送带22，所述传动架21的两端均转动设置有转辊，输送带22套设安装在转辊上，且传动架21的一侧边上设置有带动转辊转动的电机，所述传动架21的中段处设置有吸附结构23。
具体的，所述调节结构9包括调节盘11、链条12和调节杆13，所述调节结构9可以根据需要调节两组粉碎辊8之间的距离，进而根据需要粉碎处指定大小的石块，所述调节杆13设置有两组，且分别转动设置在两组滑腔中，所述调节杆13横向贯穿滑块7，所述调节杆13的一端均固定有调节盘11，两组所述调节盘11之间通过链条12进行传动，一组所述调节盘11远离调节杆13的一侧边上安装有带动粉碎箱6转动的调节电机10。
具体的，所述调节杆13上对称开设有两组螺旋方向相反的螺纹，所述调节杆13与滑块7之间螺纹配合。
具体的，所述输送结构15包括输送筒18、输送电机19和集料筒20，所述输送结构15可以对不合格的粒料进行输送再粉碎处理，避免人工继续对不合格的物料进行填充，所述集料筒20固定在进料箱1的一侧边上且内部开设有容纳腔，所述滤网14的一端伸入到集料筒20内部，所述集料筒20内部设置有输送腔，所述集料筒20顶部中心处固定有输送筒18，所述输送筒18顶部处安装有输送电机19，所述输送电机19的机轴前端安装有输送杆16，所述输送杆16伸入到输送筒18内部，所述输送杆16上设置有螺纹状的输送叶17，所述输送筒18的一段伸入到集料筒20内部，且输送筒18顶部处倾斜固定有斜道。
具体的，所述吸附结构23包括吸附盒231、传动带24和传动辊25，吸附结构23可以对煤矸石块中的金属块进行很好的吸附并清理，所述吸附盒231呈矩形箱状结构，所述吸附盒231的一侧边上安装有带动传动辊25转动的配合电机，所述吸附盒231内部开设有吸附腔，吸附腔的两端对称转动设置有两组传动辊25，两组所述传动辊25上套设安装有传动带24，吸附腔内对应所述输送带22的正上方设置有电磁铁26，且电磁铁26底部贴合在传动带24的内侧边上，吸附腔的一侧设置有排出口，排出口处倾斜固定有刮除板27，所述刮除板27顶部贴合在传动带24顶部处。
一种高潜水位地区土壤复垦方法，包括以下步骤：
S1、通过装置中的第一粉碎刀4和第二粉碎刀5并结合两组粉碎辊8对煤矸石块进行多级粉碎，并通过搅拌电机62和搅拌杆61对粉碎后的煤矸石添加粉煤灰，并进行混合搅拌处理，粉碎混合成所需的填充基质(有研究证明对煤矸石中添加粉煤灰可以减小煤矸石基质中重金属的浸出，减小对地下水的污染，同时添加粉煤灰可以提高煤矸石的水力学和导气率性质。使用煤矸石-粉煤灰混合充填模式可以使充填物的水力学和导气率性质更接近土壤)，粒径较大的煤矸石块以及粉煤灰填充基质对高潜水位地区采煤沉陷区进行初步填充，填充基质初步填充完毕后，进行初步的覆土处理；
S2、在一次覆土处理完毕后，再通过更小直径的煤矸石和粉煤灰填充基质对采煤沉陷区进行二次填充，并在二次填充完毕后再进行二次覆土处理。
具体的，所述S1中的一次填充基质中煤矸石块的直径大于5cm的占一次填充基质中的50％，所述煤矸石与粉煤灰的体积比范围为4:6-3:7(粉煤灰与煤矸石的水力特性与土壤存在较大差异，在实际充填应用中，使用粉煤灰充填塌陷区土地往往造成土地积水，土壤透气性差，影响植物根系呼吸，造成根系腐烂等问题，而使用煤矸石充填时，煤矸石极差的持水性会导致水分易流失，植物有效水含量范围极小，无法供给植物正常生长所需的水分，而粉煤灰-煤矸石混合物中矸灰比在3:7的样品的饱和含水量最接近土壤，同时具有较好的土壤有效水范围，如图7所示，不同矸灰比下粉煤灰-煤矸石混合物的导气率随粉煤灰掺入量的增加而减小，矸灰比7:3-9:1的混合物导气率对含水量的敏感度变化呈先低后高的变化，矸灰比1:9-6:4的混合物导气率随含水量变化则更加均匀，变化趋势更接近土壤，如图8所示，矸灰比4:6-3:7矸灰比的混合物饱和导水率较小，可以更好的减小渗滤液对地下水的影响，如图9所示。综上所述将煤矸石与粉煤灰的体积比范围确定为4:6-3:7)，所述S1中的第一次覆土厚度高出一次填充基质10cm。
具体的，所述S2中的二次填充基质中煤矸石和粉煤灰的直径小于3cm的占二次填充基质中的70％-90％，所述S2中的二次覆土厚度高出二次填充基质15cm。
工作原理，该高潜水位地区土壤复垦装置，工作时，当需要对煤矸石块进行粉碎时，将煤矸石块放置在进料箱1中，启动转动电机2，转动电机2转动时带动转动辊3转动，进而使第一粉碎刀4转动，第一粉碎刀4与第二粉碎刀5交错配合，进而对煤矸石块进行初步的粉碎处理，粉碎处理后的煤矸石块通过两组粉碎辊8进行二次粉碎，根据需要启动调节电机10，调节电机10带动调节盘11转动，并通过链条12带动两组调节杆13转动，调节杆13与滑块7之间螺纹配合，进而对两组粉碎辊8之间的距离进行很好的调整，进而粉碎处不同粒径的煤矸石块，在粉碎过厚通过滤网14进行过滤，过滤后的合理粒径的煤矸石块进行收集，并在收集一段时间后，通过进料漏斗向粉碎箱6内呈比例的添加粉煤灰，启动搅拌电机62，进而使搅拌杆61转动，进而对煤矸石块以及粉煤灰进行搅拌处理，搅拌一段时间后，开启电磁阀，过滤后的合格的粒径掉落到输送带22上，不合格的粒径的煤矸石粒通过输送结构15送入到上一级进行再次粉碎，掉落的煤矸石粒经过吸附结构23，通过电磁铁26对输送带22上经过的金属进行吸附，并在传动带24转动到刮除板27处时对金属块进行刮除清理。该高潜水位地区土壤复垦装置及其复垦方法，设计合理，能将煤矸石粉碎到指定的直径，并能在复垦时保证土壤填充后的整体透气性以及保水保湿能力，适合推广使用。
最后应说明的是：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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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)

1.一种高潜水位地区土壤复垦装置，包括进料箱(1)、粉碎箱(6)、滑块(7)、输送结构(15)和传动架(21)，其特征在于：所述进料箱(1)呈矩形箱状结构，所述进料箱(1)的中段处设置有圆筒状的放置腔，放置腔底部处等距开设有若干组排料口，放置腔内部等距固定有若干组第二粉碎刀(5)，所述进料箱(1)的一侧边中段处安装有转动电机(2)，所述转动电机(2)的机轴前端伸入到放置腔内，且伸入到固定有转动辊(3)，所述转动辊(3)上等距固定有若干组与第二粉碎刀(5)配合的第一粉碎刀(4)，所述粉碎箱(6)呈矩形箱状结构，且粉碎箱(6)顶部与转动辊(3)底部连通，所述粉碎箱(6)内部开设有粉碎腔，且粉碎腔自上而下依次设置有布料板和收集框，所述粉碎箱(6)对应收集框的下方对称开设有两组滑腔，一组滑腔内部对称滑动设置有两组滑块(7)，对称的两组所述滑块(7)之间转动设置有一组粉碎辊(8)，所述粉碎箱(6)内部设置有辅助滑块(7)调节的调节结构(9)，所述粉碎辊(8)的下方倾斜固定有滤网(14)，所述粉碎箱(6)的一侧边上安装有输送结构(15)，且滤网(14)的最底部处与输送结构(15)连通，所述粉碎箱(6)底部处设置有出渣口，出渣口处固定有十字形的安装架，安装架上开设有若干组排出口，安装架底部中心处安装有搅拌电机(62)，所述搅拌电机(62)的机轴前端伸入到粉碎腔内，且机轴上固定有若干组搅拌杆(61)，所述粉碎箱(6)的外侧边且对应滤网(14)下方设置有进料漏斗，进料漏斗处插接安装有插接板，出渣口底部处固定有导料筒，所述粉碎箱(6)底部四角垂直固定有四组支撑腿，四组支撑腿之间设置有传动架(21)，所述传动架(21)上设置有输送带(22)，所述传动架(21)的中段处设置有吸附结构(23)。
2.根据权利要求1所述的一种高潜水位地区土壤复垦装置，其特征在于：所述调节结构(9)包括调节盘(11)、链条(12)和调节杆(13)，所述调节杆(13)设置有两组，且分别转动设置在两组滑腔中，所述调节杆(13)横向贯穿滑块(7)，所述调节杆(13)的一端均固定有调节盘(11)，两组所述调节盘(11)之间通过链条(12)进行传动，一组所述调节盘(11)远离调节杆(13)的一侧边上安装有带动粉碎箱(6)转动的调节电机(10)。
3.根据权利要求2所述的一种高潜水位地区土壤复垦装置，其特征在于：所述调节杆(13)上对称开设有两组螺旋方向相反的螺纹，所述调节杆(13)与滑块(7)之间螺纹配合。
4.根据权利要求1所述的一种高潜水位地区土壤复垦装置，其特征在于：所述输送结构(15)包括输送筒(18)、输送电机(19)和集料筒(20)，所述集料筒(20)固定在进料箱(1)的一侧边上且内部开设有容纳腔，所述滤网(14)的一端伸入到集料筒(20)内部，所述集料筒(20)内部设置有输送腔，所述集料筒(20)顶部中心处固定有输送筒(18)，所述输送筒(18)顶部处安装有输送电机(19)，所述输送电机(19)的机轴前端安装有输送杆(16)，所述输送杆(16)伸入到输送筒(18)内部，所述输送杆(16)上设置有螺纹状的输送叶(17)，所述输送筒(18)的一段伸入到集料筒(20)内部，且输送筒(18)顶部处倾斜固定有斜道。
5.根据权利要求1所述的一种高潜水位地区土壤复垦装置，其特征在于：所述吸附结构(23)包括吸附盒(231)、传动带(24)和传动辊(25)，所述吸附盒(231)呈矩形箱状结构，所述吸附盒(231)内部开设有吸附腔，吸附腔的两端对称转动设置有两组传动辊(25)，两组所述传动辊(25)上套设安装有传动带(24)，吸附腔内对应所述输送带(22)的正上方设置有电磁铁(26)，且电磁铁(26)底部贴合在传动带(24)的内侧边上，吸附腔的一侧设置有排出口，排出口处倾斜固定有刮除板(27)，所述刮除板(27)顶部贴合在传动带(24)顶部处。
6.一种高潜水位地区土壤复垦方法，其用于根据权利要求1-5任一项所述的高潜水位地区土壤复垦装置，其特征在于，包括以下步骤：
S1、通过装置中的第一粉碎刀(4)和第二粉碎刀(5)并结合两组粉碎辊(8)对煤矸石块进行多级粉碎，并通过搅拌电机(62)和搅拌杆(61)对粉碎后的煤矸石添加粉煤灰，并进行混合搅拌处理，粉碎混合成所需的填充基质，粒径较大的煤矸石块以及粉煤灰填充基质对高潜水位地区采煤沉陷区进行初步填充，填充基质初步填充完毕后，进行初步的覆土处理；
S2、在一次覆土处理完毕后，再通过更小直径的煤矸石和粉煤灰填充基质对采煤沉陷区进行二次填充，并在二次填充完毕后再进行二次覆土处理。
7.根据权利要求6所述的一种高潜水位地区土壤复垦方法，其特征在于：所述S1中的一次填充基质中煤矸石块的直径大于5cm的占一次填充基质中的50％，所述煤矸石与粉煤灰的体积比范围为4:6-3:7，所述S1中的第一次覆土厚度高出一次填充基质10cm。
8.根据权利要求6所述的一种高潜水位地区土壤复垦方法，其特征在于：所述S2中的二次填充基质中煤矸石和粉煤灰的直径小于3cm的占二次填充基质中的70％-90％，所述S2中的二次覆土厚度高出二次填充基质15cm。
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