[發明專利]沿空留巷3D打印巷旁墻體機器人及施工方法

有效

• 申請號: 201810141651.0
• 申請日: 2018-02-11
• 公開（公告）號: CN108397213B
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 宮守才;鄭忠友;吳玉意;朱磊;丁湘;蒲治國;韓剛
• 申請（專利權）人: 中煤能源研究院有限責任公司
• 主分類號: E21D11/10
• 分類號: E21D11/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.沿空留巷3D打印巷旁墻體機器人，其特征在于，包括液壓行走系統、儲料系統、攪拌擠料系統、三維直角打印機、噴嘴夾持器(13)、噴嘴(14)、支護系統及控制系統，液壓行走系統的上方依次為攪拌擠料系統、儲料系統、支護系統，三維直角打印機位于液壓行走系統一側，由控制系統控制攪拌擠料系統攪拌擠送混凝土，同時控制三維直角打印機及噴嘴打印混凝土三維體；其中，

液壓行走系統包括旋轉履帶底盤(1)、平板平臺(2)、液壓系統(3)、剎車系統和操作系統(4)，平板平臺(2)置于旋轉履帶底盤之上(1)，液壓系統(3)用于為液壓行走系統、儲料系統和攪拌擠料系統提供動力，操作系統用于控制液壓行走系統的動作，剎車系統用于為液壓行走系統制動；

儲料系統包括儲料箱(5)和升降油缸(6)，儲料箱(5)底部的一端與液壓行走系統上的平板平臺(2)上的支腿鉸接，另一端與升降油缸(6)鉸接，升降油缸(6)的缸套底端與平板平臺(2)連接，升降油缸(6)用于控制儲料箱(5)的傾斜角度；

攪拌擠料系統包括攪拌機(7)和螺旋擠出機(8)，攪拌機(7)置于螺旋擠出機(8)上方，攪拌機出料口(7-1)與螺旋擠出機入料口(8-1)連接，螺旋擠出機出料口(8-2)與混凝土輸送軟管(15)的一端連接；

三維直角打印機包括X向梁(9)、Y向梁(10)、Z向梁(11)、驅動電機、傳動帶、導軌和滑塊(12)，導軌布置在X向梁(9)、Y向梁(10)及Z向梁(11)上，Z向梁(11)與平板平臺(2)連接，X向梁(9)一端與Z向梁(11)通過滑塊(12)滑移連接，Y向梁(10)兩端與兩根X向梁(9)通過滑塊(12)滑移連接，驅動電機的轉動能夠帶動傳動帶運動，傳動帶能夠帶動導軌上的滑塊(12)運動；

噴嘴夾持器(13)與Y向梁(10)通過滑塊(12)滑移連接，噴嘴夾持器(13)用于夾持噴嘴(14)，噴嘴(14)與混凝土輸送軟管(15)的另一端連接；

支護系統包括2-3組立柱(17)及2-3根平行布置的走向梁(18)，每組立柱2根，立柱(17)底部與平板平臺(2)連接，走向梁(18)兩端分別與每組立柱(17)頂部連接。

2.沿空留巷3D打印巷旁墻體機器人及施工方法，其特征在于，儲料倉(5)出料口處設置有計量螺旋，用于控制混凝土的出料量。

3.沿空留巷3D打印巷旁墻體機器人及施工方法，其特征在于，螺旋擠出機(8)為單螺旋或雙螺旋。

4.沿空留巷3D打印巷旁墻體機器人及施工方法，其特征在于，噴嘴夾持器(13)與Y向梁(10)鉸接，且能夠水平旋轉90°。

5.沿空留巷3D打印巷旁墻體機器人及施工方法，其特征在于，旋轉履帶底盤(1)能夠替換為輪式底盤。

6.權利要求1所述的沿空留巷3D打印巷旁墻體機器人的施工方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)安裝設備：回采工作面超前順槽內的干料輸送設備及輸送管安裝到位，3D打印巷旁墻體機器人置于端頭支架(19)后方的沿空留巷(20)內；

2)采煤工作面割煤回采；

3)邊回采邊在順槽端頭支架(19)后方采空區(21)側采用鋼板(22)、木點柱(23)、金屬網(24)進行擋矸，避免采空區(21)矸石串入沿空留巷(20)，同時沿空留巷(20)內采用單體(25)配合π型梁(26)進行臨時支護；

4)按1)和2)的步驟回采一定段長后，3D打印巷旁墻體機器人移動到待打印墻體(16)一側附近就位；

5)3D打印巷旁墻體機器人打印墻體(16)：三維直角坐標打印機通過內置程序控制噴嘴(14)運行軌跡，逐層打印形成巷旁墻體(16)，待墻體(16)接近頂時，噴嘴(14)水平旋轉90度，噴嘴(14)伸入待接頂墻體(16)與頂板之間的空隙，從采空區往巷內方向，打印待接頂墻體(16)與頂板之間的空隙，形成接頂的巷旁墻體(16)；

6)在進行步驟5)時，儲料箱(5)的打印干料用完后，通過干料輸送設備經由輸送管將干料輸入儲料箱(5)內，保證儲料箱(5)中有干料；

7)重復步驟2)至6)，完成整個回采工作面巷旁墻體(16)的3D打印，形成沿空留巷(20)；

8)待沿空留巷(20)穩定后，拆除臨時支護的單體(25)。