一种复合材料组合支撑体构建机器人及构建方法

技术领域

本发明涉及一种构建机器人及构建方法，具体是一种适用于煤矿井下无煤柱沿空留巷技术的复合材料组合支撑体构建机器人及构建方法，属于地下工程技术领域。

背景技术

沿空留巷作为一种无煤柱护巷方式，在减少巷道掘进量、缓解矿井采掘接替紧张等方面具有很大的优势。在沿空留巷技术中，巷旁支护体主要起到支撑上覆围岩与隔离采空区的作用，是沿空留巷技术成功与否的关键环节。目前，我国煤矿井下常用的巷旁支护体有：密集单体支柱、矸石墙、充填体墙等。根据充填材料不同，巷旁充填体墙又包括高水速凝材料充填体墙、膏体材料充填体墙、柔模充填体墙和快硬混凝土充填体墙等。上述巷旁支护结构在特定的工程条件下均取得过一定的成功应用，但同时也存在支护阻力不高、留巷工艺复杂等一系列问题，不能实现高应力条件下的高效沿空留巷工程。

针对上述问题，近年来发展形成采用复合材料组合支撑体作为支护结构的沿空留巷技术，即向直立状态的如金属管(钢管、铝管等)、纤维增强复合材料(FRP)管、聚碳酸酯材料(PC)管等支撑管内浇注混凝土形成复合材料组合支撑体墩柱结构，该技术具有承载力高、成本低、留巷速度快的特点。理论上支撑管的顶底两端分别密实顶靠在工作面顶板和底板上支护效果最好，但实际操作过程中，一方面，与工作面顶板和底板之间的高度尺寸配合的支撑管无法直立状态在井下进行运输，通常是将支撑管放倒后进行运输、并在工作面进行立管作业，然而支撑管两端管口的对角线长度大于支撑管轴向方向的长度，这就造成立管作业至少需保证支撑管两端管口的对角线长度与工作面顶板和底板之间的高度尺寸配合、否则无法完成支撑管的立管作业，进而会造成立管作业后支撑管的顶端无法与工作面顶板接顶，通常是在支撑管顶端与工作面顶板之间塞设方木、工字钢、楔块等垫高组件实现接顶，而煤矿井下空间有限，井下工作环境和工作条件恶劣，立管作业依然在临时支护后大量采用借助手拉葫芦等工具的人工操作，不仅操作人员劳动强度巨大、存在较大的安全隐患，而且立管作业效率较低；另一方面，立管作业完成后，向支撑管内填注混凝土的注浆作业，通常是为了减轻操作人员的劳动强度而采用自下而上泵入的注浆方式，即自支撑管底部开口通过注浆泵注入混凝土、直至混凝土充满支撑管，这种自下而上泵入的灌浆方式由于粘稠的混凝土比重大、流动性较差，虽然可以大大降低混凝土沉淀分层的几率，但为保证满注效果不仅需配备大体积大功率的注浆泵以及价格昂贵的高强刚性输浆管，而且完成注浆后在保证不渗漏的前提下对支撑管底部开口的封孔作业较繁琐复杂。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种复合材料组合支撑体构建机器人及构建方法，自动化程度高，可以在稳固支护的前提下实现自动完成立管作业，可大大降低煤矿井下立管作业的安全隐患，特别适用于沿空留巷及采空区再利用构建技术。

为实现上述目的，复合材料组合支撑体构建机器人包括底座、升降行走装置、顶梁、升降缸、立管机械臂和集中电控装置；

底座包括左右对称设置的左底座和右底座、以及固定连接在左底座和右底座上的连接座，左底座和右底座之间的空间形成支撑管输送通道；

升降行走装置安装在底座的左底座和右底座上，包括行走组件和行走组件升降控制机构，行走组件包括行走驱动机构，行走组件升降控制机构连接在底座与行走组件之间；

升降缸的缸体端与底座安装连接、伸缩端与顶梁安装连接；

顶梁的前部对应底座的支撑管输送通道的位置设有沿上下方向贯穿顶梁的豁口结构、且豁口结构沿左右方向的宽度尺寸大于支撑管的外径尺寸；

左右对称设置的立管机械臂分别安装在底座的左底座和右底座上，立管机械臂的末节上对应支撑管输送通道设有抱管机械手，立管机械臂包括可控制抱管机械手沿左右方向坐标移动的X坐标驱动总成、可控制抱管机械手沿前后方向坐标移动的Y坐标驱动总成和可控制抱管机械手沿竖直方向坐标移动的Z坐标驱动总成，抱管机械手通过可沿X坐标轴线为旋转轴线坐标旋转移动的A坐标旋转驱动总成与立管机械臂的末节安装连接；

集中电控装置包括控制器、行走控制回路、顶板升降控制回路和立管控制回路，控制器分别与行走驱动机构、行走组件升降控制机构、升降缸、立管机械臂的坐标驱动总成和抱管机械手的坐标旋转驱动总成电连接。

作为本发明的进一步改进方案，顶梁上还设有注浆装置，注浆装置设置在豁口结构内，注浆装置包括注浆胶管以及注浆胶管推送装置，注浆胶管推送装置包括上下平行设置的上滚动输送机构和下滚动输送机构，上滚动输送机构和/或下滚动输送机构上设有注浆胶管推送滚动驱动机构，注浆胶管被夹持在上滚动输送机构和下滚动输送机构之间，注浆胶管的后端与注浆泵的排料端连接；集中电控装置还包括注浆控制回路，控制器与注浆胶管推送滚动驱动机构电连接。

作为本发明的进一步改进方案，上滚动输送机构和/或下滚动输送机构上还设有注浆胶管推送夹持控制机构。

作为本发明的进一步改进方案，注浆装置还包括与控制器电连接的定位推送距离调整机构，定位推送距离调整机构包括可控制注浆胶管推送装置整体前后移动的Y坐标驱动总成。

作为本发明的进一步改进方案，注浆胶管推送装置上设有与控制器电连接的模式识别传感器，定位推送距离调整机构还包括可控制注浆胶管推送装置整体左右移动的X坐标驱动总成和/或可控制注浆胶管推送装置整体上下移动的Z坐标驱动总成。

作为本发明的进一步改进方案，注浆装置还包括振捣机构，振捣机构包括韧性振捣钢丝绳以及固定安装在韧性振捣钢丝绳上的振捣器；振捣器与控制器电连接；韧性振捣钢丝绳固定附着在注浆胶管上；或者豁口结构内设有与控制器电连接的振捣钢丝绳推送装置，韧性振捣钢丝绳通过振捣钢丝绳推送装置进行收放。

作为本发明的进一步改进方案，上滚动输送机构和下滚动输送机构的滚动输送面上均设有与注浆胶管外径尺寸配合的凹面结构。

作为本发明的进一步改进方案，顶梁上还设有接顶部件推送装置，接顶部件推送装置对应豁口结构设置，接顶部件推送装置包括接顶部件导向支撑机构和接顶部件平移推送机构，接顶部件平移推送机构包括对应接顶部件导向支撑机构的推送立板以及与推送立板安装连接的推送立板平移结构，推送立板平移结构与控制器电连接。

作为本发明的进一步改进方案，接顶部件是接顶柔膜袋，接顶柔膜袋整体呈上大下小的锥台结构，接顶柔膜袋内设有上下间隔设置的大径顶盘和小径底盘，大径顶盘和小径底盘之间还设有定位连接压簧，接顶柔膜袋上还固定设有包括单向启闭封板的注浆口，注浆口与注浆胶管尺寸配合，单向启闭封板设置在接顶柔膜袋的内表面，封堵在注浆口上的单向启闭封板呈常闭状态、且单向启闭封板可向接顶柔膜袋内部开启；接顶部件推送装置的接顶部件平移推送机构的推送立板上设置用于沿上下方向夹持接顶柔膜袋的柔膜袋夹持机构，柔膜袋夹持机构包括上夹持板、下夹持板以及夹持控制结构，夹持控制结构与控制器电连接。

作为本发明的进一步改进方案，底座后方对应支撑管输送通道的位置还设有支撑管输送装置，支撑管输送装置包括支撑管平移推送机构，支撑管平移推送机构包括支撑管定位推送部件以及与支撑管定位推送部件安装连接的支撑管导向推送结构，支撑管导向推送结构与控制器电连接。

作为本发明的进一步改进方案，抱管机械手包括与支撑管外径尺寸配合的弧形夹持面。

一种复合材料组合支撑体构建机器人使用方法，具体包括以下步骤：

a.定位支护：行走控制回路开始工作，控制器控制行走组件升降控制机构动作使行走组件降下并将底座顶升脱离地面，然后控制行走驱动机构动作使复合材料组合支撑体构建机器人整体移动至工作面设定的立柱作业位置，控制器控制行走组件升降控制机构动作使行走组件升起，复合材料组合支撑体构建机器人通过底座稳固停滞在工作面底板上；然后顶板升降控制回路开始工作，控制器控制升降缸伸出使顶梁升起并稳固顶靠在工作面顶板上；

b.立管作业：将支撑管送入支撑管输送通道后，立管控制回路开始工作，控制器先控制立管机械臂的X坐标驱动总成动作使抱管机械手沿左右方向伸出对支撑管进行稳固夹持，然后控制立管机械臂的Y坐标驱动总成和Z坐标驱动总成动作使抱管机械手做一边向前一边向上的复合坐标运动，同时控制抱管机械手的A坐标旋转驱动总成动作使抱管机械手对支撑管施加使支撑管底端向前翻转的翻转作用力，直至支撑管翻转90°呈竖直状态、且支撑管的顶端位于豁口结构内，通过控制立管机械臂的Y坐标驱动总成动作使夹持着支撑管的抱管机械手沿前后方向上调节支撑管的准确立管位置后，先控制立管机械臂的Z坐标驱动总成动作使支撑管的底端稳固落地，再控制立管机械臂的X坐标驱动总成动作使抱管机械手沿左右方向缩入松开支撑管，抱管机械手复位后完成支撑管的立管作业。

作为本发明的进一步改进方案，复合材料组合支撑体构建机器人使用方法还包括c.支撑管注浆作业：完成立管作业后，注浆控制回路开始工作，控制器控制注浆胶管推送滚动驱动机构动作使注浆胶管推送装置带动注浆胶管向前移动设定距离，注浆胶管自支撑管顶端与工作面顶板之间的空间穿过并被送入支撑管内，启动注浆泵进行自上而下注浆、直至将支撑管注满，控制注浆胶管复位。

作为本发明的进一步改进方案，步骤c注浆过程中控制注浆胶管推送滚动驱动机构动作使注浆胶管推送装置带动注浆胶管配合注浆液面的上升速度慢速回退。

作为本发明的进一步改进方案，支撑管为多层套管结构时，步骤c注浆过程中采用由内向外的注浆顺序，先对支撑管的内层套管进行注浆，待内层套管满注后再依次对支撑管的外层套管进行注浆。

作为本发明的进一步改进方案，步骤c向支撑管内部推送注浆胶管的过程中，先控制定位推送距离调整机构动作使夹持着注浆胶管的注浆胶管推送装置前移贴近支撑管，再控制注浆胶管推送滚动驱动机构动作输送注浆胶管，待注浆胶管的前端被送入支撑管顶端与工作面顶板之间的空间后，再持续控制输送注浆胶管的同时控制定位推送距离调整机构动作使注浆胶管推送装置以低于注浆胶管输送速度的速度慢速后移，实现依照注浆胶管的弯曲曲率将注浆胶管准确送入支撑管内。

作为本发明的进一步改进方案，控制定位推送距离调整机构动作使夹持着注浆胶管的注浆胶管推送装置前移贴近支撑管时，控制器根据模式识别传感器的反馈调整注浆胶管推送装置在左右方向上的位置，实现调整注浆胶管送入支撑管时的起始位置。

作为本发明的进一步改进方案，控制定位推送距离调整机构动作使夹持着注浆胶管的注浆胶管推送装置前移贴近支撑管时，控制器根据模式识别传感器的反馈调整注浆胶管推送装置在上下方向上的位置，实现调整注浆胶管送入支撑管时的高度位置。

作为本发明的进一步改进方案，步骤c向支撑管内部推送注浆胶管时通过注浆胶管带动韧性振捣钢丝绳同步移动，并在注浆过程中控制振捣器进行振捣；或者，步骤c向支撑管内部推送注浆胶管的同时控制振捣钢丝绳推送装置动作使韧性振捣钢丝绳同步移动，并在注浆过程中控制振捣器进行振捣。

作为本发明的进一步改进方案，步骤a顶板升降控制回路开始工作前，操作人员先将与支撑管顶端与工作面顶板之间的间隙高度尺寸配合的接顶部件定位放置在接顶部件推送支撑机构上后，再控制顶板升降控制回路工作升起顶梁并稳固顶靠在工作面顶板上；

复合材料组合支撑体构建机器人使用方法还包括d.接顶部件接顶作业：完成支撑管注浆作业后，控制器控制推送立板平移结构动作使推送立板推动接顶部件平移进入支撑管顶端与工作面顶板之间的空间，然后控制推送立板复位。

作为本发明的进一步改进方案，接顶部件是接顶柔膜袋时，步骤a顶板升降控制回路开始工作前，操作人员先将接顶柔膜袋定位放置在接顶部件推送支撑机构上、并使注浆口对应注浆胶管的伸出方向，控制柔膜袋夹持机构进行夹持动作使接顶柔膜袋整体高度尺寸缩小，再控制顶板升降控制回路工作升起顶梁并稳固顶靠在工作面顶板上；

步骤d控制推送立板平移结构动作使推送立板推动接顶柔膜袋平移进入支撑管顶端与工作面顶板之间的空间时，待接顶柔膜袋的小径底盘覆盖范围正对支撑管的顶端后，先控制柔膜袋夹持机构进行复位、再控制推送立板复位；然后控制注浆胶管推送装置动作使注浆胶管向前移动设定距离穿入注浆口内，启动注浆泵向接顶柔膜袋内注浆，待注浆口有浆液溢出、或者注浆泵的注浆压力大于设定压力值后，控制注浆胶管推送装置动作使注浆胶管向后移动复位，单向启闭封板复位呈封堵注浆口的状态，先控制顶梁降下、再控制升降行走装置将底座顶升脱离地面，控制行走驱动机构动作使复合材料组合支撑体构建机器人整体后移动撤离立柱作业位置。

作为本发明的进一步改进方案，步骤b将支撑管送入支撑管输送通道时，将支撑管自侧方位置滚入对应支撑管输送通道正后方的位置，控制器控制支撑管导向推送结构动作使支撑管定位推送部件前移并顶靠在支撑管的后端面上，继续控制支撑管导向推送结构动作使支撑管定位推送部件前移，将支撑管送入支撑管输送通道内。

与现有技术相比，利用本复合材料组合支撑体构建机器人进行立管作业前，控制器先控制行走组件升降控制机构动作使行走组件降下并将底座顶升脱离地面，然后控制行走驱动机构动作，即可实现本复合材料组合支撑体构建机器人整体的移动，控制本复合材料组合支撑体构建机器人整体移动至工作面设定的立柱作业位置后，控制器控制行走组件升降控制机构动作使行走组件升起，本复合材料组合支撑体构建机器人即通过底座稳固停滞在工作面底板上，然后控制器控制升降缸伸出使顶梁升起并顶靠在工作面顶板上形成稳固支护，将支撑管送入支撑管输送通道后，控制器先控制立管机械臂的X坐标驱动总成动作使抱管机械手沿左右方向伸出对支撑管进行稳固夹持，然后控制立管机械臂的Y坐标驱动总成和Z坐标驱动总成动作使抱管机械手做一边向前一边向上的复合坐标运动，同时控制抱管机械手的A坐标旋转驱动总成动作使抱管机械手对支撑管施加使支撑管向前翻转的翻转作用力，直至支撑管翻转90°呈竖直状态、且支撑管的顶端位于豁口结构内，控制立管机械臂的Z坐标驱动总成动作使支撑管的底端稳固落地，即完成支撑管的立管作业；由于顶梁上设有注浆装置，因此控制器可控制注浆胶管推送滚动驱动机构动作使注浆胶管推送装置带动注浆胶管向前移动设定距离将注浆胶管自支撑管顶端与工作面顶板之间的空间送入支撑管内，启动注浆泵即可实现自上而下的注浆，注浆过程中可控制注浆胶管推送滚动驱动机构动作使注浆胶管推送装置带动注浆胶管慢速回退，直至将支撑管注满；由于注浆装置还包括振捣机构，因此通过注浆胶管向支撑管内注浆过程中，控制器可以控制振捣器进行振捣，进而可以实现排除混凝土中的气泡、使混凝土密实结合以提高其强度；由于顶梁上还设有接顶部件推送装置，因此操作人员可以先将与支撑管顶端与工作面顶板之间的间隙高度尺寸配合的接顶部件定位放置在接顶部件推送支撑机构上后，再控制顶板升降控制回路工作升起顶梁，待完成注浆作业后，控制器可控制推送立板平移结构动作使推送立板推动接顶部件平移进入支撑管顶端与工作面顶板之间的空间，实现注浆后形成的支撑管混凝土墩柱与工作面顶板的有效接顶；本复合材料组合支撑体构建机器人自动化程度高，可以在稳固支护的前提下实现自动完成立管作业，并可以实现一次支护依次完成后续的注浆作业和接顶作业，可大大降低煤矿井下立管作业的安全隐患，特别适用于沿空留巷及采空区再利用构建技术。

附图说明

图1是复合材料组合支撑体构建机器人的主视图；

图2是图1的左视图；

图3是图1的俯视图；

图4是复合材料组合支撑体构建机器人在巷道移动时的结构示意图；

图5是复合材料组合支撑体构建机器人支护状态时的结构示意图；

图6是抱管机械手夹持支撑管后的结构示意图；

图7是图6的左视图；

图8是抱管机械手夹持着支撑管进行翻转时的结构示意图；

图9是支撑管翻转后呈竖直状态时的结构示意图；

图10是注浆胶管送入支撑管内进行注浆时的结构示意图；

图11是接顶部件推送装置推送接顶部件时的结构示意图；

图12是图11的左视图；

图13是接顶部件稳固接顶后复合材料组合支撑体构建机器人撤出时的结构示意图；

图14是接顶部件为接顶柔膜袋时接顶柔膜袋的结构示意图；

图15是注浆胶管穿入接顶柔膜袋的注浆口时的结构示意图；

图16是接顶柔膜袋稳固接顶并注浆后复合材料组合支撑体构建机器人撤出时的结构示意图。

图中：1、底座，11、支撑管输送装置，2、升降行走装置，3、顶梁，31、豁口结构，32、注浆装置，321、注浆胶管，322、注浆胶管推送装置，33、接顶部件推送装置，4、升降缸，5、立管机械臂，51、抱管机械手，6、支撑管，7、接顶部件，71、大径顶盘，72、小径底盘，73、定位连接压簧，74、单向启闭封板，75、注浆口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明(以下以支撑管6的输送方向为前方进行描述)。

如图1至图3所示，本复合材料组合支撑体构建机器人包括底座1、升降行走装置2、顶梁3、升降缸4、立管机械臂5和集中电控装置。

底座1包括左右对称设置的左底座和右底座、以及固定连接在左底座和右底座上的连接座，平行相对设置的左底座的内侧立面和右底座的内侧立面之间形成支撑管输送通道。

升降行走装置2安装在底座1的左底座和右底座上，包括行走组件和行走组件升降控制机构，行走组件包括行走驱动机构，行走驱动机构可以是包括行走驱动电机的电驱动机构、也可以是包括行走驱动液压马达的液压驱动机构，行走组件可以是包括行走轮的轮式行走结构、也可以是包括行走履带的履带式行走结构，行走组件升降控制机构连接在底座1与行走组件之间，行走组件升降控制机构可以是由升降缸控制的垂直升降控制结构、也可以是由摆杆控制的摆动升降控制结构，通过控制行走组件升降控制机构的动作可以实现行走组件升起而使底座1落至地面、或者实现行走组件降下并将底座1顶升脱离地面，行走组件降下并将底座1顶升脱离地面后通过控制行走驱动机构动作可以实现底座1整体的移动。

升降缸4的缸体端与底座1安装连接、伸缩端与顶梁3安装连接，升降缸4可以是液压缸结构、也可以是电动缸结构，优选液压缸结构，为保证顶梁3升降的平稳性，升降缸4可以分别对应左底座和右底座前后共设置为四件，为保证顶梁3升降的平稳性，还可以在底座1与顶梁3之间设置铰接连杆进行安装连接。

顶梁3的前部对应底座1的支撑管输送通道的位置设有沿上下方向贯穿顶梁3的豁口结构31、且豁口结构31沿左右方向的宽度尺寸大于支撑管6的外径尺寸。

左右对称设置的立管机械臂5分别安装在底座1的左底座和右底座上，立管机械臂5可以是包括回转副和直线副的关节机械臂结构、也可以是只包括直线副的直角坐标机械臂结构等其他结构机械臂，立管机械臂5的末节上对应支撑管输送通道设有抱管机械手51，立管机械臂5包括可控制抱管机械手51沿左右方向坐标移动的X坐标驱动总成、可控制抱管机械手51沿前后方向坐标移动的Y坐标驱动总成和可控制抱管机械手51沿竖直方向坐标移动的Z坐标驱动总成，抱管机械手51通过可沿X坐标轴线为旋转轴线坐标旋转移动的A坐标旋转驱动总成与立管机械臂5的末节安装连接，为实现稳固夹持支撑管6，抱管机械手51可以包括与支撑管6外径尺寸配合的弧形夹持面。

集中电控装置包括控制器、行走控制回路、顶板升降控制回路和立管控制回路，控制器分别与行走驱动机构、行走组件升降控制机构、升降缸4、立管机械臂5的坐标驱动总成和抱管机械手51的坐标旋转驱动总成电连接。

利用本复合材料组合支撑体构建机器人进行立管作业前，行走控制回路开始工作，如图4所示，控制器先控制行走组件升降控制机构动作使行走组件降下并将底座1顶升脱离地面，然后控制行走驱动机构动作，即可实现本复合材料组合支撑体构建机器人整体的移动，控制本复合材料组合支撑体构建机器人整体移动至工作面设定的立柱作业位置后，控制器控制行走组件升降控制机构动作使行走组件升起，本复合材料组合支撑体构建机器人即通过底座1稳固停滞在工作面底板上；然后顶板升降控制回路开始工作，如图5所示，控制器控制升降缸4伸出使顶梁3升起并顶靠在工作面顶板上形成稳固支护，即可进行立管作业；将支撑管6送入支撑管输送通道后，立管控制回路开始工作，如图6、图7所示，控制器先控制立管机械臂5的X坐标驱动总成动作使抱管机械手51沿左右方向伸出对支撑管6进行稳固夹持，然后控制立管机械臂5的Y坐标驱动总成和Z坐标驱动总成动作使抱管机械手51做一边向前一边向上的复合坐标运动，同时如图8所示，控制抱管机械手51的A坐标旋转驱动总成动作使抱管机械手51对支撑管6施加使支撑管6底端向前翻转的翻转作用力，直至如图9所示支撑管6翻转90°呈竖直状态、且支撑管6的顶端位于豁口结构31内，通过控制立管机械臂5的Y坐标驱动总成动作使夹持着支撑管6的抱管机械手51沿前后方向上调节支撑管6的准确立管位置后，先控制立管机械臂5的Z坐标驱动总成动作使支撑管6的底端稳固落地，再控制立管机械臂5的X坐标驱动总成动作使抱管机械手51沿左右方向缩入松开支撑管6，即完成支撑管6的立管作业，抱管机械手51复位后即可进行后续的注浆作业。

为了实现立管作业后的注浆，作为本发明的进一步改进方案，顶梁3上还设有注浆装置32，如图1至图3所示，注浆装置32设置在豁口结构31内，注浆装置32包括沿前后方向设置的注浆胶管321以及沿前后方向输送注浆胶管321的注浆胶管推送装置322，注浆胶管推送装置322包括上下平行设置的上滚动输送机构和下滚动输送机构，上滚动输送机构和下滚动输送机构可以是包括输送滚轮的滚轮输送结构、也可以是包括多个并排设置的输送辊的辊道输送结构、也可以是包括首尾连接呈环形的链带的链带输送结构，上滚动输送机构和下滚动输送机构的滚动输送面上均设有与注浆胶管321外径尺寸配合的凹面结构，上滚动输送机构和/或下滚动输送机构上设有注浆胶管推送滚动驱动机构，注浆胶管推送滚动驱动机构可以是包括滚动驱动电机的电驱动机构、也可以是包括滚动驱动液压马达的液压驱动机构，注浆胶管321被夹持在上滚动输送机构和下滚动输送机构之间，为保证稳固夹持输送注浆胶管321，上滚动输送机构和/或下滚动输送机构上还可以设置可控制上滚动输送机构和/或下滚动输送机构升降的注浆胶管推送夹持控制机构，注浆胶管推送夹持控制机构可以是定位设置的压簧结构、也可以是伸缩缸控制的升降控制结构等其他升降控制结构，注浆胶管321的后端与注浆泵的排料端连接；集中电控装置还包括注浆控制回路，控制器与注浆胶管推送滚动驱动机构电连接，完成支撑管6的立管作业后，注浆控制回路开始工作，如图10所示，控制器控制注浆胶管推送滚动驱动机构动作使注浆胶管推送装置322带动注浆胶管321向前移动设定距离，注浆胶管321前端先被送入支撑管6顶端与工作面顶板之间的空间，注浆胶管321前端继续前移的过程中在自身重力扭矩作用下发生弯曲而被送入支撑管6内，启动注浆泵即可实现自上而下的注浆，注浆过程中可控制注浆胶管推送滚动驱动机构动作使注浆胶管推送装置322带动注浆胶管321配合注浆液面的上升速度慢速回退，直至将支撑管6注满；多层套管结构的支撑管6在注浆并混凝土干化后其整体结构强度大大提高，在支撑管6为多层套管结构时，注浆过程中采用由内向外的注浆顺序，可先对支撑管6的内层套管进行注浆，待内层套管满注后再依次对支撑管6的外层套管进行注浆。

为了实现将注浆胶管321准确送入支撑管6内，作为本发明的进一步改进方案，注浆装置32还可以包括与控制器电连接的定位推送距离调整机构，定位推送距离调整机构包括可控制注浆胶管推送装置322整体前后移动的Y坐标驱动总成，推送注浆胶管321的过程中，可以先控制定位推送距离调整机构动作使夹持着注浆胶管321的注浆胶管推送装置322前移贴近支撑管6，再控制注浆胶管推送滚动驱动机构动作输送注浆胶管321，待注浆胶管321的前端被送入支撑管6顶端与工作面顶板之间的空间后，再持续控制输送注浆胶管321的同时控制定位推送距离调整机构动作使注浆胶管推送装置322以低于注浆胶管321输送速度的速度慢速后移，如此控制可以依照注浆胶管321的弯曲曲率保证将注浆胶管321准确送入支撑管6内；为了实现微调注浆胶管321送入支撑管6时的起始位置、进而便于将注浆胶管321准确送入支撑管6内，注浆胶管推送装置322上可以设置与控制器电连接的模式识别传感器，且定位推送距离调整机构还可以包括可控制注浆胶管推送装置322整体左右移动的X坐标驱动总成，推送注浆胶管321的过程中，控制器可以根据模式识别传感器的反馈调整注浆胶管推送装置322在左右方向上的位置，进而实现调整注浆胶管321送入支撑管6时的起始位置；为了实现微调注浆胶管321送入支撑管6时的高度位置、进而便于将注浆胶管321准确送入支撑管6内，定位推送距离调整机构还可以包括可控制注浆胶管推送装置322整体上下移动的Z坐标驱动总成，推送注浆胶管321的过程中，控制器可以根据模式识别传感器的反馈调整注浆胶管推送装置322在上下方向上的位置，进而实现调整注浆胶管321送入支撑管6时的高度位置。

为了降低混凝土沉淀分层的几率，作为本发明的进一步改进方案，注浆装置32还包括振捣机构，振捣机构包括韧性振捣钢丝绳以及固定安装在韧性振捣钢丝绳上的振捣器，振捣器与控制器电连接，韧性振捣钢丝绳可以直接固定附着在注浆胶管321上、通过向支撑管6内送入(或慢速回退)注浆胶管321的同时实现送入(或慢速回退)韧性振捣钢丝绳，韧性振捣钢丝绳也可以通过额外设置在豁口结构31内的振捣钢丝绳推送装置实现向支撑管6内送入韧性振捣钢丝绳，振捣钢丝绳推送装置的结构可与注浆胶管推送装置322相同，通过注浆胶管321向支撑管6内注浆过程中，控制器可以控制振捣器进行振捣，进而可以实现排除混凝土中的气泡、使混凝土密实结合以提高其强度。

为了实现注浆后形成的支撑管混凝土墩柱与工作面顶板的有效接顶，作为本发明的进一步改进方案，顶梁3上还设有接顶部件推送装置33，如图1至图3所示，接顶部件7可以是楔形木垫、工字钢、接顶柔膜袋等结构形式，接顶部件推送装置33对应豁口结构31设置，接顶部件推送装置33包括接顶部件导向支撑机构和接顶部件平移推送机构，接顶部件导向支撑机构用于托载支撑接顶部件7，接顶部件导向支撑机构可以是沿推送走向设置的导向托板结构、或者吊环结构、或者定位套结构等托载支撑结构，接顶部件7可定位放置在接顶部件推送支撑机构上，接顶部件平移推送机构用于将接顶部件7平移推入支撑管6顶端与工作面顶板之间的空间，接顶部件平移推送机构包括对应接顶部件导向支撑机构的推送立板以及与推送立板安装连接的推送立板平移结构，推送立板平移结构可以是由伸缩缸控制的伸缩平移结构、也可以是由链传动或配合的齿轮齿条传动控制的滚动平移结构等其他平移结构，推送立板平移结构与控制器电连接，接顶部件7并排设置为多个时，为了实现逐个推送，接顶部件平移推送机构还可以包括可控制接顶部件平移推送机构整体沿并排方向平移移动的坐标驱动总成，或者接顶部件推送装置33左右对置设置为多组。立管作业时，操作人员可以先将与支撑管6顶端与工作面顶板之间的间隙高度尺寸配合的接顶部件7定位放置在接顶部件推送支撑机构上后，再控制顶板升降控制回路工作升起顶梁3，待完成注浆作业后，如图11、图12所示，控制器可控制推送立板平移结构动作使推送立板推动接顶部件7平移进入支撑管6顶端与工作面顶板之间的空间，实现注浆后形成的支撑管混凝土墩柱与工作面顶板的有效接顶，完成稳固接顶后如图13所示，控制器可控制顶梁3降下、并控制升降行走装置2将底座1顶升脱离地面，后退移动即可撤出。

在接顶部件7采用接顶柔膜袋时，为实现更好的接顶承载效果，如图14所示，接顶柔膜袋可整体呈上大下小的锥台结构，接顶柔膜袋内设有上下间隔同轴设置的大径顶盘71和小径底盘72，大径顶盘71和小径底盘72之间还设有定位连接压簧73，定位连接压簧73可撑起大径顶盘71和小径底盘72、进而实现撑起接顶柔膜袋以便于后续向接顶柔膜袋内注浆，为实现有效接顶，通过定位连接压簧73支撑的大径顶盘71和小径底盘72之间的距离尺寸可大于支撑管6顶端与工作面顶板之间的距离尺寸，接顶柔膜袋上还固定设有包括单向启闭封板74的注浆口75，注浆口75与注浆胶管321尺寸配合，注浆口75可以是与注浆胶管321尺寸配合的管状结构，注浆胶管321可穿入或套入管状结构的注浆口75上实现注浆，单向启闭封板74设置在接顶柔膜袋的内表面，封堵在注浆口75上的单向启闭封板74呈常闭状态、且单向启闭封板74可向接顶柔膜袋内部开启，单向启闭封板74可通过扭簧安装在注浆口75上；为了便于将接顶柔膜袋推入支撑管6顶端与工作面顶板之间的空间，接顶部件推送装置33的接顶部件平移推送机构的推送立板上可以设置用于沿上下方向夹持接顶柔膜袋的柔膜袋夹持机构，柔膜袋夹持机构包括上夹持板、下夹持板以及夹持控制结构，夹持控制结构与控制器电连接，通过控制夹持在大径顶盘71和小径底盘72上的柔膜袋夹持机构的动作可以实现压缩定位连接压簧73而使接顶柔膜袋整体高度尺寸变小、以便于将接顶柔膜袋推入支撑管6顶端与工作面顶板之间的空间，为实现稳固夹持接顶柔膜袋，接顶部件平移推送机构可左右对称设置，可自接顶柔膜袋左右两侧共同进行夹持、并同步进行平移，以实现有效使接顶柔膜袋整体高度尺寸变小；立管作业时，操作人员可以先将接顶柔膜袋定位放置在接顶部件推送支撑机构上、并使注浆口75对应注浆胶管321的伸出方向后，控制柔膜袋夹持机构动作使接顶柔膜袋整体高度尺寸变小，再控制顶板升降控制回路工作升起顶梁3，待完成注浆作业后，控制器可控制推送立板平移结构动作使推送立板推动接顶柔膜袋平移进入支撑管6顶端与工作面顶板之间的空间，待接顶柔膜袋的小径底盘72覆盖范围正对支撑管6的顶端后，控制柔膜袋夹持机构复位动作，接顶柔膜袋即在定位连接压簧73的复位弹力作用下实现接顶柔膜袋的顶端和底端分别稳固顶靠在工作面顶板和支撑管6顶端上，接顶部件推送装置33复位后，如图15所示，可控制注浆胶管推送装置322动作使注浆胶管321向前移动设定距离穿入注浆口75内、并顶开单向启闭封板74，即可启动注浆泵向接顶柔膜袋内注浆，待注浆口75有浆液溢出、或者注浆泵的注浆压力大于设定压力值后，控制注浆胶管推送装置322动作使注浆胶管321向后移动复位，单向启闭封板74即复位封堵在注浆口75上，实现接顶柔膜袋的自动注浆，由于接顶柔膜袋内的大径顶盘71和小径底盘72之间设有定位连接压簧73、且大径顶盘71和小径底盘72之间的距离尺寸大于支撑管6顶端与工作面顶板之间的距离尺寸，因此注浆后定位连接压簧73仍可稳固支撑在大径顶盘71和小径底盘72之间，如图16所示，控制顶梁3降下、并控制升降行走装置2将底座1顶升脱离地面后退移动撤出即可。

为了便于将支撑管6送入支撑管输送通道，作为本发明的进一步改进方案，如图1至图3所示，底座1后方对应支撑管输送通道的位置还设有支撑管输送装置11，支撑管输送装置11包括支撑管平移推送机构，支撑管平移推送机构包括支撑管定位推送部件以及与支撑管定位推送部件安装连接的支撑管导向推送结构，支撑管定位推送部件可以是定位立板结构、也可以是定位挡块结构等其他端面定位结构，支撑管导向推送结构可以是由伸缩缸控制的伸缩导向推送结构、也可以是由链传动或配合的齿轮齿条传动控制的滚动导向推送结构等其他导向推送结构，支撑管导向推送结构与控制器电连接。将支撑管6送入支撑管输送通道时，可将支撑管6自侧方位置滚入对应支撑管输送通道正后方的位置，然后控制器可控制支撑管导向推送结构动作使支撑管定位推送部件前移并顶靠在支撑管6的后端面上，继续控制支撑管导向推送结构动作使支撑管定位推送部件前移，支撑管6即可被送入支撑管输送通道内。为了实现支撑管6在支撑管输送通道内的准确位置定位，进而便于后续抱管机械手51准确夹持支撑管6进行翻转立管，还可以在支撑管输送通道的内前部设置支撑管定位块以避免支撑管6过度前移。