【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及節能充填，具體涉及一種應用于掘充留作業中的充填裝置及方法。
技術介紹
1、現階段我國煤礦開采的主要方式為綜采長壁采煤法，采空區以垮落法管理頂板，需要在相鄰長壁工作面間均留設5m～40m的面間煤柱，以確保綜采長壁工作面回采作業安全。為了解決面間煤柱遺留的問題，逐漸形成無煤柱開采技術，如“沿空留巷”、“沿空掘巷”技術。采用這類技術雖然在一定程度上減少了面間煤柱的損失，但是巷道煤柱留設較窄僅2m左右，受采動影響明顯，巷道極易發生片幫和變形，存在維護成本較高、安全性能低等問題。
2、申請公布號為cn?117365474?a的專利技術專利“一種大斷面掘進充填留巷一體化方法及系統”提出了掘進、充填、留巷的新工藝。首先將兩綜采長壁工作面順槽和面間煤柱提前規劃成大斷面掘進區，然后用u型自移式液壓擋板在大斷面巷道中部搭建充填空間，實現中間充填和兩側留巷的新方法。但在料漿充填過程中，一般使用充填擋板支架進行封堵空區，空區封堵完成后進行充填料漿，但料漿充填完成后需要凝結時間，需要等料漿固結成型后才能移除充填擋板支架，進行下一循環的封堵和充填作業，進而延長了充填擋板支架的拆模時間，使得充填工序滯后于采掘工序，造成了掘充不平衡的問題。另外，充填料漿常常需要人工進行充填，自動化水平低，進而影響了充填效率。
技術實現思路
1、本專利技術在于解決目前在充填料漿過程中，使用的充填擋板支架拆模時間長、掘充不平衡和充填效率低的問題，而提供一種應用于掘充留作業中的充填裝置及方法。
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3、一種應用于掘充留作業中的充填裝置，其特殊之處在于，包括在工作面上依次設置的運輸單元、定位單元、充填單元和控制單元；所述運輸單元用于將預制塊勻速輸送至定位單元的送料口，所述定位單元用于對預制塊依次進行攔倒工序、限位工序和定位工序，所述充填單元用于鋪設預制塊和充填料漿；
4、所述充填單元包括行走座、橫向滑軌、豎直滑軌、工作臺、機械臂以及充填噴頭；所述行走座底部設置有第一行走輪，所述行走座頂面開設有在y軸走向的第一滑槽，所述橫向滑軌底部安裝在第一滑槽上，所述橫向滑軌上設置有沿x軸走向的第二滑槽；
5、所述豎直滑軌設置有兩個，每個所述豎直滑軌底部均安裝在第二滑槽上，且每個所述豎直滑軌上均設置有沿z軸走向的第三滑槽，所述工作臺兩端分別安裝在兩個豎直滑軌上，所述工作臺可在兩個豎直滑軌上下滑動；所述機械臂和充填噴頭均安裝在工作臺上，所述機械臂用于將工作臺上的預制塊放置在待鋪設區域，所述充填噴頭用于向預制塊上噴涂料漿以及向充填區充填料漿；
6、所述運輸單元、定位單元和充填單元均與控制單元電路連接。
7、進一步地，所述定位單元包括行走車、傳輸帶、攔倒機構、限位機構和定位機構；
8、所述行走車底部設置有第二行走輪，所述行走車上方安裝有升降支架，所述傳輸帶、攔倒機構、限位機構和定位機構均安裝在升降支架上，所述傳輸帶沿y軸方向向前傳輸，所述定位機構設置在傳輸帶下方；
9、所述攔倒機構包括擋板和擋柱，兩個所述擋板分別設置在所述傳輸帶兩側，n個所述擋柱水平固定在擋板上，所述擋柱用于將傳輸帶上的預制塊攔倒，其中n≥3；
10、所述限位機構包括v形通道和操作平臺，所述v形通道設置在傳輸帶出口段，所述v形通道的出口寬度大于預制塊寬度；所述操作平臺設置在傳輸帶前下方，所述操作平臺沿著y軸方向上依次設置有推移板、水平轉臺和限位通道；
11、所述水平轉臺兩側還設置有限位夾板，所述限位夾板、水平轉臺、推移板和限位通道依次對預制塊進行x軸方向定位、水平轉動90°、y軸方向推移和x軸方向限位操作；
12、所述定位機構通過水平滑軌安裝在升降支架上，所述定位機構可在水平滑軌上沿y軸方向往復移動，所述定位機構用于限定預制塊在工作臺上的位置。
13、進一步地，所述n的取值為3，第一個擋柱的限位高度為預制塊長度值的三分之二，第二個擋柱的限位高度為預制塊的寬度值，第三個擋柱的限位高度為預制塊的高度值。
14、進一步地，所述定位機構包括支撐底板、液壓桿、兩個齒輪、滑動設置在支撐底板上的定位桿和兩個夾持桿；所述支撐底板和液壓缸水平固定在升降支架上，所述液壓桿的伸縮桿端與定位桿一端固定，所述定位桿另一端設置定位塊；兩個齒輪對稱設置在定位桿兩側的齒條處，且兩個齒輪轉動連接在支撐底板上；兩個夾持桿交叉設置，分別位于在定位桿上方和下方；其中一個齒輪一側中部與定位桿左側齒條嚙合，另一側上部與一個夾持桿嚙合；另一個齒輪的一側中部與定位桿右側齒條嚙合，另一側下部與另一個夾持桿嚙合。
15、進一步地，所述運輸單元包括運輸底座、伸縮支架和設置在運輸底座上方的傳送皮帶，所述傳送皮帶一側鉸接在運輸底座上，所述傳送皮帶底部與所述伸縮支架的上端滑動連接，所述伸縮支架的下端轉動連接在運輸底座上，所述伸縮支架的伸縮可用于調節傳送皮帶傾斜角度，所述運輸底座底部安裝有第三行走輪。
16、進一步地，所述控制單元包括兩個激光位移傳感器、視覺傳感器、三個導航系統和控制器，兩個激光位移傳感器分別設置在機械臂和充填噴頭上，所述視覺傳感器和一個導航系統安裝在工作臺上，其余兩個導航系統分別安裝在運輸單元和定位單元上；
17、兩個激光位移傳感器和視覺傳感器發送信號至控制器；
18、所述控制器對信號進行處理，并生成控制信號和導航信號，所述控制信號發送至充填單元，控制工作臺進行空間位置調整；所述導航信號發送至三個導航系統，安裝在工作臺上的導航系統控制充填單元行走至待作業位置，其余兩個導航系統分別控制運輸單元和定位單元與充填單元同步移動。
19、進一步地，所述第一滑槽設置有兩組，每組第一滑槽內均設置有第一絲杠，所述橫向滑軌底部螺紋連接在兩個第一絲杠上；
20、所述第二滑槽內設置有第二絲杠，兩個豎直滑軌底部均螺紋連接在第二絲杠上；
21、所述工作臺兩端均設置有滑塊，所述工作臺通過兩個滑塊與兩個第三滑槽連接，每個第三滑槽內均平行設置有第三絲杠和滑桿，兩個滑塊分別安裝在兩個第三滑槽上，所述滑塊與第三絲杠之間通過螺紋連接，所述滑塊與滑桿之間滑動連接；
22、所述第一絲杠、第二絲杠和第三絲杠均通過電機控制轉動。
23、進一步地，所述控制器采用plc控制系統。
24、本專利技術還提供一種應用于掘充留作業中的充填方法，其特殊之處在于，包括以下步驟：
25、步驟1)規劃充填區域，所述充填區域包括u形封堵區和中部充填區，所述u形封堵區與煤壁形成回字形充填空間，所述充填空間為充填區；
26、步驟2)對u形封堵區進行劃分為前壁區、左側壁區和右側壁區，將運輸單元、定位單元和充填單元鋪設在前壁區處，控制單元獲取前壁區的位置信息，之后控制運輸單元、定位單元、充填單元同步移動至鋪設點位，對前壁區進行預制塊鋪設至頂面；
27、步驟3)前壁區預制塊鋪設完成后，控制單元控本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種應用于掘充留作業中的充填裝置，其特征在于，包括在工作面上依次設置的運輸單元、定位單元、充填單元和控制單元；所述運輸單元用于將預制塊勻速輸送至定位單元的送料口，所述定位單元用于對預制塊依次進行攔倒工序、限位工序和定位工序，所述充填單元用于鋪設預制塊和充填料漿；
2.根據權利要求1所述的一種應用于掘充留作業中的充填裝置，其特征在于：
3.根據權利要求2所述的一種應用于掘充留作業中的充填裝置，其特征在于：
4.根據權利要求1-3任一所述的一種應用于掘充留作業中的充填裝置，其特征在于：
5.根據權利要求4所述的一種應用于掘充留作業中的充填裝置，其特征在于：
6.根據權利要求5所述的一種應用于掘充留作業中的充填裝置，其特征在于：
7.根據權利要求6所述的一種應用于掘充留作業中的充填裝置，其特征在于：
8.根據權利要求7所述的一種應用于掘充留作業中的充填裝置，其特征在于：所述控制器采用PLC控制系統。
9.一種應用于掘充留作業中的充填方法，其特征在于，包括以下步驟：
10.根據
...【技術特征摘要】
1.一種應用于掘充留作業中的充填裝置，其特征在于，包括在工作面上依次設置的運輸單元、定位單元、充填單元和控制單元；所述運輸單元用于將預制塊勻速輸送至定位單元的送料口，所述定位單元用于對預制塊依次進行攔倒工序、限位工序和定位工序，所述充填單元用于鋪設預制塊和充填料漿；
2.根據權利要求1所述的一種應用于掘充留作業中的充填裝置，其特征在于：
3.根據權利要求2所述的一種應用于掘充留作業中的充填裝置，其特征在于：
4.根據權利要求1-3任一所述的一種應用于掘充留作業中的充填裝置，其特征在于：
5.根據權利要求4所述的一種應用于掘充留作業中的充填裝置，其特征在于：
6.根據權利要求5所述的一種應...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉浪，王雙明，夏磊，朱夢博，蔚保寧，屈慧升，何偉，邵成成，莊登登，魏江波，郇超，
申請(專利權)人：西安科技大學，
類型：發明
國別省市：
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