一种移动式充填管道装置及施工方法与流程

本发明涉及矿山地下充填技术领域，尤其涉及一种移动式充填管道装置及施工方法。

背景技术

基于岩体节理裂隙发育，岩性较破碎的矿床采用上向进路式充填采矿法最后一分层压顶回采后，进路空区高度达10m，有时空区会塌帮、冒顶，空区最高达20m，采空区过大、过高，且未支护，人工无法进入采空区将充填管路出料口架设至最高点，实现充填接顶。

现公开了专利号为cn200720013525.4的一种矿用移动式防灭火注浆装置，在矿车底盘上设有自动搅拌制浆机，自动搅拌制浆机的料箱通过注浆管路接至加压输浆机的注浆泵，所述注浆泵通过减速机与注浆驱动电机相连。所述注浆泵为螺杆泵；所述减速机为齿轮减速机、蜗轮蜗杆减速机或摆线针轮减速机。该专利在加压输将机的注浆驱动电机与注浆泵之间增设一减速机，使注浆泵在其自身的额定转速下工作，防止了注浆泵由于长时间高速运转而产生过热现象，使注浆泵的使用寿命延长。但是，该专利缺少针对在高大空区完成空区充填，并实现充填接顶的功能，并且其结构复杂，成本高，车身笨重，不具备一架多用的特点。传统方法是从空区上部或近空区顶板的侧部施工充填巷道或者充填钻孔通达空区，完成充填，实现充填接顶，成本高，充填周期长，效率低。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种移动式充填管道装置及施工方法，在地下矿井中可便捷的在高大空区底板水平面上完成空区充填，并实现充填接顶，具有操作简单、效率高、成本低、安全性好等优点。

本发明通过以下技术方案得以实现。

一种移动式充填管道装置，包括支撑装置、传动装置和浇筑装置；所述浇筑装置的输入端位于支撑装置上，输出端位于传动装置上；所述传动装置的一端与支撑装置连接，另一端与浇筑装置连接。

进一步地，所述的支撑装置包括车架、拖架杆、车轮、配重箱、横撑和底轴；所述的车架由四根杆首尾连接构成的长方形框架结构；所述的车架包括外梁ⅰ、外梁ⅱ、侧杆ⅰ和侧杆ⅱ；所述车架下方的四个角位置均分别安装车轮；所述车轮之间通过底轴相连；所述外梁ⅰ与外梁ⅱ之间安装横撑；所述的拖架杆安装在侧杆ⅰ上；所述的配重箱位于车架尾部。配重箱可以在注浆的过程中防止车架翻车，横撑对于车架起到支撑和固定作用，提高车架的稳固性；拖架杆用于与牵引车连接。

进一步地，所述的传动装置包括传动杆、顺管滚轮、管道卡和变速箱；所述的管道卡内设有传动滚轮和滑轮；所述滑轮的位置低于传动滚轮；所述管道卡下方设有管道托架；所述的变速箱内设有变速器和摇杆；所述管道托架的一端与变速箱连接，另一端穿过管道卡与滑轮连接；所述传动杆的一端与变速器连接，另一端与传动滚轮连接；所述顺管滚轮的一端与配重箱相连。管道卡对充填管ⅰ起到固定和传动的作用，通过传动滚轮将已连接的充填管和溢流管伸入采空区；传动杆可以将变速器与传动滚轮连接，便于将充填管ⅰ伸入采空区；滑轮的作用是对充填管ⅰ起到支撑和传递的作用。

进一步地，所述的浇筑装置包括充填管ⅰ、双向管套、充填管ⅱ和溢流管；所述充填管ⅰ的一端穿过双向管套与充填管ⅱ的输出端连接，另一端安装在管道卡上；所述的溢流管位于车架上；所述充填管ⅰ卡在顺管滚轮的下方。将充填管ⅰ与充填管ⅱ进行连接，通过螺纹连接将充填管ⅰ不断加长，并且在充填管ⅰ上通过双向管套绑上溢流管，通过变速器带动传动滚轮，将充填管ⅰ和溢流管共同送入采空区。

进一步地，所述的充填管ⅰ两两之间通过螺纹连接。

进一步地，所述的移动式充填管道支架装置的施工方法，其特征在于，其施工方法步骤包括充填装置搭建的施工方法步骤和采空区充填的施工方法步骤；将外梁和侧杆以焊接的方式进行连接，将支撑装置、传动装置和浇筑装置在车架上进行对应位置安装，得到车架，将车架移动到采空区进行充填作业。

进一步地，充填装置搭建的施工方法步骤为：

①焊接车架；

②车架组装：利用刚性材料首尾连接构成车架车架的骨架，骨架的结构为长方形框架结构，在该框架结构的四个脚下方均安装车轮，在车架的外梁之间安装若干根横撑，加固车架的同时用来放置配重箱，配重箱放置好后，将拖架杆焊接在配重箱上；随后将变速箱安装在车架首部，通过传动杆和管道托架将变速箱和管道卡连接，最后布置好充填管和溢流管即可；车架建成后，将车架移动到采空区进行充填。

进一步地，采空区充填的施工方法步骤为：

①利用牵引车将车架送至充填挡墙附近适当位置，然后固定；明确采空区大小和高度，对准充填挡墙上按设计施工的管孔，并在车架管道的安装区，并将溢流管捆绑在充填管ⅰ上，转动摇杆，通过传动滚轮将已连接的充填管和溢流管伸入采空区，以此类推，直至充填管ⅰ和溢流管靠近空区顶板，停止操作；

②挡墙上施工的管孔应满足充填管ⅰ和溢流管伸入空区适当位置，保证充填质量；对接充填管道入口，进行充填作业，待溢流管出料浆后停止充填，随后将支架拖走，完成充填作业。

进一步地，焊接车架的具体步骤为：

封底层：采用钨极惰性气体保护焊进行封底焊接，焊接材料为skd11焊丝，焊丝规格为φ2.5mm；

填充层：采用手工电弧焊进行填充层焊接，焊接材料为che58-1焊条，焊条规格为φ2.0mm；

盖面层：采用手工电弧焊进行盖面层焊接，焊接材料为che58-1焊条，焊条规格为φ2.5mm；

开坡口：用车床和镗铣床对钢管开v型坡口，坡口角度为60°，钝边为1.2mm；

预热：对母材进行预热，预热温度为130℃。

进一步地，封底层采用钨极惰性气体保护焊以55mm/min的焊接速度和15l/min的进气速度进行焊接；填充层采用手工电弧焊以120mm/min的焊接速度进行焊接；盖面层采用手工电弧焊以115mm/min的焊接速度进行焊接；焊接完毕后立即对焊接接头进行保温，保温温度为180℃，保温时间为70分钟。

进一步地，所述浇筑装置内的充填料浆为纯尾砂浆或尾砂胶结充填料浆；所述车架材质采用钢管；管道伸入空区适当位置后对挡墙管口和管道间的缝隙进行封堵，防止充填过程中跑浆。

本发明的有益效果在于：

本发明的装置结构简单，通过变速器和传动装置轻松的将充填管伸入空区至高点，完成空区充填，并良好的接顶，改变了传统方法中必须寻找高于空区顶板的位置施工巷道或者充填钻孔充填空区，才能实现充填体与空区顶板有效衔接，到达支撑顶板，维护空区整体稳定性的目的。本发明还具有一架多用、方便快捷、减少劳动强度、安全性高、成本低、充填周期短、效率高的优点，同时也可应用于土木工程中较低地基或较高堤坝等工程的注浆加固。

附图说明

图1是本发明的俯视图。

图2是本发明的侧视图。

图3是本发明的左视图。

图4是本发明的待充填空区及混泥土挡墙位置示意图。

图中：

1-充填管ⅰ、2-管道卡、3-双向管套、4-配重箱、5-拖架杆、6-充填管ⅱ、7-车轮、8-外梁ⅰ、9-管道托架、10-传动杆、11-变速器、12-摇杆、13-溢流管、14-顺管滚轮、15-横撑、16-传动滚轮、17-变速箱、18-底轴、19-车架、20-外梁ⅱ、21-侧杆ⅰ、22-侧杆ⅱ、23-滑轮。

1-具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图1-4所示，一种移动式充填管道装置，包括支撑装置、传动装置和浇筑装置；所述浇筑装置的输入端位于支撑装置上，输出端位于传动装置上；所述传动装置的一端与支撑装置连接，另一端与浇筑装置连接。

所述的支撑装置包括车架19、拖架杆5、车轮7、配重箱4、横撑15和底轴18；所述的车架19由四根杆首尾连接构成的长方形框架结构；所述的车架19包括外梁ⅰ8、外梁ⅱ20、侧杆ⅰ21和侧杆ⅱ22；所述车架19下方的四个角位置均分别安装车轮7；所述车轮7之间通过底轴18相连；所述外梁ⅰ8与外梁ⅱ20之间安装横撑15；所述的拖架杆5安装在侧杆ⅰ21上；所述的配重箱4位于车架19尾部。配重箱4可以在注浆的过程中防止车架19翻车，横撑15对于车架19起到支撑和固定作用，提高车架19的稳固性；拖架杆5用于与牵引车连接。

所述的传动装置包括传动杆10、顺管滚轮14、管道卡2和变速箱17；所述的管道卡2内设有传动滚轮16和滑轮23；所述滑轮23的位置低于传动滚轮16；所述管道卡2下方设有管道托架9；所述的变速箱17内设有变速器11和摇杆12；所述管道托架9的一端与变速箱17连接，另一端穿过管道卡2与滑轮23连接；所述传动杆10的一端与变速器11连接，另一端与传动滚轮16连接；所述顺管滚轮14的一端与配重箱4相连。管道卡2对充填管ⅰ1起到固定和传动的作用，通过传动滚轮16将已连接的充填管和溢流管13伸入采空区；传动杆10可以将变速器11与传动滚轮16连接，便于将充填管ⅰ1伸入采空区；滑轮23的作用是对充填管ⅰ1起到支撑和传递的作用。

所述的浇筑装置包括充填管ⅰ1、双向管套3、充填管ⅱ6和溢流管13；所述充填管ⅰ1的一端穿过双向管套3与充填管ⅱ6的输出端连接，另一端安装在管道卡2上；所述的溢流管13位于车架19上；所述充填管ⅰ1卡在顺管滚轮14的下方。将充填管ⅰ1与充填管ⅱ6进行连接，通过螺纹连接将充填管ⅰ1不断加长，并且在充填管ⅰ1上通过双向管套3绑上溢流管13，通过变速器11带动传动滚轮16，将充填管ⅰ1和溢流管13共同送入采空区。

进一步地，所述的充填管ⅰ1两两之间通过螺纹连接。

进一步地，所述的移动式充填管道支架装置的施工方法，其特征在于，其施工方法步骤包括充填装置搭建的施工方法步骤和采空区充填的施工方法步骤；将外梁和侧杆以焊接的方式进行连接，将支撑装置、传动装置和浇筑装置在车架上进行对应位置安装，得到车架，将车架移动到采空区进行充填作业。

进一步地，充填装置搭建的施工方法步骤为：

①焊接车架；

②车架组装：利用刚性材料首尾连接构成车架车架19的骨架，骨架的结构为长方形框架结构，在该框架结构的四个脚下方均安装车轮7，在车架19的外梁之间安装若干根横撑15，加固车架19的同时用来放置配重箱4，配重箱4放置好后，将拖架杆5焊接在配重箱4上；随后将变速箱17安装在车架19首部，通过传动杆10和管道托架9将变速箱17和管道卡2连接，最后布置好充填管和溢流管13即可；车架19建成后，将车架19移动到采空区进行充填。

进一步地，采空区充填的施工方法步骤为：

①利用牵引车将车架19送至充填挡墙附近适当位置，然后固定；明确采空区大小和高度，对准充填挡墙上按设计施工的管孔，并在车架19管道的安装区，并将溢流管13捆绑在充填管ⅰ1上，转动摇杆12，通过传动滚轮16将已连接的充填管和溢流管13伸入采空区，以此类推，直至充填管ⅰ1和溢流管13靠近空区顶板，停止操作；

②挡墙上施工的管孔应满足充填管ⅰ1和溢流管13伸入空区适当位置，保证充填质量；对接充填管道入口，进行充填作业，待溢流管13出料浆后停止充填，随后将支架拖走，完成充填作业。

进一步地，焊接车架的具体步骤为：

封底层：采用钨极惰性气体保护焊进行封底焊接，焊接材料为skd11焊丝，焊丝规格为φ2.5mm；

填充层：采用手工电弧焊进行填充层焊接，焊接材料为che58-1焊条，焊条规格为φ2.0mm；

盖面层：采用手工电弧焊进行盖面层焊接，焊接材料为che58-1焊条，焊条规格为φ2.5mm；

开坡口：用车床和镗铣床对钢管开v型坡口，坡口角度为60°，钝边为1.2mm；

预热：对母材进行预热，预热温度为130℃。

进一步地，封底层采用钨极惰性气体保护焊以55mm/min的焊接速度和15l/min的进气速度进行焊接；填充层采用手工电弧焊以120mm/min的焊接速度进行焊接；盖面层采用手工电弧焊以115mm/min的焊接速度进行焊接；焊接完毕后立即对焊接接头进行保温，保温温度为180℃，保温时间为70分钟。

进一步地，所述浇筑装置内的充填料浆为纯尾砂浆或尾砂胶结充填料浆；所述车架19材质采用钢管；管道伸入空区适当位置后对挡墙管口和管道间的缝隙进行封堵，防止充填过程中跑浆。