CN114961841B - 一种城市矿洞回填用监测系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本公开属于城市矿洞回填领域，公开一种城市矿洞回填用监测系统，包括沿着矿洞的顶部进行铺设的输送管，输送管上设置有多点分布的施压台；处于施压台处的输送管内设置有闸门组件，闸门组件与施压台一一对应，闸门组件处于对应的施压台的输送管的回填材料输送的下游位置，闸门组件进行控制输送管连通和封闭；施压台上设置有收缩的输料管，输料管的出口设置在施压台的底端面上，输料管的进料口与输送管之间连通；输料管的出口位于施压台的底端部。本公开能够对回填部分发生空鼓或者部分泄塌时，进行监测以及利用回填材料进行回填。
Description
技术领域
本公开属于城市矿洞回填领域，具体涉及一种城市矿洞回填用监测系统及其方法。
背景技术
随着经济发展，对于矿产资源的需求不断提高，大量矿山开采遗留的矿洞和矿井坑道未得到有效的处置，大量废弃矿石和开采面暴露在环境中，长期与氧气、水等接触反应，释放有毒有害重金属及酸性废水。
矿石中往往是多种元素伴生，其中硫伴生矿种类最多，如铜矿、铅锌矿、高硫煤等都属于高含硫矿石，此类矿的开采活动对矿山环境的影响主要表现在矿山剥离物和低品位矿石的露天堆放，以及尾矿的集中堆置，另外开采完成后所遗留的矿洞和坑道也暴露于水和空气中。因此，这些弃置的低品位矿石、尾矿，与暴露的坑壁，在地下水和大气降水入渗的影响下，其内含的硫化物经过复杂的物理、生物和化学过程，产生严重影响生态环境的酸性废水。特别是在南方，大量雨水和侧向地下水进入矿洞，不断浸泡和侵入，引起大量污染物随着水流流出矿洞，导致污染环境的风险。
目前，对矿洞和矿井坑道的治理一般主要集中在防坍陷等工作上，仅采取内部填充和出口封堵，但未充分考虑地下水和降雨入渗带来的空鼓或者部分泄塌问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本公开的目的在于提供一种城市矿洞回填用监测系统及其方法，能够对回填部分发生空鼓或者部分泄塌时，进行监测以及利用回填材料进行回填。
本公开的目的可以通过以下技术方案实现：
一种城市矿洞回填用监测系统，包括沿着矿洞的顶部进行铺设的输送管，输送管上设置有多点分布的施压台；
处于施压台处的输送管内设置有闸门组件，闸门组件与施压台一一对应，闸门组件处于对应的施压台的输送管的回填材料输送的下游位置，闸门组件进行控制输送管连通和封闭；
施压台上设置有收缩的输料管，输料管的出口设置在施压台的底端面上，输料管的进料口与输送管之间连通；
输料管的出口位于施压台的底端部。
进一步地，输送管上设置有用于包裹输料管的上卡罩，上卡罩下端设置有下卡罩，下卡罩外侧沿着上卡罩内侧进行滑动连接，下卡罩与施压台之间固定连接。
进一步地，输料管设置呈竖直状态以相互套接的输料套组成，处于上端的输料套与输送管之间连通，处于下端的输料套的出口处于施压台的底端面。
进一步地，输料桨转动安装在输料套支架上，输料桨下端设置有第一齿轮，第一齿轮一侧啮合有第二齿轮，第二齿轮一侧啮合有第三齿轮，第三齿轮与驱动源进行连接。
进一步地，处于输料管的进料口处设置有输送桨，输送桨将回填物料推送至输料管的进料口处。
进一步地，闸门组件包括呈阻挡圆块，阻挡圆块上设置有第一连接条，第一连接条一端设置有第二连接条，安装架上开设有滑槽，第二连接条沿着安装架上滑槽进行带动第一连接条以及阻挡圆块运动，第二连接条一端设置有驱动块。
进一步地，所述第三齿轮同轴设置有旋转套，旋转套底端设置有弹簧，弹簧顶端设置有顶端限位杆，旋转套内侧设置有竖直滑槽，顶端限位杆沿着滑槽进行上下运动，当顶端限位杆进行旋转时，旋转套进行转动；
顶端限位杆上设置有同轴线的第四齿轮；
第四齿轮一侧通过第六齿轮啮合有第五齿轮，第五齿轮与第二电机进行连接。
根据权利要求所述的城市矿洞回填用监测系统，其特征在于，顶端限位杆延伸至输送管内；
当阻挡圆块进行对输送管进行封堵时，阻挡圆块对顶端限位杆进行下压，顶端限位杆上的第四齿轮与第五齿轮之间啮合；
当阻挡圆块进行对输送管进行打开时，阻挡圆块脱离顶端限位杆，顶端限位杆上的第四齿轮与第五齿轮之间脱离。
进一步地，顶端限位杆的顶端通过连接件与上卡罩内侧之间紧固连接；
下卡罩进行向下运动，顶端限位杆上的第四齿轮与第五齿轮之间啮合；
当下卡罩进行向上运动时，顶端限位杆上的第四齿轮与第五齿轮之间脱离。
进一步地，输送管旁设置有带有防护壳的通道。
本公开的有益效果：
本公开施压台以及输送管进行整体预埋在矿洞的回填材料内，当处于施压台处的回填部分发生空鼓或者部分泄塌时，施压台由于丧失，或者减少支撑力，导致施压台向下移动，系统进行检测出施压台下滑距离，如下滑距离达到指定或者警告阀值时，输送管进行回填材料输送至输料管的进料口，回填材料从输料管的出口进行输送至对应的施压台下端，对施压台周侧的空鼓或者泄塌处进行填充，在此期间施压台随着周侧的回填材料高度上升，施压台进行逐步上升，直至施压台恢复初始位置，继续进行对施压台周侧的空鼓或者泄塌处进行填充，对施压台周侧进行夯实，夯实进行关闭输料管的回填材料输送。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本公开实施例的整体结构示意图；
图2是本公开实施例的局部结构示意图；
图3是本公开实施例的局部结构示意图；
图4是本公开实施例的局部结构示意图；
图5是本公开实施例的局部剖视图。
具体实施方式
下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本公开保护的范围。
如图1至图5所示，一种城市矿洞回填用监测系统，包括沿着矿洞的顶部进行铺设的输送管1，输送管1上设置有多点分布的施压台2；
处于施压台2处的输送管1内设置有闸门组件3，闸门组件3与施压台2一一对应，闸门组件3处于对应的施压台2的输送管1的回填材料输送的下游位置，闸门组件3进行控制输送管1连通和封闭；
施压台2上设置有收缩的输料管4，输料管4的出口设置在施压台2的底端面上，输料管4的进料口与输送管1之间连通；
输料管4的出口位于施压台2的底端部。
使用时，施压台2以及输送管1进行整体预埋在矿洞的回填材料内，当处于施压台2处的回填部分发生空鼓或者部分泄塌时，施压台2由于丧失，或者减少支撑力，导致施压台2向下移动，系统进行检测出施压台2下滑距离，如下滑距离达到指定或者警告阀值时，输送管1进行回填材料输送至输料管4的进料口，回填材料从输料管4的出口进行输送至对应的施压台2下端，对施压台2周侧的空鼓或者泄塌处进行填充，在此期间施压台2随着周侧的回填材料高度上升，施压台2进行逐步上升，直至施压台2恢复初始位置(此处的初始位置是指施压台2的顶端与输送管1下端之间相抵)，继续进行对施压台2周侧的空鼓或者泄塌处进行填充，对施压台2周侧进行夯实，夯实进行关闭输料管4的回填材料输送；
在针对于输送管1进行回填材料输送过程中，处于回填部分发生空鼓或者部分泄塌的施压台2对应的闸门组件3进行关闭，输送管1的回填材料进入至施压台2对应的输料管4内，通过输料管4进行回填材料输出，在此期间，其他输料管4均处于封闭状态(针对于单个输料管4进行连通)；
当然针对于一些情景下，可同时对相邻多个输料管4进行连通，此时关闭处于最下游的连通输料管4对应的闸门组件3，从而实现多个输料管4进行同时输送回填材料。
在本实施例中，输送管1上设置有用于包裹输料管4的上卡罩41，上卡罩41下端设置有下卡罩42，下卡罩42外侧沿着上卡罩41内侧进行滑动连接，下卡罩42与施压台2之间固定连接；
使用时，通过上卡罩41以及下卡罩42进行输送管1防护，同时对施压台2上方至输送管1之间包裹，避免施压台2上端面由于施压台2向上运动导致部分回填材料聚拢至施压台2上端，而对施压台2复位产生影响。
在此基础上，在一些场景下，可将输料管4设置呈竖直状态以相互套接的输料套组成，处于上端的输料套与输送管1之间连通，处于下端的输料套的出口处于施压台2的底端面；在输料管4内设置有同轴线可转动的输料桨402；利用输料桨402的转动，实现将输送管1内的回填材料的主动输送至输送至输料管4内，并从输料管4下端排出；同时也避免输料管4在实际输送时，发生堵塞。
输料桨402转动安装在输料套支架43上，输料桨402下端设置有第一齿轮44，第一齿轮44一侧啮合有第二齿轮45，第二齿轮45一侧啮合有第三齿轮46，第三齿轮46与驱动源进行连接；使用时，驱动源进行驱动第三齿轮46转动，利用运动传递进行通过第一齿轮44带动输料桨402转动，实现输料桨402的回填材料的输送。
在本实施例中，处于输料管4的进料口处设置有输送桨11，输送桨11将回填物料推送至输料管4的进料口处；如输送桨11转动安装在安装架12上，输送桨11同轴设置有同步带机构13，同步带机构13利用第一电机14进行驱动，进行实现输送桨11的转动，进而实现对输送管1内的回填物料进行主动输送；在一些场合下，针对于同步带机构13的外侧可设置有卡罩，利用卡罩进行对同步带机构13进行防护。
针对于闸门组件3的设计，闸门组件3包括呈阻挡圆块31，阻挡圆块31上设置有第一连接条32，第一连接条32一端设置有第二连接条33，安装架12上开设有滑槽120，第二连接条33沿着安装架12上滑槽120进行带动第一连接条32以及阻挡圆块31运动，第二连接条33一端设置有驱动块331，驱动块331通过滚珠丝杠或者其他直线运动机构进行驱动，实现第二连接条33运动；利用阻挡圆块31进行对输送管1进行阻断，实现对输送管1通道6的封闭
针对于单个输料管4进行连通时，为了避免其他封闭的输料管4内输料桨402进行转动，可进行如下设计：
在一些案例中，第三齿轮46同轴设置有旋转套5，旋转套5底端设置有弹簧，弹簧顶端设置有顶端限位杆51，旋转套5内侧设置有竖直滑槽120，顶端限位杆51沿着滑槽120进行上下运动，当顶端限位杆51进行旋转时，旋转套5进行转动；
顶端限位杆51上设置有同轴线的第四齿轮52；
第四齿轮52一侧通过第六齿轮啮合有第五齿轮53，第五齿轮53与第二电机54进行连接；第二电机54进行驱动第五齿轮53之间转动，转动的第五齿轮53带动第四齿轮52之间转动，转动的第四齿轮52通过顶端限位杆51转动进行带动旋转套5转动，实现对第三齿轮46的驱动；
顶端限位杆51延伸至输送管1内；当阻挡圆块31进行对输送管1进行封堵时，阻挡圆块31对顶端限位杆51进行下压，使得顶端限位杆51上的第四齿轮52与第五齿轮53之间啮合，从而实现第四齿轮52与第五齿轮53之间运动传递，即只有当输送管1封堵时，输料桨402才能进行转动；当阻挡圆块31进行对输送管1进行打开时，阻挡圆块31脱离顶端限位杆51，由于弹簧的舒张，使得顶端限位杆51向上运动，直至使得顶端限位杆51上的第四齿轮52与第五齿轮53之间脱离，从而实现第四齿轮52与第五齿轮53之间运动耦断，此时输料桨402无法进行转动。
在一些案例中，也可进行以下设计，利用上卡罩41以及下卡罩42之间的相对于运动，进行实现针对于第三齿轮46与驱动源之间耦断与耦连；如顶端限位杆51的顶端设计成，顶端限位杆51的顶端通过连接件与上卡罩41内侧之间紧固连接，此时当下卡罩42进行向下运动时，使得顶端限位杆51上的第四齿轮52与第五齿轮53之间啮合，从而实现第四齿轮52与第五齿轮53之间运动传递，即只有当输送管1封堵时，输料桨402才能进行转动；当下卡罩42进行向上运动时，顶端限位杆51向上运动，直至使得顶端限位杆51上的第四齿轮52与第五齿轮53之间脱离，从而实现第四齿轮52与第五齿轮53之间运动耦断，此时输料桨402无法进行转动。
利用上卡罩41以及下卡罩42之间的相对于运动，进行实现针对于第三齿轮46与驱动源之间耦断与耦连方式，还存在可同时对相邻多个输料管4进行连通的场景运用，进行对应的输料桨402的转动的驱动。
通过上述可实现自适应的对于第三齿轮46与驱动源之间耦断与耦连方式的调节，当然在一些场合下，可主动进行驱动方式，如利用传感器以及监测元件的方式，进行对驱动源进行集中控制方式，实现输料桨402的转动。
在实际使用时，为了减少回填材料对上述传动件或者驱动源的影响，可采用设置防护部件以及密封部件的传统方式处理。
当然，为了便于对输送管1涉及的元件维护，可在输送管1旁设置有带有防护壳的通道6；如利用移动式机器人或者传统人工方式进元件维护。
一种城市矿洞回填用监测方法：
使用时，施压台2以及输送管1进行整体预埋在矿洞的回填材料内，当处于施压台2处的回填部分发生空鼓或者部分泄塌时，施压台2由于丧失，或者减少支撑力，导致施压台2向下移动，系统进行检测出施压台2下滑距离，如下滑距离达到指定或者警告阀值时，输送管1进行回填材料输送至输料管4的进料口，回填材料从输料管4的出口进行输送至对应的施压台2下端，对施压台2周侧的空鼓或者泄塌处进行填充，在此期间施压台2随着周侧的回填材料高度上升，施压台2进行逐步上升，直至施压台2恢复初始位置(此处的初始位置是指施压台2的顶端与输送管1下端之间相抵)，继续进行对施压台2周侧的空鼓或者泄塌处进行填充，对施压台2周侧进行夯实，夯实进行关闭输料管4的回填材料输送。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本公开的基本原理、主要特征和本公开的优点。本行业的技术人员应该了解，本公开不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本公开的原理，在不脱离本公开精神和范围的前提下，本公开还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本公开范围内。
Claims (7)
1.一种城市矿洞回填用监测系统，包括沿着矿洞的顶部进行铺设的输送管(1)，其特征在于，输送管(1)上设置有多点分布的施压台(2)；
处于施压台(2)处的输送管(1)内设置有闸门组件(3)，闸门组件(3)与施压台(2)一一对应，闸门组件(3)处于对应的施压台(2)的输送管(1)的回填材料输送的下游位置，闸门组件(3)进行控制输送管(1)连通和封闭；
施压台(2)上设置有收缩的输料管(4)，输料管(4)的出口设置在施压台(2)的底端面上，输料管(4)的进料口与输送管(1)之间连通；
输料管(4)的出口位于施压台(2)的底端部；
输料管(4)设置呈竖直状态以相互套接的输料套组成，处于上端的输料套与输送管(1)之间连通，处于下端的输料套的出口处于施压台(2)的底端面；
输料桨(402)转动安装在输料套支架(43)上，输料桨(402)下端设置有第一齿轮(44)，第一齿轮(44)一侧啮合有第二齿轮(45)，第二齿轮(45)一侧啮合有第三齿轮(46)，第三齿轮(46)与驱动源进行连接；
闸门组件(3)包括阻挡圆块(31)，阻挡圆块(31)上设置有第一连接条(32)，第一连接条(32)一端设置有第二连接条(33)，安装架(12)上开设有滑槽(120)，第二连接条(33)沿着安装架(12)上滑槽(120)进行带动第一连接条(32)以及阻挡圆块(31)运动，第二连接条(33)一端设置有驱动块(331)；
施压台(2)向下移动，系统进行检测出施压台(2)下滑距离，下滑距离达到指定或者警告阀值时，回填材料从输料管(4)的出口进行输送至对应的施压台(2)下端，对施压台(2)周侧的空鼓或者泄塌处进行填充。
2.根据权利要求1所述的城市矿洞回填用监测系统，其特征在于，输送管(1)上设置有用于包裹输料管(4)的上卡罩(41)，上卡罩(41)下端设置有下卡罩(42)，下卡罩(42)外侧沿着上卡罩(41)内侧进行滑动连接，下卡罩(42)与施压台(2)之间固定连接。
3.根据权利要求1所述的城市矿洞回填用监测系统，其特征在于，处于输料管(4)的进料口处设置有输送桨(11)，输送桨(11)将回填物料推送至输料管(4)的进料口处。
4.根据权利要求1所述的城市矿洞回填用监测系统，其特征在于，所述第三齿轮(46)同轴设置有旋转套(5)，旋转套(5)底端设置有弹簧，弹簧顶端设置有顶端限位杆(51)，旋转套(5)内侧设置有竖直滑槽(120)，顶端限位杆(51)沿着滑槽(120)进行上下运动，当顶端限位杆(51)进行旋转时，旋转套(5)进行转动；
顶端限位杆(51)上设置有同轴线的第四齿轮(52)；
第四齿轮(52)一侧通过第六齿轮啮合有第五齿轮(53)，第五齿轮(53)与第二电机(54)进行连接。
5.根据权利要求4所述的城市矿洞回填用监测系统，其特征在于，顶端限位杆(51)延伸至输送管(1)内；
当阻挡圆块(31)进行对输送管(1)进行封堵时，阻挡圆块(31)对顶端限位杆(51)进行下压，顶端限位杆(51)上的第四齿轮(52)与第五齿轮(53)之间啮合；
当阻挡圆块(31)进行对输送管(1)进行打开时，阻挡圆块(31)脱离顶端限位杆(51)，顶端限位杆(51)上的第四齿轮(52)与第五齿轮(53)之间脱离。
6.根据权利要求4所述的城市矿洞回填用监测系统，其特征在于，顶端限位杆(51)的顶端通过连接件与上卡罩(41)内侧之间紧固连接；
下卡罩(42)进行向下运动，顶端限位杆(51)上的第四齿轮(52)与第五齿轮(53)之间啮合；
当下卡罩(42)进行向上运动时，顶端限位杆(51)上的第四齿轮(52)与第五齿轮(53)之间脱离。
7.根据权利要求1所述的城市矿洞回填用监测系统，其特征在于，输送管(1)旁设置有带有防护壳的通道(6)。
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