[發明專利]一種用于礦井下的采空區循環阻燃裝置及方法

有效

• 申請號: 202110321742.4
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN112963192B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 王凱;黃浩;鄧軍;翟小偉;張嬿妮
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: E21F5/08
• 分類號: E21F5/08;E21F17/18
• 代理公司: 西安眾星藍圖知識產權代理有限公司 61234
• 代理人: 張倩

1.一種用于礦井下的采空區循環阻燃裝置，其特征在于：包括設置在采煤機液壓支架組的底座上且沿采空區寬度方向布設的導向底座和在所述導向底座上往復滑動的噴灑裝置，所述采煤機液壓支架組包括多個采煤機液壓支架(1)，所述導向底座包括多個導向單元，所述導向單元和采煤機液壓支架(1)的數量相同且一一對應，所述噴灑裝置向采煤機液壓支架(1)后方采空區噴灑阻化劑；

相鄰兩個所述導向單元之間設置有用于控制所述噴灑裝置工作的信號感應機構，所述信號感應機構包括設置在一個所述導向單元端部的紅外信號發射器(2)和設置在另一個所述導向單元端部且與紅外信號發射器(2)配合的紅外信號接收器(3)；

所述噴灑裝置包括沿所述導向單元移動的移動底座(4)、設置在移動底座(4)上的貯存罐(5)、與貯存罐(5)內部連通且沿采煤機液壓支架(1)前進方向伸縮的伸縮出料管(6)、與所述伸縮出料管(6)轉動連接且用于向采煤機液壓支架(1)后方采空區噴灑阻化劑的噴頭組件、以及用于控制所述噴頭組件以伸縮出料管(6)中心線為轉軸轉動的轉動控制機構，所述噴頭組件的阻化劑噴射方向與伸縮出料管(6)中心線之間的夾角為90°。

2.根據權利要求1所述的一種用于礦井下的采空區循環阻燃裝置，其特征在于：位于所述導向底座一端的所述導向單元上設置有感應所述噴灑裝置位置的第一位置感應裝置(7)，位于所述導向底座另一端的所述導向單元上設置有感應所述噴灑裝置位置的第二位置感應裝置(8)，所述第一位置感應裝置(7)和第二位置感應裝置(8)均為激光對射器。

3.根據權利要求1所述的一種用于礦井下的采空區循環阻燃裝置，其特征在于：所述噴頭組件包括與所述伸縮出料管(6)轉動連接的噴管(9)、與噴管(9)遠離伸縮出料管(6)一端連通的空心分流座(10)、以及與空心分流座(10)連通的噴嘴安裝座(11)和設置在噴嘴安裝座(11)上的噴嘴(12)，所述空心分流座(10)與噴嘴安裝座(11)之間設置有兩個磁性軟管(13)，所述磁性軟管與空心分流座(10)轉動連接，所述磁性軟管(13)與噴嘴安裝座(11)固定連接，所述空心分流座(10)上還設置有用于控制磁性軟管(13)轉動的弧形磁感線圈(14)，所述弧形磁感線圈(14)穿設在兩個磁性軟管(13)之間。

4.根據權利要求3所述的一種用于礦井下的采空區循環阻燃裝置，其特征在于：所述轉動控制機構包括設置在伸縮出料管(6)伸出端外側的主動齒輪(15)、控制主動齒輪(15)旋轉的驅動電機(21)、以及固定套設在所述噴管(9)上且與主動齒輪(15)傳動連接的從動齒輪(16)，從動齒輪(16)的寬度大于主動齒輪(15)的寬度。

5.根據權利要求1所述的一種用于礦井下的采空區循環阻燃裝置，其特征在于：所述導向單元包括設置在采煤機液壓支架(1)的底座上的基座(17)和嵌設在基座(17)上的導軌(18)，多個導軌(18)的上表面齊平，紅外信號發射器(2)和紅外信號接收器(3)均設置在導軌(18)上。

6.根據權利要求1所述的一種用于礦井下的采空區循環阻燃裝置，其特征在于：所述伸縮出料管(6)依次通過水平彎頭安裝管(19)和豎向彎頭管道(20)與貯存罐(5)連通。

7.根據權利要求2所述的一種用于礦井下的采空區循環阻燃裝置，其特征在于：所述噴灑裝置還包括控制器，所述噴灑裝置和移動底座(4)均由所述控制器進行控制，所述紅外信號接收器(3)、第一位置感應裝置(7)和第二位置感應裝置(8)均通過無線通信模塊與所述控制器無線連接。

8.一種利用如權利要求2所述采空區循環阻燃裝置進行采空區循環阻燃的方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

步驟一、噴灑裝置的初定位：

以所述第一位置感應裝置(7)所處的所述導向單元為初始導向單元，以第二位置感應裝置(8)所處的所述導向單元為換向導向單元，以位于所述初始導向單元和所述換向導向單元之間的所述導向單元為中部導向單元，在所述初始導向單元上標記噴灑起始線，所述第一位置感應裝置(7)發出的激光線在所述初始導向單元上的垂直投影與所述噴灑起始線重合；

將所述噴灑裝置置于所述初始導向單元上，所述噴頭組件朝向所述初始導向單元，所述伸縮出料管(6)回縮，所述移動底座(4)帶動所述噴灑裝置移動，直至所述第一位置感應裝置(7)感應到所述噴灑裝置后停止移動，等待采煤工作的開始；

步驟二、噴灑裝置的正向移動及噴灑：

所述噴灑裝置的正向移動方向為所述噴灑裝置由所述初始導向單元向所述換向導向單元移動的方向；具體過程包括：

步驟201、當所述初始導向單元所在的采煤機液壓支架(1)向前推進采煤機后，所述初始導向單元與其相鄰的所述中部導向單元之間的所述信號感應機構的感應斷開，此時控制所述噴灑裝置執行正向噴灑作業，所述正向噴灑作業的過程為所述伸縮出料管(6)伸長，帶動所述噴頭組件向采煤機液壓支架(1)后側移動，所述伸縮出料管(6)伸長，所述噴頭組件開始向當前推進的采煤機液壓支架(1)正后方采空區噴灑阻化劑，噴灑完畢后，伸縮出料管(6)回縮，所述正向噴灑作業完成，等待下次正向噴灑作業；

步驟202、當與所述初始導向單元相鄰的所述中部導向單元所在的采煤機液壓支架(1)向前推進采煤機后，所述中部導向單元與其相鄰的所述初始導向單元之間的所述信號感應機構的感應連通，所述移動底座(4)帶動所述噴灑裝置前移至當前所述中部導向單元上的噴灑點位，控制所述噴灑裝置執行所述正向噴灑作業，隨后等待下次正向噴灑作業；

步驟203、當下一個采煤機液壓支架(1)向前推進采煤機后，當前采煤機液壓支架(1)上的所述導向單元與前一個所述中部導向單元之間的所述信號感應機構的感應連通，所述移動底座(4)帶動所述噴灑裝置前移至當前所述導向單元上的噴灑點位，控制所述噴灑裝置執行所述正向噴灑作業，隨后等待下次正向噴灑作業；

步驟204、循環執行步驟203，直至第二位置感應裝置(8)感應到所述噴灑裝置行進至所述換向導向單元，等待所述換向導向單元上的所述正向噴灑作業完成后，執行步驟三；

步驟三、噴頭組件的換向：

當最后一次所述正向噴灑作業完成后，控制所述轉動控制機構帶動所述噴頭組件以伸縮出料管(6)中心線為轉軸轉動180°；

步驟四、噴灑裝置的反向移動及噴灑：

所述噴灑裝置的反向移動方向為所述噴灑裝置由所述換向導向單元向所述初始導向單元移動的方向；具體過程包括：

步驟401、在所述換向導向單元所在的采煤機液壓支架(1)向前推進采煤機前，即所述換向導向單元與其相鄰的所述中部導向單元之間的所述信號感應機構的感應連通時，控制所述噴灑裝置反向移動至旁側的所述中部導向單元的噴灑點位；

步驟402、當所述換向導向單元所在的采煤機液壓支架(1)向前推進采煤機后，所述換向導向單元與其相鄰的所述中部導向單元之間的所述信號感應機構的感應斷開，此時控制所述噴灑裝置執行反向噴灑作業，所述反向噴灑作業的過程為所述伸縮出料管(6)伸長，帶動所述噴頭組件向采煤機液壓支架(1)后側移動，所述伸縮出料管(6)伸長，所述噴頭組件開始向前一個已推進的采煤機液壓支架(1)的正后方采空區噴灑阻化劑，噴灑完畢后，伸縮出料管(6)回縮，所述反向噴灑作業完成；

步驟403、在所述噴灑裝置所處的采煤機液壓支架(1)向前推進前，即所述噴灑裝置所處的所述導向單元與反向相鄰的所述導向單元之間的所述信號感應機構的感應連通時，控制所述噴灑裝置反向移動至下一個所述導向單元的噴灑點位；

步驟404、當所述噴灑裝置所處的采煤機液壓支架(1)的前一個采煤機液壓支架(1)向前推進后，其間的所述信號感應機構的感應斷開，此時控制所述噴灑裝置執行反向噴灑作業；

步驟405、循環執行步驟403至步驟404，直至第一位置感應裝置(7)感應到所述噴灑裝置行進至所述初始導向單元，等待所述初始導向單元上的所述噴灑裝置對前一個已推進的采煤機液壓支架(1)的正后方采空區進行所述反向噴灑作業后，執行步驟五；

步驟五、噴頭組件的復原及阻化劑的補充噴灑：

當最后一次所述反向噴灑作業完成后，控制所述轉動控制機構帶動所述噴頭組件以伸縮出料管(6)中心線為轉軸轉動180°，使所述噴頭組件朝向所述初始導向單元；

隨后對所述初始導向單元所在的采煤機液壓支架(1)正后方采空區進行阻化劑的補充噴灑，所述補充噴灑的過程與所述正向噴灑作業的過程相同，至此完成一次阻化劑噴灑循環；

步驟六、循環步驟二至步驟五，對采空區進行阻化劑的循環噴灑，直至采煤作業完畢。