CN116335754B - 一种浅埋煤层注浆充填装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及注浆充填装置技术领域，具体的公开了一种浅埋煤层注浆充填装置，包括底座，底座前端上侧左右对称固定有两个支撑框架，两个支撑框架相背离的一侧均竖直设有侧边矩形板，底座后端上侧左右对称固定有两个第一推进油缸，两个第一推进油缸的伸缩端分别与两个侧边矩形板的侧边固定连接，两个侧边矩形板之间竖直设有中间矩形板，两个支撑框架上均设有推动中间矩形板的顶部推进机构和底部推进机构，底座后端设有与两个底部推进机构对接的后端推进机构。本发明在浆料充填操作时，可进行浆料的快速成型，实现与采空区的紧密的充填，同时还可实现灵活的多种充填效果。

Description

一种浅埋煤层注浆充填装置

技术领域

本发明涉及注浆充填装置技术领域，尤其涉及一种浅埋煤层注浆充填装置。

背景技术

随着煤炭开采条件以及煤矿相关技术的发展，为了满足煤矿生产的需求，煤矿充填开采技术得到了进一步的发展。浅埋煤层开采中会产生采空区，采空区会使得地面出现塌陷区，并出现房屋开裂，道路破损以及农田毁坏的情况，同时采煤过程中还会产生大量的煤矸石和粉煤灰。而浅埋煤层注浆充填绿色开采技术不仅能够有效处置固体废弃物，减少传统煤炭开采过程中带来的环境破坏，还可以实现废弃物对采空区充填的二次利用，对于推进生态文明建设具有重要意义。

浅埋煤层注浆充填技术，是通过向采空区泵入煤矸石和粉煤灰混合搅拌的浆料进行充填的技术，但是现有的装置，在充填操作时，只是做到简单的围挡再注浆，存在浆料成型效果较差，与采空区不能有效的紧密的充填的问题，且存在凝固效率较低的问题，同时充填效果单一，不能实现灵活的多种充填效果。

因此，为了解决此类问题，我们提出了一种浅埋煤层注浆充填装置。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种浅埋煤层注浆充填装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种浅埋煤层注浆充填装置，包括底座，所述底座前端上侧左右对称固定有两个支撑框架，两个支撑框架相背离的一侧均竖直设有侧边矩形板，底座后端上侧左右对称固定有两个第一推进油缸，两个第一推进油缸的伸缩端分别与两个侧边矩形板的侧边固定连接，两个侧边矩形板之间竖直设有中间矩形板，两个支撑框架上均设有推动中间矩形板的顶部推进机构和底部推进机构，底座后端设有与两个底部推进机构对接的后端推进机构；

所述中间矩形板背离支撑框架的一侧匹配设有等形状的振动板，振动板与中间矩形板前后伸缩连接并匹配有振动机构，中间矩形板靠近支撑框架的一侧固定有连接筒，振动板与中间矩形板均设有与连接筒对齐的圆孔，连接筒侧边连接有浆料输送接头，连接筒上设有速凝剂混入机构以及封堵机构。

优选的，两个所述支撑框架与两个侧边矩形板相对的侧边均横向固定有两个光杆，侧边矩形板的侧边与对应的两个光杆之间滑动匹配。

优选的，所述顶部推挤机构包括与支撑框架顶部前后水平固定的顶部推进油缸，顶部推进油缸的伸缩端与中间矩形板侧边转动连接。

优选的，所述底部推进机构包括前后水平设置在支撑框架底部的底部推进油缸，底部推进油缸的伸缩端与中间矩形板侧边转动连接，底部推进油缸的后端转动连接有滑块，支撑框架下端对称固定有与滑块两侧滑动匹配的两个滑轨，滑块和底部推进油缸均位于对应的两个滑轨之间的下侧，且两个滑轨的间隙大于底部推进油缸的直径。

优选的，所述后端推进机构包括左右对称固定在底座后端上侧的两个第二推进油缸，两个第二推进油缸的伸缩端分别与两个滑块后侧对齐，并与滑块固定连接。

优选的，所述振动机构包括与振动板中部侧边固定连接的振动电机，中间矩形板设有与振动电机对应的矩形孔，振动电机穿过矩形孔并通过若干伸缩柱与中间矩形板连接，中间矩形板与振动板之间通过若干弹簧固定连接。

优选的，所述速凝剂混入机构包括与中间矩形板侧边固定连接的储存桶，储存桶位于连接筒上方，储存桶下端呈漏斗状并水平固定有输料管，输料管与储存桶下端连通，输料管内部匹配设有螺旋叶，且输料管一端固定有与螺旋叶同轴固定连接的电机，输料管与连接筒连通，且连通位置位于中间矩形板和浆料输送接头之间。

优选的，所述封堵机构包括与连接筒一端固定连接的电动推杆，电动推杆与连接筒同轴对应，电动推杆的伸缩端延伸至连接筒内部并同轴固定有用于封堵套筒，套筒与连接筒滑动匹配，连接筒后端设有与套筒匹配的空腔。

优选的，两个所述侧边矩形板的顶部均设有侧边顶板，侧边顶板与侧边矩形板顶部可拆卸连接。

优选的，所述中间矩形板的顶部设有中间顶板，中间顶板与中间矩形板顶部可拆卸连接，且中间顶板两端与两个侧边顶板侧边抵靠匹配。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1：本发明中通过设置侧边矩形板和中间矩形板，侧边矩形板和中间矩形板均可实现前后移动，中间矩形板和两个侧边矩形板可合围成一个注浆空间，中间矩形板上匹配设有连接筒和对应的浆料输送接头以及用于输送速凝剂的输料管，可对注浆空间内进行混有速凝剂的浆料充填，同时通过设置振动板以及对应的振动机构，注浆时振动板可实现对浆料的振动处理，可有效排除浆料中的空气，并加快速凝剂与浆料的混合，进而加快浆料的凝固速度，有效提高了浆料转变成砌块的速度，具有较高的工作效率，且通过推挤操作，可使得产生的支撑砌块能够与采空区上下有效的紧密的贴合，达到良好的充填效果。

2：本发明中通过设置中间顶板和侧边顶板，中间顶板和侧边顶板可分别与中间矩形板和侧边矩形板顶部可拆卸固定连接，可实现对中间矩形板以及侧边矩形板与采空区顶部距离的有效填补，达到灵活设置的同时，也有效减少充填时浆料的泄露，并且有效确保成型的砌块能够与采空区上下紧密贴合。

3：本发明中通过设置两个顶部推进油缸和两个底部推进油缸，以及对应的后端推进机构，从而实现对中间矩形板以及对应的振动板的转动操作，可对固体充填碎料进行不断的推挤，实现对固体充填碎料的夯实操作，达到进行固体充填操作的效果，具有较高的灵活性。

附图说明

图1为本发明提出的一种浅埋煤层注浆充填装置的第一轴测图；

图2为本发明提出的一种浅埋煤层注浆充填装置的第二轴测图；

图3为本发明提出的一种浅埋煤层注浆充填装置的中间矩形板和振动板的剖视图；

图4为本发明提出的一种浅埋煤层注浆充填装置的振动板背面的结构示意图；

图5为本发明提出的一种浅埋煤层注浆充填装置的若干弹簧的结构示意图；

图6为本发明提出的一种浅埋煤层注浆充填装置的连接筒和输料管的内部结构示意图；

图7为本发明提出的一种浅埋煤层注浆充填装置的中间矩形板转动的工作原理图。

图中：1、底座；2、支撑框架；3、中间矩形板；4、侧边矩形板；5、顶部推进油缸；6、底部推进油缸；7、第一推进油缸；8、连接筒；9、浆料输送接头；10、滑块；11、滑轨；12、第二推进油缸；13、振动板；14、振动电机；15、伸缩柱；16、弹簧；17、储存桶；18、输料管；19、电动推杆；20、套筒；21、光杆；22、侧边顶板；23、中间顶板。

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。

参照图1-7，一种浅埋煤层注浆充填装置，包括底座1，底座1用于对设置在其上的部件稳定支撑，且底座1与煤炭开采设备同步移动，即在设备开采煤炭并不断产生采空区的过程中，底座1位于开采设备后侧，底座1上的部件不断对采空区进行充填操作。底座1前端上侧左右对称固定有两个支撑框架2，两个支撑框架2均靠近底座1的边沿，两个支撑框架2相背离的一侧均竖直设有侧边矩形板4，底座1后端上侧左右对称固定有两个第一推进油缸7，两个第一推进油缸7的伸缩端分别与两个侧边矩形板4的侧边固定连接，两个第一推进油缸7分别用于控制对应的侧边矩形板4前后移动。两个侧边矩形板4之间竖直设有中间矩形板3，两个支撑框架2上均设有推动中间矩形板3的顶部推进机构和底部推进机构，底座1后端设有与两个底部推进机构对接的后端推进机构，中间矩形板3也可实现前后移动，且中间矩形板3和两个侧边矩形板4可合围呈一个注浆空间，注浆空间呈立方体状；

中间矩形板3背离支撑框架2的一侧匹配设有等形状的振动板13，振动板13与中间矩形板3前后伸缩连接并匹配有振动机构，振动板13可振动。中间矩形板3靠近支撑框架2的一侧固定有连接筒8，振动板13与中间矩形板3均设有与连接筒8对齐的圆孔，连接筒8侧边连接有浆料输送接头9，浆料输送接头9可与现有输送浆料的管道连接，管道可拆卸，管道输送的浆料为混合浆料，可为粉煤灰、煤矸石以及其他物料混合的混凝土浆料，因此可实现对粉煤灰、煤矸石的有效处理，达到绿色开采的效果。连接筒8上设有速凝剂混入机构以及封堵机构。速凝剂混入机构用于混入速凝剂，加快浆料的凝固速度，速凝剂为粉状，速凝剂不能在混合物料搅拌时加入，因速凝剂短期时间内吸水会影响凝结时间，降低混凝土强度。使用前应针对工程所用混凝土进行试配试验，选好掺量，方可大量使用。

作为本发明的一种技术优化方案，两个支撑框架2与两个侧边矩形板4相对的侧边均横向固定有两个光杆21，侧边矩形板4的侧边与对应的两个光杆21之间滑动匹配，两个光杆21对侧边矩形板4的移动起到稳定和限制的作用。

作为本发明的一种技术优化方案，顶部推挤机构包括与支撑框架2顶部前后水平固定的顶部推进油缸5，顶部推进油缸5的伸缩端与中间矩形板3侧边转动连接，顶部推进油缸5用于带动中间矩形板3移动。

作为本发明的一种技术优化方案，底部推进机构包括前后水平设置在支撑框架2底部的底部推进油缸6，底部推进油缸6的伸缩端与中间矩形板3侧边转动连接。中间矩形板3的前后移动，需要两个顶部推进油缸5和两个底部推进油缸6同步伸缩移动。底部推进油缸6的后端转动连接有滑块10，支撑框架2下端对称固定有与滑块10两侧滑动匹配的两个滑轨11，滑块10和底部推进油缸6均位于对应的两个滑轨11之间的下侧，且两个滑轨11的间隙大于底部推进油缸6的直径。

作为本发明的一种技术优化方案，后端推进机构包括左右对称固定在底座1后端上侧的两个第二推进油缸12，两个第二推进油缸12的伸缩端分别与两个滑块10后侧对齐，并与滑块10固定连接，第二推进油缸12可推动滑块10移动，进而推动底部推进油缸6移动。

作为本发明的一种技术优化方案，振动机构包括与振动板13中部侧边固定连接的振动电机14，即振动电机14设置在一个矩形壳体内，矩形壳体与振动板13固定连接。中间矩形板3设有与振动电机14对应的矩形孔，矩形孔与矩形壳体对应，振动电机14穿过矩形孔并通过若干伸缩柱15与中间矩形板3连接，即若干伸缩柱15一端与矩形壳体固定连接，另一端与中间矩形板3固定连接，若干伸缩柱15用于稳定支撑振动电机14。中间矩形板3与振动板13之间通过若干弹簧16固定连接，若干弹簧16使得振动电机14能够有效对振动板13进行振动操作。

作为本发明的一种技术优化方案，速凝剂混入机构包括与中间矩形板3侧边固定连接的储存桶17，储存桶17用于存放粉末状的速凝剂，储存桶17设有注入口，可随时进行速凝剂的补充。储存桶17位于连接筒8上方，储存桶17下端呈漏斗状并水平固定有输料管18，输料管18与储存桶17下端连通，输料管18内部匹配设有螺旋叶，且输料管18一端固定有与螺旋叶同轴固定连接的电机，电机可控制螺旋叶精确转动，进而可控制速凝剂适量的准确的添加。输料管18与连接筒8连通，且连通位置位于中间矩形板3和浆料输送接头9之间，速凝剂添加进入连接筒8内部可与通过浆料输送接头9注入的浆料有效混合。

作为本发明的一种技术优化方案，封堵机构包括与连接筒8一端固定连接的电动推杆19，电动推杆19与连接筒8同轴对应，电动推杆19的伸缩端延伸至连接筒8内部并同轴固定有用于封堵套筒20，套筒20与连接筒8滑动匹配，连接筒8后端设有与套筒20匹配的空腔。电动推杆19可控制套筒20移动，套筒20移动到连接筒8后端空腔内部时，此时浆料输送接头9以及输料管18均与连接筒8连通，当套筒20移动到连接筒8前端位置时，此时套筒20可封堵浆料输送接头9以及输料管18与连接筒8，且套筒20前端封堵振动板13以及中间矩形板3与连接筒8对齐的圆孔。

作为本发明的一种技术优化方案，两个侧边矩形板4的顶部均设有侧边顶板22，侧边顶板22与侧边矩形板4顶部可拆卸连接，侧边顶板22与侧边矩形板4顶部可通过螺栓固定，可滑动卡接固定，侧边顶板22起到增高侧边矩形板4的作用，侧边顶板22的高度规格可根据需求设置，侧边顶板22可有效填补侧边矩形板4与采空区顶部的距离。

作为本发明的一种技术优化方案，中间矩形板3的顶部设有中间顶板23，中间顶板23与中间矩形板3顶部可拆卸连接，中间顶板23与中间矩形板3顶部可通过螺栓固定，可滑动卡接固定。且中间顶板23两端与两个侧边顶板22侧边抵靠匹配，中间顶板23两端可沿着两个侧边顶板22的侧边滑动，中间顶板23起到增高中间矩形板3的作用，中间顶板23的高度规格可根据需求设置，中间顶板23可有效填补中间矩形板3与采空区顶部的距离。

本发明在使用时，应用于煤炭采空区的充填，通过两个第一推进油缸7分别控制对应的侧边矩形板4向前移动，使得中间矩形板3和两个侧边矩形板4可合围成一个注浆空间，中间矩形板3和两个侧边矩形板4形成三面，另一面可为采空区的壁面。之后固定安装好中间顶板23和两个侧边顶板22。之后浆料输送接头9与现有输送浆料的管道连接，管道进行粉煤灰、煤矸石以及其他物料混合搅拌的浆料输送，输送过程中，输料管18内部的螺旋叶通过电机控制转动，并进行速凝剂的精确添加。浆料充填到合围的空间内部并达到一定的高度后，可停止注浆，并且电动推杆19控制套筒20移动到连接筒8前端位置，封堵浆料输送接头9以及输料管18与连接筒8，且套筒20前端封堵振动板13以及中间矩形板3与连接筒8对齐的圆孔。此时两个顶部推进油缸5和两个底部推进油缸6同步推动中间矩形板3，并带动振动板13推挤浆料，随着振动板13的推挤，注浆空间变小，浆料与高度上升，最终与完全充填该空间内部，及完全接触空间的底部和顶部，有效的充填了采空区。同时，在振动板13在推挤的过程中，振动电机14启动，振动电机14启动并对振动板13进行振动操作，进而使得振动板13对浆料进行振动，并且设定振动的时间，对浆料振动可有效排除浆料中的空气，并加快速凝剂与浆料的混合，进而加快浆料的凝固速度，有效提高了浆料转变成砌块的速度，具有较高的工作效率，且产生的支撑砌块能够与采空区上下有效的紧密的贴合，达到良好的充填效果。

并且，在上述充填浆料凝固成砌块后，振动电机14可再次启动，并对振动板13进行振动，振动可有效传递，使得侧边矩形板4和振动板13以及对应的中间顶板23和两个侧边顶板22与砌块快速的有效的分离，之后侧边矩形板4和中间矩形板3可缩回，进行再次的浆料充填操作。

同时，本装置还可进行固体充填操作，具有较高的灵活性。相比与浆料的液体充填，固体充填需要向采空区输送粉煤灰、煤矸石以及其他物料组成的固体充填碎料。在进行固定充填时，可通过启动两个第二推进油缸12，两个第二推进油缸12同步推动对应的滑块10移动，进而推动两个底部推进油缸6移动，这时顶部推进油缸5固定不动，此时两个底部推进油缸6可启动并推动中间矩形板3下端，使得中间矩形板3以上端为轴心转动，两个底部推进油缸6也随之转动，中间矩形板3和对应振动板13的转动，可将底部的固体充填碎料向采空区的顶部推挤，且不断的推挤可实现对固体充填碎料的夯实操作。由于滑块10和底部推进油缸6均位于对应的两个滑轨11之间的下侧，滚落的固体充填碎料不会对滑块10和底部推进油缸6的造成影响。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种浅埋煤层注浆充填装置，包括底座（1），其特征在于，所述底座（1）前端上侧左右对称固定有两个支撑框架（2），两个支撑框架（2）相背离的一侧均竖直设有侧边矩形板（4），底座（1）后端上侧左右对称固定有两个第一推进油缸（7），两个第一推进油缸（7）的伸缩端分别与两个侧边矩形板（4）的侧边固定连接，两个侧边矩形板（4）之间竖直设有中间矩形板（3），两个支撑框架（2）上均设有推动中间矩形板（3）的顶部推进机构和底部推进机构，底座（1）后端设有与两个底部推进机构对接的后端推进机构；

所述中间矩形板（3）背离支撑框架（2）的一侧匹配设有等形状的振动板（13），振动板（13）与中间矩形板（3）前后伸缩连接并匹配有振动机构，中间矩形板（3）靠近支撑框架（2）的一侧固定有连接筒（8），振动板（13）与中间矩形板（3）均设有与连接筒（8）对齐的圆孔，连接筒（8）侧边连接有浆料输送接头（9），连接筒（8）上设有速凝剂混入机构以及封堵机构；

所述顶部推挤机构包括与支撑框架（2）顶部前后水平固定的顶部推进油缸（5），顶部推进油缸（5）的伸缩端与中间矩形板（3）侧边转动连接；

所述底部推进机构包括前后水平设置在支撑框架（2）底部的底部推进油缸（6），底部推进油缸（6）的伸缩端与中间矩形板（3）侧边转动连接，底部推进油缸（6）的后端转动连接有滑块（10），支撑框架（2）下端对称固定有与滑块（10）两侧滑动匹配的两个滑轨（11），滑块（10）和底部推进油缸（6）均位于对应的两个滑轨（11）之间的下侧，且两个滑轨（11）的间隙大于底部推进油缸（6）的直径。

2.根据权利要求1所述的一种浅埋煤层注浆充填装置，其特征在于，两个所述支撑框架（2）与两个侧边矩形板（4）相对的侧边均横向固定有两个光杆（21），侧边矩形板（4）的侧边与对应的两个光杆（21）之间滑动匹配。

3.根据权利要求1所述的一种浅埋煤层注浆充填装置，其特征在于，所述后端推进机构包括左右对称固定在底座（1）后端上侧的两个第二推进油缸（12），两个第二推进油缸（12）的伸缩端分别与两个滑块（10）后侧对齐，并与滑块（10）固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种浅埋煤层注浆充填装置，其特征在于，所述振动机构包括与振动板（13）中部侧边固定连接的振动电机（14），中间矩形板（3）设有与振动电机（14）对应的矩形孔，振动电机（14）穿过矩形孔并通过若干伸缩柱（15）与中间矩形板（3）连接，中间矩形板（3）与振动板（13）之间通过若干弹簧（16）固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种浅埋煤层注浆充填装置，其特征在于，所述速凝剂混入机构包括与中间矩形板（3）侧边固定连接的储存桶（17），储存桶（17）位于连接筒（8）上方，储存桶（17）下端呈漏斗状并水平固定有输料管（18），输料管（18）与储存桶（17）下端连通，输料管（18）内部匹配设有螺旋叶，且输料管（18）一端固定有与螺旋叶同轴固定连接的电机，输料管（18）与连接筒（8）连通，且连通位置位于中间矩形板（3）和浆料输送接头（9）之间。

6.根据权利要求1所述的一种浅埋煤层注浆充填装置，其特征在于，所述封堵机构包括与连接筒（8）一端固定连接的电动推杆（19），电动推杆（19）与连接筒（8）同轴对应，电动推杆（19）的伸缩端延伸至连接筒（8）内部并同轴固定有用于封堵套筒（20），套筒（20）与连接筒（8）滑动匹配，连接筒（8）后端设有与套筒（20）匹配的空腔。

7.根据权利要求1所述的一种浅埋煤层注浆充填装置，其特征在于，两个所述侧边矩形板（4）的顶部均设有侧边顶板（22），侧边顶板（22）与侧边矩形板（4）顶部可拆卸连接。

8.根据权利要求7所述的一种浅埋煤层注浆充填装置，其特征在于，所述中间矩形板（3）的顶部设有中间顶板（23），中间顶板（23）与中间矩形板（3）顶部可拆卸连接，且中间顶板（23）两端与两个侧边顶板（22）侧边抵靠匹配。