一种自动化充气式充填袋装置及工作面充填的方法

技术领域

本发明涉及袋式充填开采技术领域，具体涉及一种自动化充气式充填袋装置及工作面充填的方法。

背景技术

超高水充填开采可有效解决“三下”压煤问题，具有充填成本低、充填材料混液速凝早、固结体抗压强度大、充填工艺简单且可大幅度提高充填率等特点，是煤矿绿色开采技术的重要组成部分。其中，采空区袋式充填法是在采空区内全部布置充填袋，袋内充入超高水充填料，待超高水材料凝固后对顶板进行支撑。

现有的袋式充填法需要人工在充填支架尾梁处挂袋，但是，人工袋式充填有以下几点不足：1.操作难度随着采高的增大而提升，采高越大，需要挂袋高度越高，工人不容易挂袋或挂袋效果不理想，进而导致充填效果不达标；2.注浆过程繁琐，需要工人自己注浆及判断注浆量，人工操作误差大并存在危险隐患；3.耗费大量人力资源，且充填效率不高，严重制约了工作面开采速度，降低矿井效益。

因此，鉴于以上问题，有必要提出一种新的充填袋及挂袋方法，以提高充填效率。

发明内容

根据本发明的目的提出的一种自动化充气式充填袋装置，包括装置主体、气泵、充填站以及控制系统；所述装置主体包括上下设置的储袋箱和充填袋转接箱。

所述储袋箱内放置若干折叠的充填袋，每一充填袋包括充填袋主体以及设置于充填袋主体上的充填阀接口、进气阀接口以及自动排气阀；所述储袋箱底部还设置有可伸缩的、用于阻隔最下层充填袋的插板组件。

所述充填袋转接箱设置于储袋箱下方，其顶部设置有一充填袋贴板；所述充填袋贴板水平设置于隔板组件下方，通过电控旋转伸缩轴与储袋箱连接，可相对于储袋箱90°旋转和水平移动；所述充填袋贴板上设置有与充填袋上充填阀接口和进气阀接口对应连接的两个电控阀门。

所述气泵和充填站分别通过进气管和充填管连接充填袋，在控制系统的控制下对充填袋进行进气、注浆。

优选的，所述插板组件包括设置于储袋箱内壁上的插板槽以及伸缩设置于插板槽内的隔袋插板，所述隔袋插板与控制系统电连接，并在控制系统的控制下启闭。

优选的，所述电控旋转伸缩轴由内外两个空心轴套接而成，内层空心轴与储袋箱固定连接，外层空心轴与充填袋贴板一侧固定连接；所述电控旋转伸缩轴与控制系统电连接，并在控制系统的控制下旋转、伸缩。

优选的，所述充填袋转接箱长宽与储袋箱一致，高度等于储袋箱的宽度。

优选的，所述储袋箱上部设置有箱盖，开启后可补充充填袋。

本发明另外公开的一种使用上述自动化充气式充填袋装置进行工作面充填的方法，包括以下步骤：

步骤一：打开箱盖，将充填袋折叠放入储袋箱内。

步骤二：通过控制系统设置工作面充填数据，计算得到每一充填袋的充入气体量及充填浆体流量。

步骤三：移动充填支架至设定位置，控制系统开启注浆模式，支架后梁挡板向上伸缩。

步骤四：在控制系统控制下打开自移式隔袋插板，储袋箱中最下层充填袋下落至充填袋贴板上，其上对应的充填阀接口和进气阀接口与充填袋贴板上对应的电控阀门自动对接。

步骤五：在控制系统控制下关闭自移式隔袋插板，隔袋插板从插板槽中伸出隔档上层充填袋。

步骤六：开启电控旋转伸缩轴使充填袋贴板带动充填袋相对于储袋箱向下90°旋转后向外移动至充填袋转接箱外侧，完成充填袋转移。

步骤七：关闭电控旋转伸缩轴，将进气管和充填管连接到充填袋贴板上对应的电控阀门上，以连接气泵和充填站。

步骤八：开启气泵，按照已设定输气流量通过进气管输气至充填袋。

步骤九：完成输气后，关闭气泵，手动开启自动排气阀，打开充填站，通过充填管将充填体浆液输入至充填袋，充填袋内气体由自动排气阀排出，按照设置充填流量完成充填，关闭充填站。

步骤十：通过控制系统控制充填袋贴板从已充填完成的充填袋上断开，再次开启电控旋转伸缩轴，使其反向操作回缩至充填袋转接箱内，完成充填工序。

步骤十一：继续工作面下一步开采，重复步骤三-十，依序进行充填。

与现有技术相比，本发明公开的一种自动化充气式充填袋装置及工作面充填的方法的优点是：

(1)省去袋式充填开采中人工挂袋步骤，实现自动充填，为袋式充填工作面提供更方便、更安全、更有效的充填方法。

(2)本发明可实现充填工作面挂袋充填的无人化、自动化，减轻工人劳动力，提高工作面生产效益。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域中的普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他附图。

图1为装置主体结构图。

图2为充填阶段装置主体主视图

图3为充填阶段装置主体右视图。

图4为充填袋展开结构图。

图5为电控旋转伸缩轴结构图。

图6为充填准备阶段工作面。

图7为充填阶段工作面。

图8为充填完毕阶段工作面。

图中的数字或字母所代表的零部件名称为：

1-储袋箱；2-充填袋转接箱；3-箱盖；4-充填袋；41-充填袋主体；42-自动排气阀；43-充填阀接口；44-进气阀接口；5-电控旋转伸缩轴；51-内层空心轴；52-外层空心轴；6-充填袋贴板；7-隔袋插板；8-充填管；9-进气管路；10-插板槽；11-电控阀门；12-充填支架；13-装置主体；14-支架后梁挡板；15-充填站；16-气泵；17-控制台。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做简要说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，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的前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。

图1-图7示出了本发明较佳的实施例，分别从不同的角度对其进行了详细的剖析。

如图1-3所示的一种自动化充气式充填袋装置，包括装置主体13、气泵16、充填站15以及控制系统。

该装置主体13包括上下设置的储袋箱1和充填袋转接箱2。

其中，储袋箱1内放置若干折叠的充填袋4，每一充填袋4包括充填袋主体41以及设置于充填袋主体41上的充填阀接口43、进气阀接口44以及自动排气阀42，充填阀接口43负责浆体输入，进气阀接口44负责空气输入。充填时，首先通过进气阀接口44对充填袋4进行充气使被折叠的充填袋4自动打开，随着气体输入充填袋4膨胀成形，代替了人工挂袋操作；充气完成后停止充气打开自动排气阀42和充填阀接口43开始注浆，自动排气阀42只排气不排液，当充填浆液输入进充填袋4，袋内多余气体被浆体排挤从自动排气阀42排出，完成充填袋4注浆。

储袋箱1上部设置有箱盖3，开启后可补充充填袋4。储袋箱1底部设置有可伸缩的、用于阻隔最下层充填袋4以防止其掉落的插板组件。该插板组件包括设置于储袋箱1两侧内壁上的插板槽10以及伸缩设置于插板槽10内的隔袋插板7。隔袋插板7与控制系统电连接，并在控制系统的控制下于插板槽10内自动移动，以实现启闭。

充填袋转接箱2设置于储袋箱1下方，至少与储袋箱1连接的侧面以及用于供电控旋转伸缩轴5移动、转移充填袋4的面是敞开的。该充填袋转接箱2顶部设置有一充填袋贴板6，该充填袋贴板6水平设置于隔袋插板7的下方，与隔袋插板7的垂直距离等于一个充填袋4折叠后的厚度。该充填袋贴板6通过电控旋转伸缩轴5与储袋箱1连接，可相对于储袋箱190°旋转和水平移动。具体的，该电控旋转伸缩轴5由内外两个空心轴套接而成，内层空心轴51与储袋箱1固定连接，外层空心轴52套设于内层空心轴51上，并可沿内层空心轴51做旋转、伸缩运动。充填袋贴板6固定连接于外层空心轴52上。电控旋转伸缩轴5与控制系统电连接，并在控制系统的控制下旋转、伸缩，以带动充填袋贴板6的旋转移动。充填袋贴板6上设置有与充填袋4上充填阀接口43和进气阀接口44对应连接的两个电控阀门11，电控阀门11的大小根据现场实际条件确定，充填袋4空间越大阀门越大，一般充填对应的电控阀门11直径不小于50mm，进气对应的电控阀门11直径不小于20mm。电控阀门11可与充填袋4上对应的充填阀接口43、进气阀接口44自动对接和断开，使充填袋4与充填袋贴板6贴合完成充填袋4转移。

进一步的，装置主体13固定在充填支架12底座靠后处。储袋箱1高度根据储袋量确定，一般不高于充填支架12支撑高度的1/2，长度小于充填支架12中心距，宽度小与充填步距。充填袋转接箱2长宽与储袋箱1一致，高度等于储袋箱1的宽度。

气泵16和充填站15分别通过进气管9和充填管8连接充填袋4，在控制系统的控制下对充填袋4进行进气、注浆。气泵16设置在充填支架12底座靠前端位置，充填站15则根据现场充填管道系统响应选择布置位置，一般设置在工作面端头附近。控制系统为设置在支架四连杆机架上的控制台17，控制整个充填流程；主要包括充填袋4转接、气泵16供气开关、充填站15供浆开关及供浆流量计算等，实现自动化。

本发明另外公开的一种使用上述自动化充气式充填袋装置进行工作面充填的方法，包括以下步骤：

步骤一：打开箱盖3，将充填袋4折叠放入储袋箱1内。

步骤二：通过控制系统设置工作面充填数据，计算得到每一充填袋4的充入气体量及充填浆体流量。

步骤三：移动充填支架12至设定位置，控制系统开启注浆模式，支架后梁挡板14向上伸缩。

步骤四：在控制系统控制下打开自移式隔袋插板7，储袋箱1中最下层充填袋4下落至充填袋贴板6上，其上对应的充填阀接口43和进气阀接口44与充填袋贴板6上对应的电控阀门11自动对接。

步骤五：在控制系统控制下关闭自移式隔袋插板7，隔袋插板7从插板槽10中伸出隔档上层充填袋4，以防止掉落。

步骤六：开启电控旋转伸缩轴5使充填袋贴板6带动充填袋4相对于储袋箱1向下90°旋转后向外移动至充填袋转接箱2外侧，完成充填袋4转移。

步骤七：关闭电控旋转伸缩轴5，将进气管9和充填管8连接到充填袋贴板6上对应的电控阀门11上，以连接气泵16和充填站15。

步骤八：开启气泵16，按照已设定输气流量通过进气管9输气至充填袋4。

步骤九：完成输气后，关闭气泵16，手动开启自动排气阀42，打开充填站15，通过充填管8将充填体浆液输入至充填袋4，充填袋4内气体由自动排气阀42排出，按照设置充填流量完成充填，关闭充填站15。

步骤十：通过控制系统控制充填袋贴板6从已充填完成的充填袋4上断开，再次开启电控旋转伸缩轴5，使其反向操作回缩至充填袋转接箱2内，完成充填工序。

步骤十一：继续工作面下一步开采，重复步骤三-十，依序进行充填。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现和使用本发明。对这些实施例的多种修改方式对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。