CN114735497B - 一种煤矿固体物料高效均匀充填装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矿固体物料高效均匀充填装置，包括底板、支撑结构、由支撑结构支撑的运动轨道、沿运动轨道运动的运料小车组件，运动轨道分为上下两层轨道，上层轨道和下层轨道的端部通过半圆弧轨道连接；上层轨道从起始位置到终止位置分别分为上料区、均匀布料区和回正区，运料小车组件在上料区装满物料，运料小车组件沿均匀布料区运动时，其逐渐倾斜把装载的物料均匀的倾倒在采空区；运料小车组件沿回正区运动时，其方向逐渐恢复水平；半圆弧轨道的内侧安装有用于带动运料小车组件运动的驱动机构。本发明的均匀充填装置可以把煤矸石等固体充填物以均匀的布撒状态高效的回填到采空区，同时在工作过程中自动化程度高，减少人工劳动强度。

Description

一种煤矿固体物料高效均匀充填装置

技术领域

本发明属于煤矿开采的技术领域，尤其涉及一种煤矿固体物料高效均匀充填装置。

背景技术

我国是煤炭生产大国，每年采煤量巨大，带来了煤矸石堆积和地表塌陷等问题。为了控制和减轻地表塌陷，采用固体物料充填开采法可以有效的减小岩层移动与地表下沉，同时利用煤矸石回填可以有效减小煤矸石堆积带来的环境污染。但当前大部分煤矿回填装置采用半流体作为回填物料，不能有效利用废弃的煤矸石，填充物料需要单独制备。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种煤矿固体物料高效均匀充填装置，结构紧凑，工作效率高，可以把煤矸石等固体充填物以均匀的布撒状态高效的回填到采空区，同时在工作过程中自动化程度高，减少人工劳动强度。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：本发明提供一种煤矿固体物料高效均匀充填装置，包括底板、与所述底板固定连接并竖直向上设置的支撑结构、由所述支撑结构支撑的运动轨道、沿所述运动轨道运动的运料小车组件，所述运动轨道分为上下两层轨道，上层轨道和下层轨道的端部通过半圆弧轨道连接；所述上层轨道从起始位置到终止位置分别分为上料区、均匀布料区和回正区，所述上层轨道呈空间螺旋结构，所述运料小车组件在上料区装满物料，运料小车组件沿均匀布料区运动时，其逐渐倾斜把装载的物料均匀的倾倒在采空区；运料小车组件沿回正区运动时，其方向逐渐恢复水平；所述运料小车组件包括运料小车车体、位于所述运料小车车体底部的车轮机构、与所述车轮机构连接的链条组件，所述链条组件通过车轮机构将多个运料小车车体沿运动轨道依次串联起来；所述半圆弧轨道的内侧安装有用于带动运料小车组件运动的驱动机构，该驱动机构包括由液压马达带动进行转动的驱动链轮，所述驱动链轮交替与所述车轮机构及链条组件啮合带动运料小车组件沿运动轨道运动。

进一步的，所述车轮机构包括运料小车轮轴和转动安装在所述运料小车轮轴中间位置的车轮，所述驱动链轮的外圆周面上具有均匀分布的链轮轮齿，所述链轮轮齿与所述运料小车轮轴的端部啮合并将驱动链轮的动力传递给运料小车车体。

进一步的，所述链条组件包括与位于运料小车车体前侧的运料小车轮轴连接的链条片、通过链条连接销轴与所述链条片连接的链条节，所述链条节的另一端与相邻的运料小车车体后侧的运料小车轮轴连接；所述链轮轮齿与所述链条连接销轴的端部啮合并将驱动链轮的动力传递给运料小车车体。

可选的，所述驱动链轮具有链轮过链槽，所述链轮过链槽的宽度大于所述链条片、链条节和车轮的宽度，其深度大于所述链条片、链条节和车轮的半径。

进一步的，所述运动轨道包括导向轨道、与所述导向轨道平行且位于导向轨道的背向所述运料小车组件一侧的运料小车轨道，所述运料小车车体底部的车轮滚动连接在运料小车轨道上；所述运料小车车体两侧面的中间位置形成有向外凸出的运料小车导向轮，所述导向轨道的两侧板的内侧开有沿导向轨道延伸的导向槽，所述运料小车导向轮嵌合在所述导向槽中，用于为运料小车组件提供导向和支撑。

可选的，所述上料区中于所述运动轨道的上方设有进料斗，所述进料斗由进料斗支架提供支撑。

由上，本发明的煤矿固体物料高效均匀充填装置可以把煤矸石等固体充填物以均匀的布撒状态高效的回填到采空区，同时在工作过程中自动化程度高，减少人工劳动强度；在充填过程中，只需把回填物料用传送带输送至上料区，物料会自动掉落到循环运转的布料小车中，布料小车在驱动链轮的驱动下沿着特定曲线的轨道移动，在移动到下料区间，沿着轨道曲线逐渐翻转，从而实现在布料区均匀地把填充物布撒到回填区；退出回填区后布料小车随着轨道曲线运行方向回正，随驱动链轮进入传送系统下方的回程区，在链轮的带动下再次进入上料区，循环往复运行，实现高效而均匀的回填物料。该填充装置结构紧凑，工作效率高，固体物料布撒均匀，并至少具备如下有意效果：

1、可以解放高强度的人工回填劳动，为回填提高效率降低成本。

2、通过在空间上布置均匀布料轨道实现恒流速倾倒，使得回填工作可以在自动化的情况下达到良好均匀的回填效果。

3、采用创新的链轮和运料小车轮轴设计，使得链轮可以直接高效的驱动链条和运料小车轮轴进行传递动力，使得结构布局紧凑，占用空间小。

4、创新的采用了运行轨道和导向槽配合，使得运料小车可以运行流畅，始终保持与轨道平行，承载能力强。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1为本发明的煤矿固体物料高效均匀充填装置的结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为本发明的煤矿固体物料高效均匀充填装置的装置主体的结构示意图，其中(a)为主视图，(b)为侧视图；

图4为本发明的运料小车轨道的结构示意图；

图5为本发明的运料小车组件的结构示意图；

图6为本发明的运料小车组件的仰视图；

图7为在图5中去掉链条组件后的结构示意图；

图8为图7的侧视图；

图9为本发明的链条组件的结构示意图；

图10为图9的俯视图；

图11为本发明的驱动链轮的结构示意图；

图12为图11的侧视图；

图13为本发明的液压马达和驱动轴的连接示意图；

图14为图13的侧视图；

图15为本发明的功能区的示意图；

图16为本发明的上料区的结构示意图；

图17为本发明的均匀布料区的结构示意图；

图18为本发明的回正区的结构示意图。

其中，1-底板、2-支撑结构、3-驱动链轮、4-进料斗、5-运料小车组件、6-运料小车轨道、7-链轮支架、8-导向轨道、9-驱动机构、10-进料斗支架、11-移动连接环、12-车轮机构、13-运料小车车体；14-运料小车导向轮、15-运料小车轮轴、16-链条组件、17-链条片、18-链条连接销轴、19-链条节、20-链轮轮齿、21-链轮轴键槽、22-链轮过链槽、23-驱动轴、24-液压马达、25-驱动机构支座、26-匀速布料中的小车、27-回正中的运料小车。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。

如图1至18所示，本发明的煤矿固体物料高效均匀充填装置主要由底板1、支撑结构2、驱动链轮3、进料斗4、运料小车组件5、运料小车轨道6、链轮支架7、导向轨道8等组成，底板1在靠近采空区有若干连接销孔。底板1、支撑结构2、运动轨道构成煤矿高效均匀充填装置的主体框架，链轮支架7、驱动链轮3和液压马达24构成装置的动力机构，运料小车车体13、运料小车导向轮14、运料小车轮轴15、链条组件16构成运料小车组件5，运料小车导向轮14位于运料小车车体13两侧面的中间位置并向外凸出。运料小车轨道6、导向轨道8、支撑结构2构成运料小车组件5的运动轨道。链条组件16和运料小车轮轴15相连把多个运料小车车体13沿运动轨道依次串联起来，构成循环运动系统。

小车的运动轨道如图3、图4、图15至图18所示，轨道分为上下两层，上、下层轨道的端部通过半圆弧轨道连接，上层轨道从起始位置到终止位置分别分为上料区A、均匀布料区B和回正区C，运料小车在上料区A装载固体填充物料，与之相连的是均匀布料区B的渐变倾斜下料轨道，该段轨道的曲线在空间上逐渐偏转，在空间上形成恒流速倾倒系统，使得运料小车上的物料均匀布撒在回填区(采空区)，均匀布料区B与回正区C的交汇处的轨道与水平面之间偏角为95°，能够确保运料小车上的物料可以完全倾倒。

装置主体的结构如图3所示，底板1放置在地面，在底板1靠近采空区的侧面有移动连接环11，当需要移动整个装置时，通过若干液压缸拉动移动连接环11，从而实现装置的平移。支撑结构2的底端连接在底板1上，在高度方向依次和导向轨道8、运料小车轨道6连接，起到对其支撑作用。进料斗支架10连接在运动轨道的上料区A上，为运动轨道上方的进料斗4提供支撑。导向轨道8的上层轨道为空间螺旋结构，和同样为空间螺旋结构的运料小车轨道6的上层轨道平行，运料小车轨道6位于导向轨道8的背向运料小车组件5的一侧，导向轨道8的两侧板的内侧开有沿导向轨道8延伸的导向槽，工作时运料小车导向轮14嵌入其中，为运料小车组件5提供导向和支撑。

运料小车组件的结构如图5至图8所示，位于运料小车车体13底部的车轮机构12包括车轮和运料小车轮轴15，车轮转动安装在运料小车轮轴15的中间位置，运料小车轮轴15的作用是把车轮和运料小车车体13连接，车轮在运料小车运动过程中与运料小车轨道6滚动接触。运料小车车体13起到装载物料和连接车轮机构12、运料小车导向轮14的作用。运料小车导向轮14为内部含有轴承的轮子，与导向轨道8内部的导向槽配合，为运料小车组件5的运动提供导向和支撑。

运料小车组件5通过运料小车轮轴15和链条组件16的销轴孔配合，实现运料小车组件5的串联，多个运料小车车体13依次首尾串联构成一个循环运动系统，通过增、减运料小车组件5的数量可以实现运料系统长度的灵活调整，从而适应不同回填区的长度需求。

链条组件16的结构如图9和图10所示，由链条片17、链条连接销轴18、链条节19组成，其中链条片17为有两个孔的钢片，通过链条连接销轴18和链条节19连接形成链条组件16，链条片17的一端与位于运料小车车体前侧的运料小车轮轴15连接，其另一端与相邻的运料小车车体后侧的运料小车轮轴15连接。

驱动链轮3的结构如图11和图12所示，驱动链轮3的中心轴孔上含有链轮轴键槽21，驱动链轮3的外圆周面上具有均匀分布的链轮轮齿20，链轮轮齿20与链条连接销轴18、运料小车轮轴15的端部啮合并将驱动链轮3的动力传递给运料小车车体13，驱动链轮3交替和运料小车轮轴15、链条销轴18相啮合构成传动机构。驱动链轮3交替与车轮机构12的运料小车轮轴15及链条组件16的链条连接销轴18啮合带动运料小车组件5沿运动轨道运动。链轮轴键槽21和驱动轴23上的键配合输入扭矩带动链轮运转。驱动链轮3的链轮过链槽22的中间宽度大于链条片17、链条节19和车轮的宽度，链轮过链槽22的深度大于链条片17、链条节19和车轮的半径，避免了在啮合传动过程中的碰撞。

驱动机构9的结构如图13和图14所示，驱动轴23的中间和液压马达24连接，液压马达24的壳体和驱动机构支座25连接，驱动机构支座25通过底部的四个连接孔固定在支撑结构2上，从而固定整个动力机构。

下面，参照图1-18并结合上述结构特征的描述，对本发明的煤矿固体物料高效均匀充填装置的工作过程进行描述：

当煤矿高效均匀充填装置在煤矿井下组装完成后，通过传送带把煤矸石、河沙、卵石等填充物料输送到进料斗4中，启动液压马达24通过驱动轴23带动驱动链轮3旋转，驱动链轮3通过形成在驱动链轮3的圆周面上内凹的链轮轮齿20和链条连接销轴18以及运料小车轮轴15的两端突出轴部分啮合，带动运料小车组件5沿着运料小车轨道6循环运转。在运转过程中运料小车导向轮14在导向轨道8的导向槽中滚动，为运料小车提供导向和支撑。

填充物料通过传送带在上料区A通过进料斗4落入循环运动的运料小车组件5，运料小车在上料区A装满物料后，进入均匀布料区B，在均匀布料区B中，运料小车组件5沿着运料小车轨道6运动，逐渐倾斜实现在均匀布料区B把小车上装载的物料均匀的倾倒在采空区，当运料小车组件5的物料倾倒完毕后，运料小车组件5进入了回正区C，在回正区，运料小车组件5的方向逐渐恢复水平，之后运行到尾部的半圆弧轨道，运料小车组件5经过链轮进入到回程轨道(下层轨道)，运料小车组件5经回程轨道经过驱动链轮再次进入上料区A，如此循环往复实现对采空区的均匀回填。

以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种煤矿固体物料高效均匀充填装置，包括底板、与所述底板固定连接并竖直向上设置的支撑结构、由所述支撑结构支撑的运动轨道、沿所述运动轨道运动的运料小车组件，其特征在于，所述运动轨道分为上下两层轨道，上层轨道和下层轨道的端部通过半圆弧轨道连接；

所述上层轨道从起始位置到终止位置分别分为上料区、均匀布料区和回正区，所述上层轨道呈空间螺旋结构，所述运料小车组件在上料区装满物料，运料小车组件沿均匀布料区运动时，其逐渐倾斜把装载的物料均匀的倾倒在采空区；运料小车组件沿回正区运动时，其方向逐渐恢复水平；

所述运料小车组件包括运料小车车体、位于所述运料小车车体底部的车轮机构、与所述车轮机构连接的链条组件，所述链条组件通过车轮机构将多个运料小车车体沿运动轨道依次串联起来；

所述半圆弧轨道的内侧安装有用于带动运料小车组件运动的驱动机构，该驱动机构包括由液压马达带动进行转动的驱动链轮，所述驱动链轮交替与所述车轮机构及链条组件啮合带动运料小车组件沿运动轨道运动；

所述车轮机构包括运料小车轮轴和转动安装在所述运料小车轮轴中间位置的车轮，所述驱动链轮的外圆周面上具有均匀分布的链轮轮齿，所述链轮轮齿与所述运料小车轮轴的端部啮合并将驱动链轮的动力传递给运料小车车体；

所述链条组件包括与位于运料小车车体前侧的运料小车轮轴连接的链条片、通过链条连接销轴与所述链条片连接的链条节，所述链条节的另一端与相邻的运料小车车体后侧的运料小车轮轴连接；

所述链轮轮齿与所述链条连接销轴的端部啮合并将驱动链轮的动力传递给运料小车车体。

2.如权利要求1所述的煤矿固体物料高效均匀充填装置，其特征在于，所述驱动链轮具有链轮过链槽，所述链轮过链槽的宽度大于所述链条片、链条节和车轮的宽度，其深度大于所述链条片、链条节和车轮的半径。

3.如权利要求1所述的煤矿固体物料高效均匀充填装置，其特征在于，所述运动轨道包括导向轨道、与所述导向轨道平行且位于导向轨道的背向所述运料小车组件一侧的运料小车轨道，所述运料小车车体底部的车轮滚动连接在运料小车轨道上；

所述运料小车车体两侧面的中间位置形成有向外凸出的运料小车导向轮，所述导向轨道的两侧板的内侧开有沿导向轨道延伸的导向槽，所述运料小车导向轮嵌合在所述导向槽中，用于为运料小车组件提供导向和支撑。

4.如权利要求1所述的煤矿固体物料高效均匀充填装置，其特征在于，所述上料区中于所述运动轨道的上方设有进料斗，所述进料斗由进料斗支架提供支撑。