[发明专利]一种用于切顶沿空留巷充填体机械化浇筑设备及方法

权利要求书

1.一种用于切顶沿空留巷充填体机械化浇筑设备，包括设备承载平台(6)，所述设备承载平台(6)的下部安装有履带行走机构(1)；其特征在于，还包括三维地质实时扫描仪(2)、驾驶室(3)、集成系统控制室(4)、高压柱塞泵(5)、致裂钻孔施工定向钻机(9)、致裂装置容纳箱(10)、吊装机构(11)、对拉锚杆储藏与分离机构(15)、转运及间距设置机构(16)、金属网传送机构(17)、对拉锚杆传送及布置平台(20)和巷旁充填单元；

所述三维地质实时扫描仪(2)安装在设备承载平台(6)前端的前侧；

所述驾驶室(3)内设置有控制面板，所述控制面板上设置有矩阵按键，用于供操作人员触发控制信号，驾驶室(3)安装在设备承载平台(6)上端面的前端；

所述高压柱塞泵(5)位于驾驶室(3)的后侧，且安装在设备承载平台(6)上；所述高压柱塞泵(5)包括柱塞机座(7)、柱塞动力电机(23)、传动箱(24)和主泵体(28)，所述柱塞动力电机(23)、传动箱(24)和主泵体(28)均安装在柱塞机座(7)上，且柱塞动力电机(23)通过传动箱(24)与主泵体(28)的输入端连接，主泵体(28)上连接有额定工作压力调节阀(27)，且具有低压进水口(29)和高压出水口(25)；所述低压进水口(29)与巷道内的静压水管路连接；所述高压出水口(25)连接有高压出水管路，高压出水管路上由进液端到出液端依次串接有手动调压阀(31)和电磁控制阀(30)；

所述致裂钻孔施工定向钻机(9)位于高压柱塞泵(5)的后侧，且安装在设备承载平台(6)上；所述致裂钻孔施工定向钻机(9)由旋转底座(33)、滑轨(37)、限位尾梁(32)、限位夹紧机构(38)、支撑及固定支架(35)和旋转推进机构(34)组成；所述旋转底座(33)为电动旋转平台，其固定座固定安装在设备承载平台(6)上；一对滑轨(37)相平行的设置，且均固定安装在旋转底座(33)的旋转台上；所述限位尾梁(32)的两端分别固定连接在一对滑轨(37)末端的上端，所述限位夹紧机构(38)由一对夹持块(8)组成，所述夹持块(8)的下端固定连接有一对竖向限位板(12)，并通过一对竖向限位板(12)分别固定安装在一对滑轨(37)前部的上端，一对夹持块(8)相对的一面相间隔的设置，且相对的开设有一对半圆形凹槽(53)；所述支撑及固定支架(35)由液压支柱A(76)和支撑垫板(77)组成，两个支撑及固定支架(35)相对的设置在一对滑轨(37)中部的两侧，且其底座固定连接在旋转底座(33)的上端；所述支撑垫板(77)固定连接在液压支柱A(76)的顶端；所述旋转推进机构(34)可滑动的安装在一对滑轨(37)的上端，并通过电动伸缩机构与限位尾梁(32)连接，其中心对应一对半圆形凹槽(53)的位置设置有钻杆进出口(36)；

所述致裂装置容纳箱(10)位于致裂钻孔施工定向钻机(9)的后侧，且固定安装在设备承载平台(6)上；致裂装置容纳箱(10)的内部设置有一体式水压致裂装置，一体式水压致裂装置的进水口与高压柱塞泵(5)上的高压出水口(25)连接；

所述吊装机构(11)位于致裂装置容纳箱(10)的后侧，且安装在设备承载平台(6)上；所述吊装机构(11)包括位于底部的主机体(78)、伸缩吊臂(39)、旋转吊臂(40)、钢丝绳(41)和吊钩(42)，所述伸缩吊臂(39)的下端安装在主机体(78)上，所述旋转吊臂(40)的一端与伸缩吊臂(39)的上端活动的连接，其另一端连接有滑轮组(79)，所述吊钩(42)设置在滑轮组(79)的下方，并通过钢丝绳(41)与滑轮组(79)连接；

所述对拉锚杆储藏与分离机构(15)位于吊装机构(11)的后侧，且安装在设备承载平台(6)上；所述对拉锚杆储藏与分离机构(15)由储藏单元和分离单元组成，所述储藏单元为呈漏斗状的储藏箱(43)，储藏箱(43)的长度方向沿左右方向延伸，其底部开设有供对拉锚杆(19)滑出的条形出料口(86)；所述分离单元由U形托架(80)、旋转轴(81)、动力机构(14)、多个拨料盘(46)和多对转动架(82)组成，所述U形托架(80)的开口朝上的设置，其两个竖直段的上端分别与储藏箱(43)下端的两端部固定连接；所述旋转轴(81)设置在条形出料口(86)的下方，且其两端可转动的连接在U形托架(80)中两个竖直段的上端；所述动力机构(14)固定连接在U形托架(80)一端的外侧，且其输出端与旋转轴(81)的一端连接；多个拨料盘(46)相间隔的设置在U形托架(80)的内部，并通过其中心的安装孔固定套装在旋转轴(81)的外部，所述拨料盘(46)的外缘部分周向相间隔的开设有分离凹槽(47)；每对转动架(82)与拨料盘(46)一一对应的设置，且分布在对应拨料盘(46)的两侧，转运架(82)由立板(83)和导料杆(84)组成，所述立板(83)的下端与U形托架(80)水平段的上端固定连接，其上端延伸到靠近旋转轴(81)的位置，所述导料杆(84)前高后低的设置，且其前端与立板(83)上端的后端固定连接，其后端向上折弯形成限位部(85)；

所述转运及间距设置机构(16)位于对拉锚杆储藏与分离机构(15)的后侧，且安装在设备承载平台(6)上；所述转运及间距设置机构(16)包括立式支架(45)、一对从动链轮(44)、一对驱动链轮(50)、驱动电机A、一对链条(48)和两对转运机械手臂(49)，所述立式支架(45)的下端固定连接在设备承载平台(6)上，一对从动链轮(44)和一对驱动链轮(50)分别可转动的连接在立式支架(45)的上部和下部；所述驱动电机A连接在立式支架(45)下部的一侧，其输出端与一对驱动链轮(50)中心的转轴连接；一对链条(48)分别绕设在一对从动链轮(44)和一对驱动链轮(50)的外部；两对转运机械手臂(49)相对的设置在一对链条(48)的相对两侧，且每对转运机械手臂(49)的连接端分别安装在一对链条(48)的外部；转运机械手臂(49)用于根据集成系统控制室(4)中控制器的控制实现对到达导料杆(84)后端的对拉锚杆(19)进行抓取，并在到达相对一侧后进行释放；

所述金属网传送机构(17)的数量为两个，且相对的分布于转运及间距设置机构(16)的两侧；金属网传送机构(17)包括立式机架(88)、金属网切割卡钳(58)、整平机构和驱动机构；所述立式机架(88)的底座固定连接在承载平台上；所述金属网切割卡钳(58)的主体安装在立式机架(88)的后端，其切割口竖向的延伸；所述整平机构位于金属网切割卡钳(58)的前侧，其由前后两对整平辊(57)组成，每对整平辊(57)均竖向可转动的连接于立式机架(88)中，且其中部的整平通道与切割口相对应的设置；位于后侧的一对整平辊(57)分别与固定连接在立式机架(88)上的一对驱动电机D传动连接；所述驱动机构位于整平机构(57)的前侧，其由驱动辊(89)和驱动电机C(51)组成；所述驱动辊(89)位于整平机构(57)的前侧，且竖向可转动的连接于立式机架(88)中，驱动辊(89)辊身的上端和下端分别固定套装有上限位环(55)和下限位环(56)，并于上限位环(55)和下限位环(56)之间绕设有金属网(21)，驱动辊(89)下端的转轴上固定套装有从动皮带轮；所述驱动电机C(51)安装在立式支架(45)的底座上，其输出轴上固定套装有主皮带轮，主皮带轮通过传动皮带(90)与从动皮带轮连接；

所述对拉锚杆传送及布置平台(20)设置在设备承载平台(6)后端的后侧，其包括纵向伸缩机架(61)、升降支架(60)和横向伸缩支架(75)；所述纵向伸缩机架(61)为剪刀式伸缩架，两个纵向伸缩机架(61)左右相对的布置；每个纵向伸缩机架(61)的两端分别可转动的连接有皮带驱动轮(59)和皮带从动轮(87)，且于皮带驱动轮(59)和皮带从动轮(87)的外部绕设的连接有输送限位皮带(74)，且皮带驱动轮(59)与固定连接在纵向伸缩机架(61)上的驱动电机B连接；两个纵向伸缩机架(61)中的驱动电机B同步动作；所述升降支架(60)为液压缸，且每个升降支架(60)的下端均可转动的连接有万向轮(91)，两对升降支架(60)前后相对的设置，位于前侧的一对升降支架(60)的固定部分通过快速可拆卸连接机构与设备承载平台(6)的后端连接，且其伸缩部分的顶端分别与两个纵向伸缩机架(61)的前端连接，位于后侧的一对升降支架(60)的伸缩部分顶端分别与两个纵向伸缩机架(61)的后端连接；两对横向伸缩支架(75)分别设置在两对升降支架(60)之间，且每个横向伸缩支架(75)的两端分别与对应的一对升降支架(60)的固定部分相连接，用于驱动一对升降支架(60)的相互靠近或相互远离动作；

两个巷旁充填单元相对的设置在对拉锚杆传送及布置平台(20)的左右两侧；每个巷旁充填单元均由前后依次连接的多个巷旁充填体充填机构(18)组成；所述巷旁充填体充填机构(18)由支撑底座(52)、托盘储藏箱(62)、螺母储藏箱(69)、支撑顶板(54)、一对外侧液压升降架(92)、一对内侧液压升降架(64)、两块充填体下挡板(65)、两块充填体上挡板(13)、充填体外罩打印设备、锚杆布置机械手臂(67)和托盘及螺母自动安装机械臂(70)组成；所述支撑底座(52)的底部设置有多对行走轮，支撑底座(52)的前端中部固定连接有联动挂钩(63)，其后端的中部设置有挂环；所述托盘储藏箱(62)和螺母储藏箱(69)均固定连接在支撑底座(52)上端的中部，且螺母储藏箱(69)位于托盘储藏箱(62)的内侧；所述支撑顶板(54)设置在支撑底座(52)的上方；一对外侧液压升降架(92)的上端分别与支撑顶板(54)外端的下端面连接，其下端分别与支撑底座(52)外端的上端面连接；一对内侧液压升降架(64)的上端分别与支撑顶板(54)里端的下端面连接，其下端分别与支撑底座(52)里端的上端面连接，且一对外侧液压升降架(92)和一对内侧液压升降架(64)分布在支撑底座(52)上端的四周；两块充填体下挡板(65)位于一对内侧液压升降架(64)里侧的下部，并通过两个下横向液压缸(94)与一对内侧液压升降架(64)的固定部分固定连接；两块充填体上挡板(13)分别位于两块充填体下挡板(65)的上方，并通过两个上横向液压缸(93)与一对外侧液压升降架(92)的伸缩部分上端固定连接；充填体上挡板(13)和充填体下挡板(65)上均开设有锚杆布置窗口(66)；两个充填体外罩打印设备分别安装在两块充填体上挡板(13)上，且其打印喷头(68)分别位于两块充填体上挡板(13)的两侧；两个锚杆布置机械手臂(67)分别安装在两块充填体上挡板(13)上，用于根据集成系统控制室(4)中控制器的控制进行对拉锚杆(19)的布置；托盘及螺母自动安装机械臂(70)安装在支撑顶板(54)的里端，用于根据集成系统控制室(4)中控制器的控制从托盘储藏箱(62)取出托盘(73)、从螺母储藏箱(69)中取出螺母(71)；相邻巷旁充填体充填机构(18)之间通过联动挂钩(63)和挂环的挂接配合进行连接，且最前端的巷旁充填体充填机构(18)通过与其联动挂钩(63)相连接的牵引架与设备承载平台(6)的后端连接；

所述集成系统控制室(4)和驾驶室(3)并排的安装在设备承载平台(6)上端面的前端，其内部设置有控制器；所述控制器分别与履带行走机构(1)、三维地质实时扫描仪(2)、控制面板、高压柱塞泵(5)、致裂钻孔施工定向钻机(9)、一体式水压致裂装置、吊装机构(11)、对拉锚杆储藏与分离机构(15)、转运及间距设置机构(16)、金属网传送机构(17)、对拉锚杆传送及布置平台(20)和巷旁充填单元连接。