一种风沙滩区采煤沉陷裂缝牵引式治理装置

1.本发明涉及采煤区生态修复领域，具体涉及对采煤沉陷裂缝治理的装置。


背景技术：

2.随着国家能源战略西移，陕北风沙滩区正成为我国最主要的产煤区，分布有神东、榆神、神府等大型矿区。该区域地处毛乌素沙地的东南缘，干旱少雨，属于我国北方的生态环境脆弱区。采矿所引发的沉陷裂缝对沙地生态系统产生重要影响，如何科学合理地修复风沙滩区的受损土地及生态系统，迫切需要开展研究。目前暂无风沙滩区采煤沉陷裂缝治理的专用设备，为了服务风沙滩地区生态恢复的需要，本发明根据风沙滩区采煤沉陷裂缝的特点及区域自然地理条件，研发了具有针对性的治理设备。


技术实现要素：

3.本发明公开了一种风沙滩区采煤沉陷裂缝牵引式治理装置，可以实现裂缝填埋，碾压，微地貌改造，草籽撒播、洒水施肥等多种功能，施工简便，实用性强，具有较好的推广应用前景。
4.本发明的技术方案是，一种风沙滩区采煤沉陷裂缝牵引式治理装置，其特征是包括工作平台、裂缝填埋装置、裂缝碾压装置、草籽撒播装置和水肥溶液喷洒装置；其中
5.工作平台为长方体框架结构，包括底部长方形框架和顶部长方形框架，其中底部长方形框架内焊接有三根底板竖梁：第一根底板竖梁、第二根底板竖梁和第三根底板竖梁；在底部长方形框架和顶部长方形框架之间固定有垂向护栏，牵引臂焊接在底部长方形框架最前端的不锈钢管上，牵引臂顶部开有五个牵引臂连接孔，行走轮固定在第三根底板竖梁的底部；
6.在底部长方形框架最后端的不锈钢管上并行布置三个草籽撒播装置，单个草籽撒播装置由储籽仓、落籽控制器和储籽仓顶盖构成；
7.其中储籽仓为圆柱形不锈钢仓体，通过圆形卡扣与垂向护栏固定，储籽仓顶盖对称开有四个进料孔，储籽仓顶盖与下部的储籽仓通过卡扣进行固定，顶盖中部焊接落籽控制器螺母；
8.储籽仓的底部为双层底板结构，上层底板为带有底座的弓形结构，底座直径小于储籽仓的内径，使上层底板与储籽仓内壁之间形成空隙，底座通过连接杆与储籽仓内壁焊接固定；下层底板为可开合升降结构，下层底板直径大于储籽仓的外径；在下层底板的外沿焊接外挡板，在下层底板外沿及外挡板之间对称布设四个落籽孔进行落籽，在下层底板靠近储籽仓内壁处焊接有内挡板，内挡板上靠近落籽孔的位置开设落籽豁口，确保草籽能够在下层底板下降松开的情况下从落籽豁口流入落籽孔；
9.落籽控制器由护筒、螺纹杆及把手构成；在储籽仓的中心部位安装不锈钢护筒，护筒顶部用固定杆固定，固定杆焊接到储籽仓内壁，护筒底部焊接到上层底板的弓形结构上面；螺纹杆穿过护筒，上端与把手连接，下端与下层底板通过螺母固定，转动上部的把手，可
以旋进和旋出螺纹杆，控制储籽仓下层底板的开合；
10.水肥溶液喷洒装置由不锈钢水仓和喷头构成，水仓固定在顶部长方形框架上，上部开有一个进水口，水仓内盛放配置好的水肥溶液，在水仓的尾部，开有一个出水口，采用不锈钢管连接到三个喷头，每个喷头自带阀门，将水肥溶液喷洒到种子撒播区域。
11.进一步地，在第一根底板竖梁上设有裂缝填埋装置挂接构架，在第二根底板竖梁上设有裂缝碾压装置挂接构架；两个挂接构架均通过螺栓把上下两块夹板分别固定到第一根底板竖梁和第二根底板竖梁上，其中下部的夹板下面焊接有连接板，连接板开有三个连接孔。
12.进一步地，裂缝填埋装置包括犁耙和犁铧，在第一根底板竖梁两侧各安装一个犁铧，两者在平面上呈倒八字形，犁铧上部焊接犁耙，犁耙上部留设三个连接孔，犁耙通过该三个连接孔与连接板上的连接孔利用螺栓固定到裂缝填埋装置挂接构架上。
13.犁耙通过连接板上的连接孔利用螺栓固定到裂缝填埋装置挂接构架上。
14.进一步地，裂缝碾压装置由碾压轮和支架构成，碾压轮通过支架固定在第二根底板竖梁上，支架顶端焊接挂钩，通过挂钩挂在裂缝碾压装置挂接构架上。
15.进一步地，在储籽仓下层底板的下部，挂接一个可转动的歪嘴漏斗。
16.本发明具有以下有益效果：
17.1、牵引臂顶部留设的5个牵引臂连接孔，最下面的1个连接孔的作用是提升裂缝填埋装置的高度，满足设备场地转运的需要。上面4个连接孔是控制裂缝填埋装置的入土深度，满足不同裂缝充填的需要。如果裂缝宽度较大，可以采用顶部的连接孔，牵引臂高度下降，使裂缝填埋装置具有较深的入土深度，从而获得较多的土方进行裂缝充填。
18.2、储籽仓底部双层底板结构，下层底板为可开合升降型底板，设有落籽孔和落籽豁口，确保草籽能够在下层底板松开的情况下从落籽豁口流入落籽孔。
19.3、在储籽仓的中心部位安装护筒，螺纹杆穿过护筒，螺纹杆上端与把手连接，下端与下层底板通过螺母固定，转动上部的把手，可以旋进和旋出螺纹杆，控制储籽仓下层底板的开合，实现草籽从储籽仓进入到落籽孔。
附图说明
20.图1是设备总体结构示意图。
21.图2是设备总体构成竖向图。
22.图3是设备总体构成平面图。
23.图4是工作平台竖向图。
24.图5是工作平台平面图。
25.图6是竖梁挂接构架竖向图。
26.图7单个犁铧竖向图。
27.图8是裂缝碾压装置竖向图。
28.图9是草籽撒播装置总体结构竖向图。
29.图10是储籽仓顶盖平面图。
30.图11是落籽控制开关竖向图。
31.图12是水肥溶液喷洒装置平面图。
32.附图标号说明：
33.工作平台1、裂缝填埋装置2、裂缝碾压装置3、草籽撒播装置4、水肥溶液喷洒装置5、垂向护栏6、顶部护栏7、牵引臂连接孔8、牵引臂9、行走轮10、裂缝碾压装置挂接构架11、底板横梁12、第一根底板竖梁13、裂缝填埋装置挂接构架14、连接板15、连接孔16、夹板17、螺栓18、犁耙19、犁铧20、碾压轮21、支架22、挂钩23、储籽仓24、歪嘴漏斗25、水仓26、顶盖27、进料孔28、落籽控制器螺母29、阀门30、储籽仓内壁31、外挡板32、落籽孔33、下层底板34、进水口35、内挡板36、上层底板37、连接杆38、落籽豁口39、固定杆40、旋转把手41、护筒42、螺纹杆43、喷头44、第二根底板竖梁45、第三根底板竖梁46。
具体实施方式
34.一、设备构成
35.(1)设备总体构成
36.如图1、图2、图3所示，设备主要由以下五部分构成：工作平台1、裂缝填埋装置2、裂缝碾压装置3、草籽撒播装置4和水肥溶液喷洒装置5。
37.(2)工作平台：
38.工作平台主要有主体结构，牵引臂9、挂接构架和行走装置10等部分构成。
39.主体结构：如图1、图2、图3所示，为长方体框架结构，采用不锈钢管焊接而成。其中底部长方形框架12内焊接有三根底板竖梁，顶部长方形框架7采用不锈钢管焊接而成，在底部长方形框架12和顶部长方形框架7之间固定有垂向护栏6，采用14根不锈钢管焊接而成。
40.牵引臂9：如图4所示，牵引臂焊接在底部长方形框架12最前端的不锈钢管上。牵引臂采用不锈钢板制作，在顶部留设5个牵引臂连接孔8。牵引臂与农用车等牵引设备连接后进行转场工作。最下面的1个连接孔的作用是提升裂缝填埋装置2的高度，满足设备场地转运的需要。上面4个连接孔是控制裂缝填埋装置2的入土深度，满足不同裂缝充填的需要。如果裂缝宽度较大，可以采用顶部的连接孔，牵引臂9高度下降，使裂缝填埋装置2具有较深的入土深度，从而获得较多的土方进行裂缝充填。
41.挂接构架：如图5所示，在第一根底板竖梁13上，焊接裂缝填埋装置挂接构架14。在第二根底板竖梁45上焊接裂缝碾压装置挂接构架11。如图6所示，夹板17采用钢板，对应四角留设螺栓孔，两个挂接构架均通过螺栓18把上下两块夹板17分别固定到第一根底板竖梁13和第二根底板竖梁45上。下部的夹板下焊接连接板15，连接板15设有3个连接孔16。
42.行走轮10：如图1、图4、图5所示，固定在第三根底板竖梁46的底部。行走轮10采用一般农用车的车轮装置进行改装。
43.(3)裂缝填埋装置
44.如图5所示，裂缝填埋装置2采用倒八字形双犁铧结构，即在第一根底板竖梁13两侧各安装一个犁铧20，两者在平面上呈倒八字形。如图7所示，犁铧20采用钢板进行加工，内凹，类直角梯形结构，犁铧20上部焊接犁耙19。犁耙采用钢板进行制造，上部留设3个连接孔。犁耙19通过该3个连接孔与连接板15上的连接孔16利用螺栓固定到裂缝填埋装置挂接构架14上。
45.(4)裂缝碾压装置
46.如图8所示，裂缝碾压装置3由碾压轮21和支架22构成。碾压轮21通过支架22固定
在第二根底板竖梁45上，支架22顶端焊接挂钩，通过挂钩挂在裂缝碾压装置挂接构架11上。
47.(5)草籽撒播装置4
48.如图9所示，在底部长方形框架12最后端的不锈钢管上，并行布置3个草籽撒播装置4。单个草籽撒播装置4由储籽仓24和落籽控制器构成。
49.1)储籽仓
50.如图1所示，储籽仓24主体结构为圆柱形，材质为不锈钢管，通过圆形卡扣与垂向护栏6进行固定。如图10所示，储籽仓顶盖27采用不锈钢板制作，对称留设4个进料孔28(也可作为观察孔，一孔两用，即可进料，也可用于观察)，顶盖27与下部的圆柱形储籽仓24通过卡扣进行固定，顶盖中部焊接落籽控制器螺母29。
51.如图9所示，储籽仓24的底部为双层底板结构，上层底板37为带有底座的弓形结构，底座的直径小于储籽仓24的内径，使上层底板37和储籽仓内壁31之间形成空隙。底座采用钢板加工，通过钢筋连接杆38焊接固定到储籽仓内壁31。下层底板34为可开合升降型结构，下层底板34直径大于储籽仓的外径。在下层底板34的外沿焊接外挡板32，在下层底板34外沿及外挡板32之间对称布设4个落籽孔33进行落籽。在下层底板34靠近储籽仓内壁31处焊接有内挡板36，内挡板上靠近落籽孔33的位置开有落籽豁口39，确保草籽能够在下层底板34下降松开的情况下从落籽豁口39流入落籽孔33。
52.2)落籽控制器
53.如图9所示，落籽控制器主要由护筒42，螺纹杆43及把手41构成。
54.在储籽仓24的中心部位安装护筒42，护筒采用不锈钢管制作。护筒顶部通过固定杆40固定，固定杆40焊接在储籽仓内壁31上，护筒底部焊接到上层底板37的弓形结构上面。螺纹杆43上端与把手41连接，下端与下层底板34通过螺母固定，转动上部的把手41，可以旋进和旋出螺纹杆43，控制储籽仓下层底板34的开合，实现草籽从储籽仓进入到落籽孔33。
55.如图9所示，在储籽仓下层底板34的下部，挂接一个可转动的歪嘴漏斗25。
56.(6)水肥溶液喷洒装置
57.如图11所示，水肥溶液喷洒装置5主要由水仓26和喷头44构成。水仓26固定在顶部长方形框架7上，采用不锈钢板焊接而成，上部留设一个进水口35。水仓内盛放配置好的水肥溶液，在水仓的尾部，安置一个出水口，采用不锈钢管连接到三个喷头，每个喷头自带阀门30，将水肥溶液喷洒到种子撒播区域。
58.二、施工过程
59.1、以农用四轮车等设备为动力，通过牵引臂连接孔8与工作平台1进行连接。
60.2、种子通过顶盖27的进料孔28装入储籽仓24，配置好的水肥溶液通过进水口35灌入水仓46；
61.3、在转场时，使用最下部的连接孔，牵引臂9高度提升，工作平台1前部翘起，犁铧20高于地面，不损伤地表。
62.4当需要进入裂缝区进行单个裂缝充填时，使用牵引臂上部的连接孔，牵引臂9高度降低，工作平台1前倾，犁铧20低于地面，根据裂缝大小，选择适当的牵引臂连接孔；
63.5、根据裂缝的发育宽度调整第一根底板竖梁13上裂缝填埋装置挂接构架14的位置，保证犁铧20分布在裂缝两侧，然后工作平台1骑着裂缝移动，实现裂缝两侧向裂缝区填土；
64.6、利用工作平台底部安置的裂缝碾压装置3对裂缝充填区进行碾压，提升充填效果；经过裂缝两侧翻土充填裂缝，充填区碾压，形成了有利于植被恢复的垄沟状微地貌结构；
65.7、转动落籽位置控制器把手41，可以旋进和旋出螺纹杆43，控制储籽仓下层底板34的开合，进而推动储籽仓的下层底板34下降松开，下层底板34与储籽仓外壁31产生缝隙，种子通过下层底板34的内挡板36的落籽豁口39流入落籽孔33。根据前面工艺所形成的垄沟状微地貌结构，调整落籽控制器歪嘴漏斗25的出口位置，使种子尽可能播撒在沟槽之中。此位置土壤湿度大，养分含量高，有利于种子发芽；
66.8、打开水肥溶液喷洒装置的喷头44的阀门30，将水仓26内配置好的水肥溶液喷洒到裂缝治理区的表面，促进植被生长。裂缝治理区结束后，关闭喷头44的阀门30，停止水肥溶液喷洒；转动把手41带动螺纹杆43通过落籽控制器螺母29向上移动，进而储籽仓24的下层底板34向上移动，下层底板34与储籽仓24圆形外壁之间的缝隙闭合，停止种子撒播。
67.9、调整农用四轮车等设备与牵引臂连接孔的位置，进行转场。
68.10、使用结束后，去除农用四轮车等设备与牵引臂9的连接，清理储籽仓24内剩余种子和水仓26内的剩余溶液。