一种用于煤矿井下充填的无机轻质单料施工充填装置

技术领域

本发明涉及煤矿施工技术领域，具体是一种用于煤矿井下充填的无机轻质单料施工充填装置。

背景技术

煤炭自燃是煤矿严重灾害之一，采用注浆材料封堵漏风通道是常用防灭火方法之一。根据统计分析，矿井自燃火源主要分布在采空区、冒顶区等与煤接触的破碎区、空峒区以及漏风通道。

凝胶充填主要用在局部防灭火充填部位，现场使用较普遍，压注在漏风缝隙中期望实现密闭，但凝胶的这种阻化、密闭作用是有时限的，因此，便会使用由无机轻质填料和水搅拌形成的浆体来对漏风缝隙进行充填处理。

目前，在进行煤矿井下充填作业中，对漏风缝隙进行充填时，大多是通过送料装置将由无机轻质填料和水搅拌形成的浆体直接泵送至漏风缝隙中，由于漏风缝隙的宽度会存在差异，而出料装置的出料口大小固定，于是，当缝隙的宽度较小时，便会导致部分浆料被泵至缝隙边缘，导致原料浪费，当缝隙的宽度较大时，便容易导致充填不完备的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于煤矿井下充填的无机轻质单料施工充填装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于煤矿井下充填的无机轻质单料施工充填装置，包括底座及安装在所述底座上的圆筒，所述圆筒用于盛装由无机轻质填料和水搅拌形成的浆体，还包括：

绞龙，所述绞龙安装于所述底座的底部，其进料口通过第三导管与所述圆筒连接，出料口处设有出口控制机构，且所述绞龙的驱动轴连接有变速驱动机构，所述变速驱动机构与所述出口控制机构连接；

缝隙探测件，所述缝隙探测件设于所述底座上，并与所述出口控制机构连接，所述缝隙探测件在进入漏风缝隙中时，触使所述出口控制机构及所述变速驱动机构运动，以使所述出口控制机构执行对所述绞龙出料口大小的切换动作，所述变速驱动机构执行对所述绞龙出料口出料速度的切换动作；

搅拌机构，所述搅拌机构设于所述圆筒中，用于对所述圆筒中的无机轻质填料和水进行混合，且所述搅拌机构连接有泵水机构，所述泵水机构用于向所述圆筒中供水。

作为本发明进一步的方案：所述缝隙探测件包括安装于所述底座上的两个气缸及固定于两个所述气缸活动端的插放件，所述插放件呈等腰三角形设置，且其内部设置设置有压力传感器，所述压力传感器与所述气缸通讯。

作为本发明再进一步的方案：所述出口控制机构包括固定设置于在所述绞龙出料口处的出料件以及滑动嵌合在所述出料件底端的两个挡板，两个所述挡板通过推拉结构与所述插放件连接，且两个所述挡板与所述出料件的底端密封滑动贴合；

所述推拉结构在所述插放件升降的过程中触发，并带动两个所述挡板相互靠近或远离运动，以使所述出料件底端的导通面积减小或增大。

作为本发明再进一步的方案：所述推拉结构包括固定在所述插放件朝向所述出料件一侧的连接板及转动安装在所述连接板上的两根第一推拉杆，两根所述第一推拉杆远离所述连接板的一端分别与两个所述挡板的一侧铰接。

作为本发明再进一步的方案：所述变速驱动机构包括安装在所述绞龙一侧的第三电机以及与所述第三电机电性连接的第二控制盒，所述第三电机的输出端与所述绞龙驱动轴的一端连接；

所述第二控制盒用于调节所述第三电机的供电电流，所述第二控制盒上设置有调节旋钮，所述调节旋钮与安装在所述出料件上的齿合传动组件连接。

作为本发明再进一步的方案：所述第二控制盒的调节旋钮上沿圆周等距设置有齿牙，所述齿合传动机构包括固定于所述出料件一侧的导向件及滑动设置在所述导向件中的第二齿条板，所述第二齿条板与所述第二控制盒调节旋钮上的齿牙啮合；

其中一个所述挡板的侧部还固定有侧板，所述侧板通过第二推拉杆连接所述第二齿条板，且所述第二推拉杆的两端分别与所述侧板和所述第二齿条板铰接。

作为本发明再进一步的方案：所述搅拌机构包括转动安装在所述圆筒中的转轴及通过限位结构于所述转轴滑动套合的套管，所述底座的底部还安装有第一电机，所述第一电机的输出端与所述转轴连接，所述套管连接有安装在所述圆筒外壁上的高度调节组件，且所述高度调节组件与所述泵水机构连接。

作为本发明再进一步的方案：所述套管上沿圆周等距固定安装有多个装配板，且所述装配板的底部设置有多个搅拌件，所述搅拌件包括固定在所述装配板的底部且内部中空的第一搅拌杆及滑动套设在所述第一搅拌杆内的第二搅拌杆；

所述第二搅拌杆朝向所述圆筒底壁的一端设置有滚珠，所述滚珠与所述圆筒的底壁抵接，在所述第一搅拌杆内还设置有柱形弹簧，所述柱形弹簧的一端连接所述第一搅拌杆的底壁，另一端与所述第二搅拌杆远离所述圆筒底壁的一端连接。

作为本发明再进一步的方案：所述圆筒的外壁上固定安装有横板，所述横板上固定安装有竖板，所述高度调节机构包括转动安装在所述竖板上的丝杆及套设在所述丝杆上且与之螺纹连接的螺纹套筒；

所述螺纹套筒与所述泵水机构连接，且所述；螺纹套筒远离所述丝杆的一端固定有升降板，所述升降板与所述套管转动连接。

作为本发明再进一步的方案：所述泵水机构包括安装在所述横板上的水泵及输出端与所述水泵驱动轴连接的第二电机，所述水泵的进水口通过第一导管与设置在所述底座上的水箱连接，出水口固定有第二导管，所述第二导管远离所述水泵的一端密封转动安装有供水件，且所述供水件与所述转轴远离所述底座的一端固定；

其中，所述供水件呈类锥形状设置，且其外周等距设置有多个出液孔，所述第二电机电性连接有第一控制盒，所述第一控制盒的调节旋钮上沿圆周等距设置有齿牙，所述螺纹套筒固定连接有第一齿条板，所述第一齿条板与所述第一控制盒调节旋钮上的齿牙啮合。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设计新颖，在使用时，缝隙探测件向缝隙中深入，且缝隙探测件运动时，会带动出口控制机构运动，出口控制机构将绞龙的出料口大小增大，而缝隙探测件的运动行程同缝隙的宽度有关，于是，便可保证绞龙出料口的大小与缝隙宽度保持相当，可有效防止部分浆料被泵至缝隙边缘造成浪费或充填不完备的问题，同时，出口控制机构可带动变速驱动机构运动，使绞龙对浆料的输送速度可自动适应出料口的大小，确保了充填效果。

附图说明

图1为用于煤矿井下充填的无机轻质单料施工充填装置一种实施例的轴测图。

图2为用于煤矿井下充填的无机轻质单料施工充填装置一种实施例的结构示意图。

图3为用于煤矿井下充填的无机轻质单料施工充填装置一种实施例另一角度的结构示意图。

图4为用于煤矿井下充填的无机轻质单料施工充填装置一种实施例又一角度的结构示意图。

图5为用于煤矿井下充填的无机轻质单料施工充填装置一种实施例再一角度的结构示意图。

图6为图1中A处的结构放大图。

图7为图5中B处的结构放大图。

图8为用于煤矿井下充填的无机轻质单料施工充填装置一种实施例中搅拌机构的结构爆炸图。

图9为用于煤矿井下充填的无机轻质单料施工充填装置一种实施例中出口控制机构的结构爆炸图。

图中：1、底座；2、圆筒；3、第一电机；4、转轴；401、凸起；5、套管；501、凹槽；6、装配板；601、倾斜面；7、、升降板；8、第一搅拌杆；9、柱形弹簧；10、第二搅拌杆；11、丝杆；12、螺纹套筒；13、水泵；14、第二电机；15、第一控制盒；16、连接杆；17、第一齿条板；18、水箱；19、第一导管；20、第二导管；21、竖板；22、供水件；23、绞龙；24、第三导管；25、出料件；26、第三电机；27、第二控制盒；28、第二齿条板；29、横板；30、气缸；31、插放件；32、挡板；33、连接板；34、第一推拉杆；35、导向件；36、侧板；37、第二推拉杆。

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。

另外，本发明中的元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请参阅图1-9，本发明实施例中，一种用于煤矿井下充填的无机轻质单料施工充填装置，包括底座1及安装在所述底座1上的圆筒2，所述圆筒2用于盛装由无机轻质填料和水搅拌形成的浆体。在所述底座1的底部还安装有多个行走轮(未标号)，以便于装置在实际使用时，方便装置沿着待充填处理的漏风缝隙移动，进行充填作业位置的变换。

所述用于煤矿井下充填的无机轻质单料施工充填装置还包括绞龙23，所述绞龙23安装于所述底座1的底部，其进料口通过第三导管24与所述圆筒2连接，出料口处设有出口控制机构。

优选的，在所述第三导管24上设置阀门，以便于控制所述第三导管24的导通状态，防止在搅拌过程中，所述圆筒2中的水分流失进入所述绞龙23中，进而导致圆筒2中无机轻质填料和水的配比不当，对最终浆料的质量及充填处理的效果造成影响，后续在开始充填时，将所述阀门打开即可。

所述绞龙23的驱动轴连接有变速驱动机构，所述变速驱动机构与所述出口控制机构连接。所述绞龙23为现有技术的应用，即螺旋输送机，螺旋输送机是一种利用电机带动螺旋回转，推移物料以实现输送目的的机械。它能水平、倾斜或垂直输送，具有结构简单、横截面积小、密封性好、操作方便、维修容易、便于封闭运输等优点，对于其具体的工作原理，本申请不再赘叙。

缝隙探测件，所述缝隙探测件设于所述底座1上，并与所述出口控制机构连接，所述缝隙探测件在进入漏风缝隙中时，触使所述出口控制机构及所述变速驱动机构运动，以使所述出口控制机构执行对所述绞龙23出料口大小的切换动作，所述变速驱动机构执行对所述绞龙23出料口出料速度的切换动作。

请再次参阅图1与图7，所述缝隙探测件包括安装于所述底座1上的两个气缸30及固定于两个所述气缸30活动端的插放件31，所述插放件31呈等腰三角形设置，且其内部设置设置有压力传感器，所述压力传感器与所述气缸30通讯。

进一步来说，所述气缸30也可使用电动推杆或液压缸来进行替换，对此本申请不做具体限定，可根据实际的需求进行选择。

需要注意的是，在初始情况下，所述插放件31与所述地面靠近；

使用时，气缸30驱动插放件31下降，于是，插放件31的底端便逐渐进入漏风缝隙中，当插放件31的两侧与缝隙口接触后，插放件31中的压力传感器便会检测到相应的压力值，随后，压力传感器便会向气缸30发送控制信号，使得气缸30停止工作，因此，缝隙的宽度越大，则插放件31下移的行程越大，进而，插放件31在下移过程中带动出口控制机构运动，使得绞龙23出料口的大小变得越大，这样一来，出料的宽度便可与漏风缝隙的宽度保持相当，从而，后续绞龙23工作时，可防止浆体被充填至缝隙边缘，而导致原料浪费的问题。

请再次参阅图7与图9，所述出口控制机构包括固定设置于在所述绞龙23出料口处的出料件25以及滑动嵌合在所述出料件25底端的两个挡板32，两个所述挡板32通过推拉结构与所述插放件31连接，且两个所述挡板32与所述出料件25的底端密封滑动贴合。所述推拉结构在所述插放件31升降的过程中触发，并带动两个所述挡板32相互靠近或远离运动，以使所述出料件25底端的导通面积减小或增大。

所述推拉结构包括固定在所述插放件31朝向所述出料件25一侧的连接板33及转动安装在所述连接板33上的两根第一推拉杆34，两根所述第一推拉杆34远离所述连接板33的一端分别与两个所述挡板32的一侧铰接。

在气缸30驱动插放件31下降时，连接板33便跟随插放件31一同下移，与此同时，连接板33便可通过两根第一推拉杆34推动两个挡板32在出料件25的底部相互远离滑动，使得出料件25底部的导通宽度变大，由于插放件31的下移行程与漏风缝隙的宽度有关，从而，便可使出料件25的出料宽度与漏风缝隙的宽度保持相当，从而，后续绞龙23工作时，可防止浆体被充填至缝隙边缘，而导致原料浪费的问题。

请再次参阅图7与图9，所述变速驱动机构包括安装在所述绞龙23一侧的第三电机26以及与所述第三电机26电性连接的第二控制盒27，所述第三电机26的输出端与所述绞龙23驱动轴的一端连接。所述第二控制盒27用于调节所述第三电机26的供电电流，所述第二控制盒27上设置有调节旋钮，所述调节旋钮与安装在所述出料件25上的齿合传动组件连接。

具体地来说，所述第二控制盒27改变所述第三电机26供电电流大小的原理便是当第二控制盒27上的旋钮转动时，接入第三电机26电路中的电阻阻值变大或变小，进而使得电路的电流减小或增大。

所述第二控制盒27的调节旋钮上沿圆周等距设置有齿牙，所述齿合传动机构包括固定于所述出料件25一侧的导向件35及滑动设置在所述导向件35中的第二齿条板28，所述第二齿条板28与所述第二控制盒27调节旋钮上的齿牙啮合。

此外，其中一个所述挡板32的侧部还固定有侧板36，所述侧板36通过第二推拉杆37连接所述第二齿条板28，且所述第二推拉杆37的两端分别与所述侧板36和所述第二齿条板28铰接。

插放件31在下降过程中，两个挡板32相互远离运动，使得出料件25的出料宽度增加，同时，其中一个挡板32通过侧板36与第二推拉杆37拉动第二齿条板28朝向出料件25运动，于是，第二齿条板28与第二控制盒27调节旋钮上的齿牙配合，使得所述调节旋钮发生转动，第三电机26的供电电流增大，这样一来，漏风缝隙的宽度越大，出料件25的出料宽度越大，且第三电机26的供电电流越大，从而，绞龙23中螺旋叶片的转速越大，使得出料速度提升，故而，绞龙23对浆料的输送速度可自动适应出料口的大小，确保了充填效果。

所述用于煤矿井下充填的无机轻质单料施工充填装置还包括搅拌机构，所述搅拌机构设于所述圆筒2中，用于对所述圆筒2中的无机轻质填料和水进行混合，且所述搅拌机构连接有泵水机构，所述泵水机构用于向所述圆筒2中供水。

请再次参阅图4与图8，所述搅拌机构包括转动安装在所述圆筒2中的转轴4及通过限位结构于所述转轴4滑动套合的套管5，所述底座1的底部还安装有第一电机3，所述第一电机3的输出端与所述转轴4连接，所述套管5连接有安装在所述圆筒2外壁上的高度调节组件，且所述高度调节组件与所述泵水机构连接。

详细地来说，所述限位结构包括沿圆周设置在所述转轴4外壁上的多个凸起401以及沿圆周设置于所述套管5内壁上的多个凹槽501，所述凹槽501与所述凸起401均为长条状设置，且二者滑动适配，并与所述转轴4及所述套管5的中心轴线相平行。

所述套管5上沿圆周等距固定安装有多个装配板6，且所述装配板6的底部设置有多个搅拌件，所述搅拌件包括固定在所述装配板6的底部且内部中空的第一搅拌杆8及滑动套设在所述第一搅拌杆8内的第二搅拌杆10。所述第二搅拌杆10朝向所述圆筒2底壁的一端设置有滚珠，所述滚珠与所述圆筒2的底壁抵接，在所述第一搅拌杆8内还设置有柱形弹簧9，所述柱形弹簧9的一端连接所述第一搅拌杆8的底壁，另一端与所述第二搅拌杆10远离所述圆筒2底壁的一端连接。

其中，需要注意的是，为了防止在向圆筒2中添加无机轻质填料时，无机轻质填料在所述装配板6的上部产生累计，进而造成部分原料无法被混合的问题，因此，在所述装配板6的上部设置有倾斜面601，以确保在向所述圆筒2中加入的无机轻质填料均可掉落至装配板6以下进入混合。

请再次参阅图6与图8，所述圆筒2的外壁上固定安装有横板29，所述横板29上固定安装有竖板21，所述高度调节机构包括转动安装在所述竖板21上的丝杆11及套设在所述丝杆11上且与之螺纹连接的螺纹套筒12。所述螺纹套筒12与所述泵水机构连接，且所述；螺纹套筒12远离所述丝杆11的一端固定有升降板7，所述升降板7与所述套管5转动连接。

在实际的使用时，向圆筒2中加入一定量的无机轻质填料，随后，正向转动丝杆11，从而螺纹套筒12便于丝杆11进行螺纹配合并通过升降板7带动套管5在转轴4上向上滑动，使得多个装配板6的高度降低，直至装配板6与无机轻质填料相靠近，装配板6在上升过程中，柱形弹簧9将逐渐反弹，使得第二搅拌杆10逐渐朝向第一搅拌杆8的外部滑动，这样一来，搅拌件的整体长度增加，保证了在对不同量的原料进行搅拌的充分性。

所述泵水机构包括安装在所述横板29上的水泵13及输出端与所述水泵13驱动轴连接的第二电机14，所述水泵13的进水口通过第一导管19与设置在所述底座1上的水箱18连接，出水口固定有第二导管20，所述第二导管20远离所述水泵13的一端密封转动安装有供水件22，且所述供水件22与所述转轴4远离所述底座1的一端固定；

其中，所述供水件22呈类锥形状设置，且其外周等距设置有多个出液孔，所述第二电机14电性连接有第一控制盒15，所述第一控制盒15的调节旋钮上沿圆周等距设置有齿牙，所述螺纹套筒12固定连接有第一齿条板17，所述第一齿条板17与所述第一控制盒15调节旋钮上的齿牙啮合。

展开来讲，所述螺纹套筒12通过连接杆16与所述第一齿条板17固定，所述连接杆16贯穿所述竖板21，且所述竖板21上开始有用于供所述连接杆16活动的条形通槽。

需要说明的是，所述第一控制盒15与所述第二控制盒27的原理相同，即当转动第一控制盒15上的调节旋钮时，可对第二电机14的供电电流大小进行调节，进而改变在单位时间内水泵13向圆筒2中的泵水量。

在进行浆料的制备时，为了保证浆料的粘稠度达标，因此，对无机轻质填料与水的比例需加以控制，此外，还需规定对无机轻质填料和水的搅拌时间；

在配制浆料时，将无机轻质填料加入圆筒2中，在丝杆11的转动下，螺纹套筒12带动装配板6下移与无机轻质填料靠近，与此同时，螺纹套筒12通过连接杆16带动第一齿条板17下移，进而，第一齿条板17与第一控制盒15调节旋钮上的齿牙配合，使得所述调节旋钮发生转动，第二电机14的供电电流减小，使得在搅拌过程中，单位时间内，水泵13向圆筒2中的泵水量减少；

随后，第一电机3与第二电机14同时工作，第一电机3驱动转轴4转动，转轴4通过凸起401与凹槽501的适配关系带动套管5转动，进而，套管5便可带动第一搅拌杆8与第二搅拌杆10在圆筒2中进行圆周运动，实现搅拌功能，与此同时，水泵13通过第一导管19对水箱18中的水进行抽取，且在出水口通过第二导管20将水泵入供水件22中，从而转轴4带动供水件22转动时，供水件22中的水便可通过供水件22外周的出液孔被甩出，使得水在圆筒2中沿圆周洒出，从而便进一步提升了搅拌的充分性，为最终的充填效果提供了保障。

所述用于煤矿井下充填的无机轻质单料施工充填装置在具体实施时，将装置移动时合适的工作位置，使插放件31与待充填处理的漏风缝隙对准，向圆筒2中加入一定量的无机轻质填料，随后，正向转动丝杆11，从而螺纹套筒12便于丝杆11进行螺纹配合并通过升降板7带动套管5在转轴4上向上滑动，使得多个装配板6的高度降低，直至装配板6与无机轻质填料相靠近，装配板6在上升过程中，柱形弹簧9将逐渐反弹，使得第二搅拌杆10逐渐朝向第一搅拌杆8的外部滑动，这样一来，搅拌件的整体长度增加，保证了在对不同量的原料进行搅拌的充分性；

在丝杆11的转动下，螺纹套筒12带动装配板6下移与无机轻质填料靠近，与此同时，螺纹套筒12通过连接杆16带动第一齿条板17下移，进而，第一齿条板17与第一控制盒15调节旋钮上的齿牙配合，使得所述调节旋钮发生转动，第二电机14的供电电流减小，使得在搅拌过程中，单位时间内，水泵13向圆筒2中的泵水量减少；

随后，第一电机3与第二电机14同时工作，第一电机3驱动转轴4转动，转轴4通过凸起401与凹槽501的适配关系带动套管5转动，进而，套管5便可带动第一搅拌杆8与第二搅拌杆10在圆筒2中进行圆周运动，实现搅拌功能，与此同时，水泵13通过第一导管19对水箱18中的水进行抽取，且在出水口通过第二导管20将水泵入供水件22中，从而转轴4带动供水件22转动时，供水件22中的水便可通过供水件22外周的出液孔被甩出，使得水在圆筒2中沿圆周洒出，从而便进一步提升了搅拌的充分性，为最终的充填效果提供了保障；

气缸30驱动插放件31下降，于是，插放件31的底端便逐渐进入漏风缝隙中，当插放件31的两侧与缝隙口接触后，插放件31中的压力传感器便会检测到相应的压力值，随后，压力传感器便会向气缸30发送控制信号，使得气缸30停止工作；

在气缸30驱动插放件31下降时，连接板33便跟随插放件31一同下移，与此同时，连接板33便可通过两根第一推拉杆34推动两个挡板32在出料件25的底部相互远离滑动，使得出料件25底部的导通宽度变大，由于插放件31的下移行程与漏风缝隙的宽度有关，从而，便可使出料件25的出料宽度与漏风缝隙的宽度保持相当，从而，后续绞龙23工作时，可防止浆体被充填至缝隙边缘，而导致原料浪费的问题；

插放件31在下降过程中，两个挡板32相互远离运动，使得出料件25的出料宽度增加，同时，其中一个挡板32通过侧板36与第二推拉杆37拉动第二齿条板28朝向出料件25运动，于是，第二齿条板28与第二控制盒27调节旋钮上的齿牙配合，使得所述调节旋钮发生转动，第三电机26的供电电流增大，这样一来，漏风缝隙的宽度越大，出料件25的出料宽度越大，且第三电机26的供电电流越大，从而，绞龙23中螺旋叶片的转速越大，使得出料速度提升，故而，绞龙23对浆料的输送速度可自动适应出料口的大小，确保了充填效果。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。