一种中小型矿山专用湿喷设备及方法与流程

本发明涉及工程机械，具体涉及一种中小型矿山专用湿喷设备及方法。

背景技术：

1、目前在金属矿山和煤矿上使用的都是干喷和潮喷设备，主要的问题是粉尘大，人工作业效率低，干喷的混凝土强度低，修补量大。湿喷混凝土与干喷混凝土相比，具有混凝土结构强度更高，喷射质量更好，反弹率低，人工劳动强度低等诸多优点。在矿山及煤矿等锚喷支护的地下巷道及深井巷道喷射混凝土支护中，由于井下特殊的运输条件的限制，地面上的商品混凝土无法及时运输至现场湿喷作业面，在井下建立搅拌站空间受限制，现场湿喷的沙石水泥材料仅靠有轨矿车竖井或斜井运输至作业面，或采用轮式矿卡通过斜坡道和铲运机将材料运输至现场，目前没有适合中小巷道矿山和煤矿使用的湿式喷浆及混凝土配套生产成套设备。

2、为此，开发一种适合中小巷道矿山和煤矿使用的湿式喷浆及混凝土配套生产成套设备，用于解决2.5-5-米的矿山巷道湿喷混凝土支护技术的成套设备应用，实现湿喷混凝土设备在井下的现场搅拌，混凝土的配料计量，混凝土的运输，喂料到履带湿喷机系统的湿喷作业，保证湿喷工艺的流程。从而提升施工效率就显得尤为重要。

技术实现思路

1、本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种中小型矿山专用湿喷设备及方法。

2、为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

3、所述中小型矿山专用湿喷设备包括紧凑型湿喷机（1）、与紧凑型湿喷机（1）连接的搅拌机（2）、与搅拌机（2）连接的带有称量系统的配料斗设备（3）；所述紧凑型湿喷机（1）包括车架底盘（4），所述车架底盘（4）两侧设有行走机构，所述车架底盘（4）前端设有伸缩臂架机构（5）和伸缩支腿机构（52），所述伸缩臂架机构（5）上连接有喷头组件（6），所述车架底盘（4）上设有泵送机构（7），所述泵送机构（7）出料端与喷头组件（6）进料端连通；所述搅拌机（2）包括车架（8），所述车架（8）两侧设有行走机构，所述车架（8）上设有搅拌机构（9）、操作平台（10）、防爆电控箱（11）、散热器（12）和防爆电缆卷筒（13），所述搅拌机构（9）出料端与泵送机构（7）进料端连通；所述带称量系统配料斗设备（3）包括带有车轮的支架（14），所述支架（14）上部设有料仓，所述料仓与支架（14）之间设有多个称料传感器（15），所述称料传感器（15）底部与支架（14）连接，所称料传感器（15）顶部与料仓侧壁连接，所述料仓底部设有放料口，所述放料口上设有放料蝶阀；所述支架（14）下部设有吸砂机（16），所述吸砂机（16）上设有顶部开口的进料仓（17），所述放料口位于进料仓（17）上方，所述吸砂机（16）出料端与搅拌机构（9）进料端连通。

4、优选地，所述泵送机构（7）包括设置在车架底盘（4）尾端的料斗（18），所述料斗（18）一侧连接有活塞输送缸，所述活塞输送缸位于车架底盘（4）中部，所述料斗（18）另一侧设有压力出口（19），所述料斗（18）内设有s阀（20），述s阀（20）连通活塞输送缸与压力出口（19），所述压力出口（19）通过管路与喷头组件（6）连通。

5、优选地，所述搅拌机构（9）包括可拆卸的搅拌筒（53），所述搅拌筒（53）倾斜设置在车架（8）上，所述搅拌筒（53）敞口端上部设有进料槽（21），所述搅拌筒（53）敞口端下部设有卸料斗（22）。

6、优选地，所述料仓分隔为水泥料仓（23）和砂石料仓（24），所述水泥料仓（23）底部设有水泥仓放料口，所述水泥仓放料口位于进料仓（17）上方，所述水泥仓放料口上设有水泥仓放料蝶阀（25），所述砂石料仓（24）底部设有砂石仓放料口，所述砂石仓放料口位于进料仓（17）上方，所述砂石仓放料口上设有砂石仓放料蝶阀（26）。

7、优选地，所述行走机构为履带行走机构（27）。

8、优选地，所述车架底盘（4）前后端和车架（8）前后端还设有轨道行走机构，所述轨道行走机构包括前轮轴系统（28）和后轮轴系统（29），所述前轮轴系统（28）和后轮轴系统（29）均包括车桥（30），所述车桥（30）两端设有轨轮（31）；所述前轮轴系统（28）上设有车桥转向盘机构，所述车桥转向盘机构包括上支承架（32）、上圆盘（33）、下圆盘（34）、下支承架（35）、转动销轴（36）、转动轴承（37）和固定螺母（38）；所述上支撑架（32）上端与车架（8）连接，所述上支撑架（32）下端与上圆盘（33）上端面连接，所述下支撑架（35）上端与下圆盘（34）下端连接，所述下支撑架（34）下端与车桥（30）连接，所述上圆盘（33）上设有a轴孔，所述转动轴承（37）固接在a轴承孔内，所述下圆盘（34）上设有b轴孔，所述下圆盘（34）通过依次穿过b轴承孔、转动轴承（37）和固定螺母（38）的转动销轴（36）与上圆盘（33）连接。

9、优选地，所述活塞输送缸包括并列设置两个的料缸（39），所述料缸（39）一端与料斗（18）连接，所述料缸（39）另一端连接有主油缸（40），所述料缸（39）内设有输送活塞（41），所述主油缸（40）内设有主油缸活塞（42），所述主油缸活塞（42）与输送活塞（41）连接；所述料缸（39）与主油缸（40）之间设有水槽（43）；所述料斗（18）上设有摆动油缸（44），所述摆动油缸（44）与s阀（20）控制端连通，所述料斗（18）内设有搅拌轴（45）。

10、优选地，所述车架（8）上还设有驱动电机（46）、三联油泵组和多个控制阀，所述防爆电控箱（11）与驱动电机（46）连接，所述驱动电机（46）与三联油泵组连接，所述三联油泵组通过液压管路与多个控制阀连接，所述多个控制阀分别与行走机构、搅拌机构（9）、操作平台（10）、散热器（12）和防爆电缆卷筒（13）连接。

11、优选地，所述支架（14）上设有水计量系统（47）、吸砂机驱动电机（48）、电控箱（49），所述水计量系统（47）通过管路与搅拌筒（53）连通，所述吸砂机驱动电机（48）与吸砂机（16）连接，所述吸砂机（16）出料端通过螺旋输料管（51）与进料槽（21）连通，所述电控箱（49）与称料传感器（15）连接，所述料仓侧壁上设有振动电机（50）。

12、本发明还提供了基于上述中小型矿山专用湿喷设备的井下湿喷作业方法，所述方法包括：先将带称量系统的配料斗设备上的水计量系统的阀门打开，该水路系统给搅拌机的搅拌罐加至定量的水，通过水计量表控制加水量；搅拌机里通过水计量系统加水后，在进料仓中分别通过水泥料仓和砂石料仓上料；在上料前先将电控箱上的称量器显示屏的按钮清零，开始计量；首先在水泥料仓上加水泥，通过带包装或散装的水泥装入水泥仓内，直至称量器显示屏上数值显示要求加的水泥重量；在砂石料仓上通过铲运车或其它机械加上砂石料，直至加至需要的重量；电控箱上的称量器显示屏上会出现水泥仓和砂石料仓累计的重量；在上料完后，按顺序现将水泥仓放料蝶阀和砂石仓放料蝶阀打开；将水泥仓放料蝶阀打开，水泥材料下放至吸砂机进料仓，通过吸砂机将水泥仓的水泥吸至搅拌机里，将搅拌机旋转至最高搅拌速度，通过高速旋转先将水泥与水充分搅拌；放完水泥后，将砂石仓放料蝶阀打开，砂石材料下放至吸砂机进料仓，通过吸砂机将砂石料仓中的材料吸至搅拌机里，将搅拌机旋转至最高搅拌速度，通过高速旋转先将水泥浆与砂石料充分搅拌成混凝土；搅拌机的卸料斗将拌好的混凝土材料放料至紧凑型湿喷机内，紧凑型湿喷机通过液压系统控制行走和泵送而进行湿喷作业。

13、下面对本发明作进一步说明：

14、本发明的中小型矿山专用湿喷设备包括：紧凑型湿喷机、搅拌机并配套带称量系统配斗设备。

15、紧凑型湿喷机主要包括行走机构、伸缩臂架机构和泵送机构。伸缩臂架机构采用喷头组件结合伸缩臂架结构。配套前置式臂架支撑座底盘、伸缩支腿机构以实现在湿喷机设备在运输模式、行驶模式、喷浆模式中最小的尺寸控制。通过臂架的回转收缩实现运送模式时湿喷机为最小尺寸以符合常规竖井整机运输方式。

16、泵送机构与机架的连接结构具有结构紧凑，整个大梁机架结构稳固，采用液控换向控制s阀换向，由摆阀换向到位后，推动液控换向阀，控制主油缸的换向。结构简单，维修方便，便于对于煤矿等防爆认证，简化防爆电气方面的设计，安全性，节约成本。

17、为达到紧凑性设计的效果，全液压湿喷机其底盘行走机构和泵送机构，对于行驶和泵送不同作业状态下，采用在液压系统中共用一套主油泵和37kw电动机系统实现泵送和底盘行驶功能；湿喷机臂架采用全自动液控机械臂，其采用一节折叠臂架，实现水平270°旋转，三级伸缩行程伸缩臂，伸缩行程2m，伸缩臂能实现上下60°的俯仰范围，俯仰高度达到5m高度，最佳喷射距离为1.2m，结合湿喷的距离能实现6.1m的喷射高度；喷射臂与支腿的结构形式组合，构成稳定的臂架支承系统；车架底盘系统集成了臂架、箱梁型车架、湿喷机臂架基座及支撑支腿系统。车架的支腿结构，在行驶状态将支腿收缩向上，保证在行驶的宽度达到1200mm，适应小型巷道的通过性；混凝土输送管道采用向上布置的方式，安置在机架的顶部，节省布置空间，保证设备宽度1200mm。

18、搅拌机由搅拌筒、履带式行走机构、三联油泵组驱动部件组、操作平台、防爆电控箱、防爆电缆卷筒、轮轴系统等组成，主要是用于在井下矿山与履带式湿喷机配套的搅拌机系统。具有装配式整体车架系统，拆装方便，便于整机竖井运输，整机正常工作状态下为4800mm，高度为1910mm，宽度1200mm。在罐笼运输状态，整机机架结构按照装配式可拆卸设计。将装卸料斗部分拆除，搅拌筒可以拆装式，长宽高尺寸整机高度为1635mm，长度为3935mm，宽度1200mm。简单的拆装式安装连接方法，便于罐笼上下的运输。

19、工作时，通过带称量系统的配料斗设备的吸砂机吸料，将砂石料和水泥按照级配称量，并通过吸砂机吸入搅拌机进料口中，搅拌机搅拌筒高速旋转搅拌，将水泥和砂石料搅拌成为混凝土，履带式搅拌机带履带自行走机构，能实现短距离的临时移动，起到材料短驳运输，与混凝土湿喷机实现配套混凝土材料的生产及运输功能。

20、为确保湿喷设备在全地形的适应性，紧凑型湿喷机和搅拌机的行走机构为履带行走机构或轨道行走机构或同时具有履带行走机构和轨道行走机构的结构，从而在行驶过程中通过上下轨能够实现对井下轨道式及无轨式道路工况的适应性。可以在轨道和非轨道的路面进行行走机构的切换。

21、轨道行走机构配置了轨道式车桥结构的前、后轮轴系统，考虑到设备轴距比较长，设备在轨道上的转弯半径的情况，其中行驶方向的前桥带转向功能，通过设有车桥转向盘机构，使得轨道上面在转半径比较小的情况下，车桥系统带转向桥控制，便于转向桥转向，防止轨道里面有受力磨损。车桥转向盘机构的上支承架固定在上装车架上，上圆盘与上支承架固定连接，下支承架固定在车桥，下圆盘固定在下支承架上，在上圆盘和下圆盘之间转动轴承通过转动销轴和固定螺母连接。在轮轴转向的时候，轨道面受轮轴受挤压，通过里面的转动轴承旋转，上车架系统可以通过转动轴承调整角度转弯。

22、在上下轨进行行走机构的切换时。配置两个手动千斤顶，千斤顶是插销连接的，使用的时候将插销放上去，等设备顶起来以后把这个轮子装好，装好以后的话，就可以把那个插销拿掉。

23、带称量系统配料斗设备主要由水泥料仓、砂石料仓、电控箱、放料口、轨道轮、水计量系统和吸砂机系统组成。该配料系统与搅拌机配套使用施工。带称量系统配料斗设备带轨道轮，通过轨道运输运送至各施工作业面。设备移动可以通过电瓶车或人力推动，根据作业面的材料堆放点灵活移动，转场方便。

24、工作时先将水计量系统的阀门打开，该水路系统给搅拌机的搅拌罐加至定量的水，通过水计量表控制加水量。搅拌机里通过水计量系统加水后，在进料仓中分别通过水泥料仓，砂石料仓上料。在上料前先将电控箱上的称量器显示屏的按钮清零，开始计量。首先在水泥料仓上加水泥，通过带包装或散装的水泥装入水泥仓内，直至称量器显示屏上数值显示要求加的水泥重量。在砂石料仓上通过铲运车或其它机械加上砂石料，直至加至需要的重量。电控箱上的称量器显示屏上会出现水泥仓和砂石料仓累计的重量。在上料完后，按顺序现将水泥仓放料蝶阀和砂石仓放料蝶阀打开。将水泥仓放料蝶阀打开，水泥材料下放至吸砂机进料仓，通过吸砂机将水泥仓的水泥吸至搅拌机里，将搅拌机旋转至最高搅拌速度，通过高速旋转先将水泥与水充分搅拌。放完水泥后，将砂石仓放料蝶阀打开，砂石材料下放至吸砂机进料仓，通过吸砂机将砂石料仓中的材料吸至搅拌机里，将搅拌机旋转至最高搅拌速度，通过高速旋转先将水泥浆与砂石料充分搅拌。履带式搅拌机搅拌完后，通过操作搅拌机的反转功能，卸料斗将拌好的混凝土材料放料至紧凑型湿喷机内。重复以上的工作，循环往复进行原材料的上料，吸料，搅拌，卸料。从而实现井下湿喷混凝土的制备和生产。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

26、1、本发明的紧凑型湿喷机该设备灵活轻巧，小型化，结构设计紧凑；尺寸为：3900mm长，1200mm宽，2000mm高，符合常规竖井整机运输方式，紧凑型的设计尺寸及设备能覆盖2.5m至6.5m的巷道湿喷范围。

27、2、本发明的搅拌机起到自动上料，混凝土搅拌，短距离运输，混凝土卸料的功能，通过吸砂机上料主要解决现场搅拌及上料空间的问题，满足在井下现场搅拌和连续湿喷混凝土生产的功能。

28、3、本发明的带称量系统配料斗能够对水泥、砂石等物料进行称量实现井下湿喷混凝土的制备且该设备设备布局合理，结构紧凑，移动便利，可根据作业面的材料堆放点灵活移动，转场方便。

29、4、履带式和轨道式的行走机构，在行驶过程中通过上下轨能够实现对井下轨道式及无轨式道路工况的适应性，同时可以在轨道和非轨道的路面进行行走机构的切换功能。

30、总之，本发明能够解决2.5m至6.5m的矿山巷道湿喷混凝土支护技术的成套设备应用问题。主要解决湿喷混凝土设备在井下的现场搅拌，混凝土的配料计量，混凝土的运输，喂料到履带湿喷机系统的湿喷作业，保证湿喷工艺的流程。该有效解决了井下混凝土的制备和运输，大大提高了湿喷机的施工效率，实现对中小断面巷道的湿喷技术应用。在整个混凝土湿喷体系中具有重大的行业引导意义，未来的市场前景及产品的经济性好。