配料注浆一体式煤层预抽瓦斯钻孔注浆密封装置的制作方法

本实用新型属于煤层瓦斯抽采技术领域，具体涉及一种配料注浆一体式煤层预抽瓦斯钻孔注浆密封装置。

背景技术：

随着我国煤矿开采技术的迅速发展，煤层瓦斯是煤矿生产过程中严重威胁煤矿安全生产的主要自然因素，瓦斯灾害造成的人员伤亡和财产损失是巨大的，为了提高煤矿生产的安全性以及提高煤矿瓦斯的利用率，在开采前需要钻孔预抽瓦斯并且对钻孔进行密封，瓦斯的预抽效果与钻孔的密封效果直接相关，现有封孔方法中主要以注浆封孔为主，传统注浆封孔方式多采用一次性注浆方式，如果浆液太稠，渗透性差，浆液凝固后无法封堵钻孔周围微小裂隙；如果浆液太稀，两端封堵难度大，浆液容易流失，均影响瓦斯抽采效果，因此封孔浆液的配料环节和能够进行循环注浆尤为重要，配料的精确对封孔的效果有着重要的影响。现有技术中，还缺乏节省人力、物力和财力的自动配料系统与循环注浆系统一体化的配料注浆一体式煤层预抽瓦斯钻孔注浆密封装置。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种配料注浆一体式煤层预抽瓦斯钻孔注浆密封装置，其结构简单，设计合理，实现方便且成本低，能够有效实现煤层预抽瓦斯过程中的钻孔注浆密封，配料准确度高，钻孔注浆密封效果好，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种配料注浆一体式煤层预抽瓦斯钻孔注浆密封装置，包括储料仓、称重仓和拌料仓，所述储料仓的顶部设置有进料口，所述储料仓的底部设置有与称重仓相连通的下料口，所述称重仓的底部安装有称重板，所述称重板的上部设置有用于将注浆封孔材料混合均匀的多个旋转刮板，所述称重仓的底部中间位置处设置有用于将注浆封孔材料进入到拌料仓的单向出料阀，所述拌料仓的上部设置有进水管，所述进水管上设置有水用电磁阀，所述拌料仓的底部中心位置处设置有电机，所述电机的输出轴上连接有旋转轴，所述旋转轴的上部固定连接有滚筒，所述拌料仓的底部设置有位于旋转轴一侧的出浆口，所述出浆口上连接有出浆管，所述出浆管上连接有注浆泵，所述注浆泵的出口端连接有用于伸入钻孔中的注浆管。

上述的配料注浆一体式煤层预抽瓦斯钻孔注浆密封装置，还包括配料注浆控制器。

上述的配料注浆一体式煤层预抽瓦斯钻孔注浆密封装置，所述称重板底部安装有称重传感器，所述进水管上设置有流量计，所述配料注浆控制器的输入端接有重量检测电路和流量检测电路，所述重量检测电路的输入端与称重传感器的输出端连接，所述流量检测电路的输入端与流量计的输出端连接；所述配料注浆控制器的输出端接有水用电磁阀控制电路和电机控制电路，所述水用电磁阀与水用电磁阀控制电路的输出端连接，所述电机与电机控制电路的输出端连接。

上述的配料注浆一体式煤层预抽瓦斯钻孔注浆密封装置，所述称重传感器为型号为DYLY-103的称重传感器U4，所述重量检测电路包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电阻R7，以及型号均为AD8072JN 的放大器AR1和放大器AR2；所述称重传感器U4的VCC引脚与供电电源的 12V电压输出端连接，所述称重传感器U4的GND引脚接地，所述放大器 AR1的第2引脚通过电阻R4与称重传感器U4的SIG+引脚连接，且通过电阻R2与放大器AR1的第1引脚连接，所述放大器AR1的第3引脚通过电阻R5与称重传感器U4的SIG-引脚连接，且与电阻R6的一端连接，所述放大器AR1的第4引脚和电阻R6的另一端均接地，所述放大器AR1的第8 引脚与供电电源的5V电压输出端连接；所述放大器AR2的第2引脚通过电阻R7与放大器AR1的第1引脚连接，且通过电阻R3与放大器AR2的第 1引脚连接，所述放大器AR2的第3引脚与电阻R8的一端连接，所述放大器AR2的第4引脚和电阻R8的另一端均接地，所述放大器AR2的第8引脚与供电电源的5V电压输出端连接，所述放大器AR2的第1引脚与配料注浆控制器的输入端连接。

上述的配料注浆一体式煤层预抽瓦斯钻孔注浆密封装置，所述流量计为涡轮式流量计U6，所述流量检测电路包括非极性电容C14、非极性电容 C15和非极性电容C16，所述流量计U6的VCC引脚、非极性电容C14的一端和非极性电容C15的一端均与供电电源的12V电压输出端连接，所述流量计U6的SIG引脚、非极性电容C14的另一端、非极性电容C15的另一端和非极性电容C16的一端均与配料注浆控制器的输入端连接，所述流量计U6的GND引脚和非极性电容C16的另一端均接地。

上述的配料注浆一体式煤层预抽瓦斯钻孔注浆密封装置，所述水用电磁阀控制电路包括电磁继电器KM1、三极管Q1、开关二极管D3和电阻R9，所述三极管Q1的基极通过电阻R9与配料注浆控制器的输出端连接，所述三极管Q1的发射极与供电电源的3.3V电压输出端连接，所述三极管Q1 的集电极和开关二极管D3的阴极均与电磁继电器KM1线圈的一端连接，所述开关二极管D3的阳极和电磁继电器KM1线圈的另一端均接地，所述电磁继电器KM1的公共触点与水用电磁阀的电源正极连接，所述电磁继电器KM1的常开触点与水用电磁阀的供电电源的12V电压输出端连接，所述电磁继电器KM1的常闭触点悬空，所述水用电磁阀的电源负极接地。

上述的配料注浆一体式煤层预抽瓦斯钻孔注浆密封装置，所述电机控制电路包括电磁继电器KM3、三极管Q3、开关二极管D5和电阻R11，所述三极管Q3的基极通过电阻R11与配料注浆控制器的输出端连接，所述三极管Q3的发射极与供电电源的3.3V电压输出端连接，所述三极管Q3的集电极和开关二极管D5的阴极均与电磁继电器KM3线圈的一端连接，所述开关二极管D5的阳极和电磁继电器KM3线圈的另一端均接地，所述电磁继电器KM3的公共触点与电机的电源正极连接，所述电磁继电器KM3的常开触点与电机的供电电源的输出端VCC连接，所述电磁继电器KM3的常闭触点悬空，所述电机的电源负极接地。

上述的配料注浆一体式煤层预抽瓦斯钻孔注浆密封装置，所述注浆泵上安装有用于检测注浆压力的压力变送器，所述配料注浆控制器的输入端接有压力检测电路，所述压力检测电路的输入端与压力变送器的输出端连接；所述配料注浆控制器的输出端接有注浆泵控制电路，所述注浆泵与注浆泵控制电路的输出端连接。

上述的配料注浆一体式煤层预抽瓦斯钻孔注浆密封装置，所述压力变送器为型号为CYB-22S的压力变送器U5，所述压力检测电路包括开关二极管D1、稳压二极管D2、非极性电容C11、非极性电容C12和非极性电容 C13；所述压力变送器U5的VCC引脚与开关二极管D1的正极连接，所述开关二极管D1的负极、稳压二极管D2的负极、非极性电容C11的一端和非极性电容C12的一端均与供电电源的12V电压输出端连接，所述压力变送器U5的SIG引脚、稳压二极管D2的正极、非极性电容C11的另一端、非极性电容C12的另一端和非极性电容C13的一端均与配料注浆控制器的输入端连接，所述压力变送器U5的GND引脚和非极性电容C13的另一端均接地。

上述的配料注浆一体式煤层预抽瓦斯钻孔注浆密封装置，所述注浆泵控制电路包括电磁继电器KM2、三极管Q2、开关二极管D4和电阻R10，所述三极管Q2的基极通过电阻R10与配料注浆控制器的输出端连接，所述三极管Q2的发射极与供电电源的3.3V电压输出端连接，所述三极管Q2 的集电极和开关二极管D4的阴极均与电磁继电器KM2线圈的一端连接，所述开关二极管D4的阳极和电磁继电器KM2线圈的另一端均接地，所述电磁继电器KM2的公共触点与注浆泵的电源正极连接，所述电磁继电器KM2的常开触点与注浆泵的供电电源的输出端VCC连接，所述电磁继电器 KM2的常闭触点悬空，所述注浆泵的电源负极接地。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型的结构简单，设计合理，实现方便且成本低。

2、本实用新型通过设置称重板和重量检测电路，能够对注浆封孔材料进行称重，通过设置流量检测电路，能够计量注入进水管内的水量，从而能够注入与注浆封孔材料重量对应的水量，实现精准配料；通过设置滚筒，对注浆封孔材料进行搅拌，能够完成均匀配料。

3、本实用新型采用安装在注浆泵上的压力检测装置实时监测注浆过程中的注浆压力，进行循环注浆，钻孔注浆密封效果好。

4、本实用新型能够有效实现煤层预抽瓦斯过程中的钻孔注浆密封，配料准确度高，钻孔注浆密封效果好；同时，提供了电路结构简单，工作可靠性高的配料注浆控制电路；本实用新型的实用性强，使用效果好，便于推广使用。

综上所述，本实用新型的结构简单，设计合理，实现方便且成本低，能够有效实现煤层预抽瓦斯过程中的钻孔注浆密封，配料准确度高，钻孔注浆密封效果好，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型配料注浆控制电路的电路原理框图；

图3为本实用新型重量检测电路的电路原理图；

图4为本实用新型流量检测电路的电路原理图；

图5为本实用新型水用电磁阀控制电路的电路原理图；

图6为本实用新型电机控制电路的电路原理图；

图7为本实用新型压力检测电路的电路原理图；

图8为本实用新型注浆泵控制电路的电路原理图；

图9为本实用新型配料注浆控制器的电路原理图；

图10为本实用新型12V到5V电压转换电路的电路原理图；

图11为本实用新型5V到3.3V电压转换电路的电路原理图。

附图标记说明:

1—配料注浆控制器； 2—储料仓； 3—称重仓；

4—拌料仓； 5—流量计； 6—进料口；

7—下料口； 8—称重板； 9—旋转刮板；

10—单向出料阀； 11—滚筒； 12—旋转轴；

13—出浆口； 14—水用电磁阀； 15—注浆泵；

16—电机； 17—注浆管； 18—流量检测电路；

19—压力变送器； 20—进水管； 21—出浆管；

22—重量检测电路； 23—压力检测电路；

24—水用电磁阀控制电路； 25—注浆泵控制电路；

26-1—12V开关电源； 26-2—12V到5V电压转换电路；

26-3—5V到3.3V电压转换电路； 27—电机控制电路；

28—称重传感器。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括储料仓2、称重仓3和拌料仓4，所述储料仓2的顶部设置有进料口6，所述储料仓2的底部设置有与称重仓3相连通的下料口7，所述称重仓3的底部安装有称重板8，所述称重板8的上部设置有用于将注浆封孔材料混合均匀的多个旋转刮板9，所述称重仓 3的底部中间位置处设置有用于将注浆封孔材料进入到拌料仓4的单向出料阀10，所述拌料仓4的上部设置有进水管20，所述进水管20上设置有水用电磁阀14，所述拌料仓4的底部中心位置处设置有电机16，所述电机16的输出轴上连接有旋转轴12，所述旋转轴12的上部固定连接有滚筒 11，所述拌料仓4的底部设置有位于旋转轴12一侧的出浆口13，所述出浆口13上连接有出浆管21，所述出浆管21上连接有注浆泵15，所述注浆泵15的出口端连接有用于伸入钻孔中的注浆管17。

本实施例中，还包括配料注浆控制器1。

本实施例中，所述称重板8底部安装有称重传感器28，所述进水管 20上设置有流量计5，如图2所示，所述配料注浆控制器1的输入端接有重量检测电路22和流量检测电路18，所述重量检测电路22的输入端与称重传感器28的输出端连接，所述流量检测电路18的输入端与流量计5的输出端连接；所述配料注浆控制器1的输出端接有水用电磁阀控制电路24 和电机控制电路27，所述水用电磁阀14与水用电磁阀控制电路24的输出端连接，所述电机16与电机控制电路27的输出端连接。

本实施例中，如图3所示，所述称重传感器28为型号为DYLY-103的称重传感器U4，所述重量检测电路22包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电阻R7，以及型号均为AD8072JN的放大器AR1和放大器AR2；所述称重传感器U4的VCC引脚与供电电源的12V电压输出端连接，所述称重传感器U4的GND引脚接地，所述放大器AR1的第2引脚通过电阻R4与称重传感器U4的SIG+引脚连接，且通过电阻R2与放大器AR1 的第1引脚连接，所述放大器AR1的第3引脚通过电阻R5与称重传感器 U4的SIG-引脚连接，且与电阻R6的一端连接，所述放大器AR1的第4引脚和电阻R6的另一端均接地，所述放大器AR1的第8引脚与供电电源的 5V电压输出端连接；所述放大器AR2的第2引脚通过电阻R7与放大器AR1 的第1引脚连接，且通过电阻R3与放大器AR2的第1引脚连接，所述放大器AR2的第3引脚与电阻R8的一端连接，所述放大器AR2的第4引脚和电阻R8的另一端均接地，所述放大器AR2的第8引脚与供电电源的5V 电压输出端连接，所述放大器AR2的第1引脚与配料注浆控制器1的输入端连接。

具体实施时，所述配料注浆控制器1包括ARM微处理器 STM32F103VET6，所述放大器AR2的第1引脚与ARM微处理器 STM32F103VET6的第16引脚连接。

本实施例中，如图4所示，所述流量计5为涡轮式流量计U6，所述流量检测电路18包括非极性电容C14、非极性电容C15和非极性电容C16，所述流量计U6的VCC引脚、非极性电容C14的一端和非极性电容C15的一端均与供电电源的12V电压输出端连接，所述流量计U6的SIG引脚、非极性电容C14的另一端、非极性电容C15的另一端和非极性电容C16的一端均与配料注浆控制器1的输入端连接，所述流量计U6的GND引脚和非极性电容C16的另一端均接地。

具体实施时，所述配料注浆控制器1包括ARM微处理器 STM32F103VET6，所述流量计U6的SIG引脚、非极性电容C14的另一端、非极性电容C15的另一端和非极性电容C16的一端均与ARM微处理器 STM32F103VET6的第18引脚连接。

本实施例中，如图5所示，所述水用电磁阀控制电路24包括电磁继电器KM1、三极管Q1、开关二极管D3和电阻R9，所述三极管Q1的基极通过电阻R9与配料注浆控制器1的输出端连接，所述三极管Q1的发射极与供电电源的3.3V电压输出端连接，所述三极管Q1的集电极和开关二极管 D3的阴极均与电磁继电器KM1线圈的一端连接，所述开关二极管D3的阳极和电磁继电器KM1线圈的另一端均接地，所述电磁继电器KM1的公共触点与水用电磁阀14的电源正极连接，所述电磁继电器KM1的常开触点与水用电磁阀14的供电电源的12V电压输出端连接，所述电磁继电器KM1 的常闭触点悬空，所述水用电磁阀14的电源负极接地。

具体实施时，所述配料注浆控制器1包括ARM微处理器 STM32F103VET6，所述三极管Q1的基极通过电阻R9与ARM微处理器 STM32F103VET6的第34引脚连接。

本实施例中，如图6所示，所述电机控制电路27包括电磁继电器KM3、三极管Q3、开关二极管D5和电阻R11，所述三极管Q3的基极通过电阻R11 与配料注浆控制器1的输出端连接，所述三极管Q3的发射极与供电电源的3.3V电压输出端连接，所述三极管Q3的集电极和开关二极管D5的阴极均与电磁继电器KM3线圈的一端连接，所述开关二极管D5的阳极和电磁继电器KM3线圈的另一端均接地，所述电磁继电器KM3的公共触点与电机16的电源正极连接，所述电磁继电器KM3的常开触点与电机16的供电电源的输出端VCC连接，所述电磁继电器KM3的常闭触点悬空，所述电机 16的电源负极接地。

具体实施时，所述配料注浆控制器1包括ARM微处理器 STM32F103VET6，所述三极管Q3的基极通过电阻R11与ARM微处理器 STM32F103VET6的第64引脚连接。

本实施例中，所述注浆泵15上安装有用于检测注浆压力的压力变送器19，所述配料注浆控制器1的输入端接有压力检测电路23，所述压力检测电路23的输入端与压力变送器19的输出端连接；所述配料注浆控制器1的输出端接有注浆泵控制电路25，所述注浆泵15与注浆泵控制电路 25的输出端连接。

本实施例中，如图7所示，所述压力变送器19为型号为CYB-22S的压力变送器U5，所述压力检测电路23包括开关二极管D1、稳压二极管D2、非极性电容C11、非极性电容C12和非极性电容C13；所述压力变送器U5 的VCC引脚与开关二极管D1的正极连接，所述开关二极管D1的负极、稳压二极管D2的负极、非极性电容C11的一端和非极性电容C12的一端均与供电电源的12V电压输出端连接，所述压力变送器U5的SIG引脚、稳压二极管D2的正极、非极性电容C11的另一端、非极性电容C12的另一端和非极性电容C13的一端均与配料注浆控制器1的输入端连接，所述压力变送器U5的GND引脚和非极性电容C13的另一端均接地。

具体实施时，所述配料注浆控制器1包括ARM微处理器STM32F103VET6，所述压力变送器U5的SIG引脚、稳压二极管D2的正极、非极性电容C11的另一端、非极性电容C12的另一端和非极性电容C13的一端均与ARM微处理器STM32F103VET6的第17引脚连接。

本实施例中，如图8所示，所述注浆泵控制电路25包括电磁继电器 KM2、三极管Q2、开关二极管D4和电阻R10，所述三极管Q2的基极通过电阻R10与配料注浆控制器1的输出端连接，所述三极管Q2的发射极与供电电源的3.3V电压输出端连接，所述三极管Q2的集电极和开关二极管 D4的阴极均与电磁继电器KM2线圈的一端连接，所述开关二极管D4的阳极和电磁继电器KM2线圈的另一端均接地，所述电磁继电器KM2的公共触点与注浆泵15的电源正极连接，所述电磁继电器KM2的常开触点与注浆泵15的供电电源的输出端VCC连接，所述电磁继电器KM2的常闭触点悬空，所述注浆泵15的电源负极接地。

具体实施时，所述配料注浆控制器1包括ARM微处理器 STM32F103VET6，所述三极管Q2的基极通过电阻R10与ARM微处理器 STM32F103VET6的第63引脚连接。

具体实施时，如图9所示，所述配料注浆控制器1还包括与ARM微处理器STM32F103VET6相接的第一晶振电路、第二晶振电路和复位电路，所述ARM微处理器STM32F103VET6的第11引脚、第28引脚、第50引脚、第75引脚和第100引脚均与供电电源的3.3V电压输出端连接，所述ARM 微处理器STM32F103VET6的第10引脚、第27引脚、第49引脚、第74引脚和第99引脚均接地；所述第一晶振电路包括晶振Y1、晶振Y2、非极性电容C1和非极性电容C2，所述晶振Y1的一端、晶振Y2的一端和非极性电容C1的一端均与ARM微处理器STM32F103VET6的第8引脚连接，所述晶振Y1的另一端、晶振Y2的另一端和非极性电容C2的一端均与ARM微处理器STM32F103VET6的第9引脚连接，所述非极性电容C1的另一端和非极性电容C2的另一端均接地；所述第二晶振电路包括晶振Y3、非极性电容C3和非极性电容C4，所述晶振Y3的一端和非极性电容C3的一端均与ARM微处理器STM32F103VET6的第12引脚连接，所述晶振Y3的另一端和非极性电容C4的一端均与ARM微处理器STM32F103VET6的第13引脚连接，所述非极性电容C3的另一端和非极性电容C4的另一端均接地；所述复位电路包括极性电容C5和电阻R1，所述极性电容C5的负极和电阻R1 的一端均与ARM微处理器STM32F103VET6的第14引脚连接，所述极性电容C5的正极与供电电源的3.3V电压输出端连接，所述电阻R1的另一端接地。

具体实施时，所述供电电源包括12V开关电源26-1和与12V开关电源26-1的输出端连接的12V到5V电压转换电路26-2，以及与12V到5V 电压转换电路26-2的输出端连接的5V到3.3V电压转换电路26-3；如图 10所示，所述12V到5V电压转换电路26-2包括稳压芯片LM7805、非极性电容C6和非极性电容C7，所述稳压芯片LM7805的Vin引脚与12V开关电源26-1的12V电压输出端连接，且通过非极性电容C6接地，所述稳压芯片LM7805的Vout引脚为12V到5V电压转换电路26-2的5V电压输出端，且通过非极性电容C7接地，所述稳压芯片LM7805的GND引脚接地；如图11所示，所述5V到3.3V电压转换电路26-3包括稳压芯片AMS1117、非极性电容C8、非极性电容C9和极性电容C10，所述稳压芯片AMS1117 的Vin引脚和非极性电容C8的一端均与12V到5V电压转换电路26-2的 5V电压输出端连接，所述稳压芯片AMS1117的GND引脚、非极性电容C8 的另一端、非极性电容C9的一端和极性电容C10的负极均接地，所述稳压芯片AMS1117的Vout引脚与非极性电容C9的另一端和极性电容C10的正极均连接，且为5V到3.3V电压转换电路26-3的3.3V电压输出端；所述12V开关电源26-1的12V电压输出端为供电电源的12V电压输出端，所述12V到5V电压转换电路26-2的5V电压输出端为供电电源的5V电压输出端，所述5V到3.3V电压转换电路26-3的3.3V电压输出端为供电电源的3.3V电压输出端。

本实用新型的工作过程是：首先，将注浆封孔材料通过储料仓2顶部的推拉式进料口6送入储料仓2中，注浆封孔材料再通过储料仓2底部的下料口7进入到称重仓3中，称重仓3中的多个旋转刮板9将注浆封孔材料混合均匀，同时，称重仓3底部的称重板8中的称重传感器28采集称重仓3中注浆封孔材料的重量信号，将重量信号通过重量检测电路22输出到配料注浆控制器1中；然后，称重仓3中的注浆封孔材料通过称重仓 3底部的单向出料阀10进入到拌料仓4中，同时，通过电机控制电路27 控制拌料仓4底部设置的电机16工作，通过旋转轴12带动滚筒11不停旋转；通过水用电磁阀控制电路24控制拌料仓4上部的进水管20上的水用电磁阀14工作，对拌料仓4内进行注水，流量计5检测注水流量并通过流量检测电路18将检测到的注水流量值信号输出到配料注浆控制器1 中；配料注浆控制器1通过电机控制电路27控制拌料仓4底部设置的电机16工作，电机16带动旋转轴12旋转，旋转轴12带动滚筒11旋转，对注浆封孔材料进行拌和；搅拌好的浆液通过拌料仓4底部的出浆口13 进入到出浆管21中，再通过注浆泵控制电路25控制注浆泵15将浆液经过注浆管17输送到钻孔内进行密封，注浆过程中，压力变送器19对注浆压力进行实时检测并通过压力检测电路23将检测到的注浆压力值信号输出到配料注浆控制器1中，配料注浆控制器1对注浆压力值进行记录。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。