一种沿空留巷充填装置及充填方法

技术领域

本发明涉及矿山沿空留巷技术领域，特别是涉及一种沿空留巷充填装置及充填方法。

背景技术

沿空留巷，采煤工作面后沿采空区边缘维护原回采巷道。为了回收传统采矿方式中留设的保护煤柱，采用一定的技术手段将上一区段的顺槽重新支护留给下一个区段使用。这种留巷的做法是沿着采空区边缘在原顺槽位置保留就称为沿空留巷，沿空留巷可以最大限度回收资源，避免煤体损失。

在当前这个时期，沿空留巷技术在各个矿山的运用占到了很大一个比例，沿空留巷可以极大地节省物力财力，目前沿空留巷的充填成为了缩短工期的新问题。沿空留巷的充填一直都是由工人人工进行，操作难度大，工期长，效率较低，且投入的人力物力财力都比较大。

因此，如何改变现有技术中，沿空留巷的充填采用人工充填，充填难度大、效率低的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种沿空留巷充填装置及充填方法，以解决上述现有技术存在的问题，降低沿空留巷充填难度，提高充填工作效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种沿空留巷充填装置，包括：

模拟组件，所述模拟组件包括SLAM系统和墙体模拟系统，所述SLAM系统能够对井下巷道环境进行扫描并建立三维地图，所述墙体模拟系统能够根据所述SLAM系统建立的三维地图模拟沿空留巷墙体结构；

工作组件，所述工作组件包括伸缩臂和喷浆管，所述伸缩臂能够夹取墙体构筑用材料，所述喷浆管能够与浆料箱相连通，所述喷浆管能够向构筑的墙体上喷涂浆料；

基础组件，所述基础组件包括机架和行走机构，所述模拟组件和所述工作组件均设置于所述机架上，所述行走机构与所述机架相连，所述行走机构能够带动所述机架往复运动。

优选地，所述工作组件还包括喷浆头，所述喷浆头与所述喷浆管相连通，所述喷浆头位于所述喷浆管远离所述浆料箱的一端。

优选地，所述喷浆管为柔性管。

优选地，所述工作组件还包括挂钩，所述挂钩能够与所述浆料箱相连，所述挂钩设置于所述机架上。

优选地，所述模拟组件还包括监控元件。

优选地，所述模拟组件还包括激光测距元件。

优选地，所述行走机构包括带轮和履带，所述带轮能够转动地与所述机架相连，所述履带绕设在所述带轮的外部。

优选地，所述的沿空留巷充填装置还包括操作控制台，所述操作控制台内置控制器，所述模拟组件、所述工作组件和所述基础组件均与所述控制器相连，所述操作控制台设置于所述机架上。

本发明还提供一种沿空留巷充填方法，利用上述沿空留巷充填装置，包括如下步骤：

步骤一、利用所述SLAM系统对井下巷道完成扫描并建立三维立体地图；根据所述三维立体地图，所述墙体模拟系统模拟并得出沿空留巷墙体构筑结构；

步骤二、根据步骤一得到的所述沿空留巷墙体构筑结构，利用所述伸缩臂夹取墙体构筑用材料并构筑墙体，利用所述喷浆管对构筑的墙体进行喷浆。

优选地，在对构筑墙体进行喷浆之前，利用模拟组件再进行一次步骤一，然后根据构筑墙体不同区域调整喷浆量，进行喷浆。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：本发明的沿空留巷充填装置，包括模拟组件、工作组件和基础组件，其中，模拟组件包括SLAM系统和墙体模拟系统，SLAM系统能够对井下巷道环境进行扫描并建立三维地图，墙体模拟系统能够根据SLAM系统建立的三维地图模拟沿空留巷墙体结构；工作组件包括伸缩臂和喷浆管，伸缩臂能够夹取墙体构筑用材料，喷浆管能够与浆料箱相连通，喷浆管能够向构筑的墙体上喷涂浆料；基础组件包括机架和行走机构，模拟组件和工作组件均设置于机架上，行走机构与机架相连，行走机构能够带动机架往复运动。

本发明的沿空留巷充填装置，行走机构和机架相配合，能够带动模拟组件和工作组件往复运动，便于模拟组件对井下巷道环境进行扫描并建立三维地图，根据建立的三维地图模拟沿空留巷墙体结构；工作组件能够对墙体进行构筑并喷浆。使用本发明的沿空留巷充填装置，能够有效降低操作人员劳动强度，提高沿空留巷充填工作效率。

本发明还提供一种沿空留巷充填方法，利用SLAM系统对井下巷道完成扫描并建立三维立体地图；根据三维立体地图，墙体模拟系统模拟并得出沿空留巷墙体构筑结构；根据得到的沿空留巷墙体构筑结构，利用伸缩臂夹取墙体构筑用材料并构筑墙体，利用喷浆管对构筑的墙体进行喷浆，实现了沿空留巷充填机械化，降低沿空留巷充填工作成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，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为本发明的沿空留巷充填装置的结构示意图。

其中，1为模拟组件，2为伸缩臂，3为喷浆管，4为机架，5为行走机构，6为喷浆头，7为挂钩，8为监控元件，9为激光测距元件，10为操作控制台。

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。

本发明的目的是提供一种沿空留巷充填装置及充填方法，以解决上述现有技术存在的问题，降低沿空留巷充填难度，提高充填工作效率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考图1，图1为本发明的沿空留巷充填装置的结构示意图。

本发明提供一种沿空留巷充填装置，包括：

模拟组件1，模拟组件1包括SLAM系统和墙体模拟系统，SLAM系统能够对井下巷道环境进行扫描并建立三维地图，墙体模拟系统能够根据SLAM系统建立的三维地图模拟沿空留巷墙体结构；此处需要说明的是，SLAM(simultaneous localization and mapping)，也称为CML(Concurrent Mapping and Localization)，即时定位与地图构建，需要强调的是，该系统中配备1440p运动相机，记录工作的现场影像，以便于出现事故后及时进行分析，该系统的作用以及其他基本构件组成是本领域技术人员公知的，因此本申请文件中对此不再进行赘述；

工作组件，工作组件包括伸缩臂2和喷浆管3，伸缩臂2能够夹取墙体构筑用材料，喷浆管3能够与浆料箱相连通，喷浆管3能够向构筑的墙体上喷涂浆料；

基础组件，基础组件包括机架4和行走机构5，模拟组件1和工作组件均设置于机架4上，行走机构5与机架4相连，行走机构5能够带动机架4往复运动。

本发明的沿空留巷充填装置，行走机构5和机架4相配合，能够带动模拟组件1和工作组件往复运动，便于模拟组件1对井下巷道环境进行扫描并建立三维地图，根据建立的三维地图模拟沿空留巷墙体结构；工作组件能够对墙体进行构筑并喷浆。使用本发明的沿空留巷充填装置，能够有效降低操作人员劳动强度，提高沿空留巷充填工作效率。

为了提高喷涂工作效率，工作组件还包括喷浆头6，喷浆头6与喷浆管3相连通，喷浆头6位于喷浆管3远离浆料箱的一端，喷浆头6能够有效提高喷涂均匀性和喷浆工作效率，且便于调整喷浆量。

在本具体实施方式中，喷浆管3为柔性管，便于调整喷浆方向，提高操作便捷性。

具体地，工作组件还包括挂钩7，挂钩7能够与浆料箱相连，挂钩7设置于机架4上，浆料箱与挂钩7相连后，装置能够带动浆料箱运动，方便对构筑的墙体进行喷涂，提高装置灵活适应性。当然，采用设置挂钩7携带浆料箱的方式并非是浆料箱携带的唯一方式，本领域技术人员还可以采用包括螺栓连接和卡扣连接在内的其他方式使浆料箱连接在机架4上。

另外，模拟组件1还包括监控元件8，监控元件8能够与外部设备通讯连接，便于远程实时监测装置的工作状态，进一步降低操作人员的劳动负担。监控元件8通常可以为监控摄像头，作为优选的方式，监控摄像头能够在360°范围内进行转动，以能够在后台远程实时监测严控留巷填充装置的工作状态，进一步降低操作人员的劳动负担，后台可采用摇杆控制机构来控制监控摄像头的旋转，以能够快速转动监控摄像头。远程实时监测时还可设置数据存储装置，以便将监控元件8回传的影像数据进行保存。

除此之外，模拟组件1还包括激光测距元件9，激光测距元件9能够监测伸缩臂2与目标位置之间的距离，便于控制伸缩臂2构筑墙体，提高工作效率和墙体构筑的精确度。进一步地，伸缩臂2除了能够在长度上进行伸缩变化之外，其还能够在高度上进行升降，以适应构筑墙体时的需求。

更具体地，行走机构5包括带轮和履带，带轮能够转动地与机架4相连，履带绕设在带轮的外部，行走机构5采用履带式，能够更好地适应井下凹凸不平的道路，提高装置稳定性。应当说明的是，行走机构5除了采用履带式之外，还可采用常用的轮式行走机构。

为了便于控制，沿空留巷充填装置还包括操作控制台10，操作控制台10内置控制器，模拟组件1、工作组件和基础组件均与控制器相连，操作控制台10设置于机架4上，方便控制；在本发明的其他具体实施方式中，还可以设置远程操控器，进一步提高操作便捷性。

进一步地，本发明还提供一种沿空留巷充填方法，利用上述沿空留巷充填装置，包括如下步骤：

步骤一、利用SLAM系统对井下巷道完成扫描并建立三维立体地图；根据三维立体地图，墙体模拟系统模拟并得出沿空留巷墙体构筑结构；

步骤二、根据步骤一得到的沿空留巷墙体构筑结构，利用伸缩臂2夹取墙体构筑用材料并构筑墙体，利用喷浆管3对构筑的墙体进行喷浆。

需要说明的是，在对构筑墙体进行喷浆之前，利用模拟组件1再进行一次步骤一，然后根据构筑墙体不同区域调整喷浆量，再进行喷浆，节约材料，降低生产成本。

采用本发明的沿空留巷充填方法，能够有效降低操作人员劳动强度，提高沿空留巷充填工作效率。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。