煤矿巷道注浆加固装置及施工方法

1.本发明涉及巷道加固技术领域，尤其涉及煤矿巷道注浆加固装置及施工方法。


背景技术：

2.巷道注浆加固是一种用于加固地下巷道或隧道的施工技术。在地下巷道或隧道施工过程中，为了增强地层的强度和稳定性，防止地层塌方或滑移等安全问题，需要采取措施进行加固。巷道注浆加固通过注入浆液材料到地层中，形成浆体固结层，以提高地层的强度和稳定性。注浆材料通常是由水泥、砂浆、聚合物等组成的混合物，具有较高的黏度和粘度。注浆材料通过注浆管或孔洞进入地层，填充和充实地层空隙，形成固结层，从而增强地层的承载能力和稳定性。
3.巷道注浆加固技术可以根据具体情况选择不同的注浆方法，如压力注浆、重力注浆、喷射注浆等。通过控制注浆压力、注浆速度和注浆位置等参数，实现对地层的加固效果。
4.其中的喷射注浆通常使用特殊的喷射设备，如注浆泵和喷射枪。浆液材料一般由水泥、砂浆、聚合物等组成，具有一定的黏度和粘度。在施工过程中，需要先将固化剂原料搅拌混合形成浆液材料，再将浆液材料被喷射设备高压喷射到地层中，填充和充实地层巷道表面的空隙和裂缝。浆液材料在巷道表面凝固硬化后，形成坚固的固结体，增加巷道的承载能力和稳定性，防止地层松动、渗水和坍塌等问题的发生，保障工程的安全和持久性。
5.而相关技术中的煤矿巷道在喷射注浆前多为人工手动对固化剂原料搅拌混合形成浆液材料，这种方式不仅耗时耗力，十分不方便，同时施工效率也较低。


技术实现要素：

6.为解决上述背景技术中所提出的技术问题，本发明提供煤矿巷道注浆加固装置及施工方法。
7.本发明采用以下技术方案实现：煤矿巷道注浆加固装置，包括可移动的板车，所述板车上分别设置有泵体、喷枪以及收容有浆料的料筒，所述泵体输入端通过管道连接于所述料筒输出端，所述泵体输出端通过管道连接于所述喷枪输入端；
8.所述料筒中偏心设置有与其轴线平行的搅拌杆，所述料筒中设置有第一动作机构，所述动作机构能够带动所述搅拌杆环绕所述料筒轴线周向转动以搅拌浆料。
9.作为上述方案的进一步改进，所述搅拌杆上设置有多根呈条状的第一桨叶。
10.作为上述方案的进一步改进，所述第一动作机构包括可转动地且同心设置于所述料筒内的支撑轴，所述支撑轴上固定有与其垂直的横臂，所述搅拌杆设置于所述横臂上。
11.作为上述方案的更进一步改进，所述支撑轴顶部设置有从动齿轮，所述料筒顶部安装有电机，所述电机输出轴上连接有传动轴，所述传动轴底部穿入所述料筒中、并固定有与所述从动齿轮间歇啮合的缺齿齿轮。
12.作为上述方案的更进一步改进，所述料筒中设置有隔板，并通过所述隔板自上而下将所述料筒内隔离形成搅拌腔和储料腔，所述支撑轴底部转动设置于所述隔板顶部，所
述隔板底部安装有连通搅拌腔与储料腔的导料阀。
13.作为上述方案的更进一步改进，还包括设置于所述料筒中的第二动作机构，所述第二动作机构受驱动于所述传动轴的转动，能够在所述搅拌杆环绕所述料筒轴线周向转动的同时，带动所述搅拌杆自身转动。
14.作为上述方案的更进一步改进，所述第二动作机构包括两个带轮，其中一个所述带轮固定于所述搅拌杆顶部，另一个所述带轮套接固定于所述传动轴外侧，两个所述带轮之间通过可伸缩的传动带传动相连。
15.作为上述方案的更进一步改进，所述传动带包括若干条具有弹性的带体，若干条所述带体彼此首尾弹性相连且呈闭环设置；所述带体内侧布设有齿体，所述带轮外周侧布设有与齿体相适配的凹槽。
16.作为上述方案的更进一步改进，所述带体一端插设有连接条，所述带体内开设有滑槽，所述滑槽中设置有滑块，所述连接条一端伸入所述滑槽、并固定在所述滑块上，所述连接条另一端固定于相邻的另一所述带体上，所述滑槽中设置有弹簧，所述弹簧套设于所述连接条外侧，且两端分别连接在滑块侧壁及滑槽的相应槽壁上。
17.本发明还提供应用于上述任一种所述的装置的煤矿巷道注浆加固的施工方法，包括如下步骤：
18.s1、准备工作，清理巷道表面，确保表面干燥无尘，并进行必要的钻孔和处理工作；
19.s2、混合固化剂，根据具体需要，将固化剂原料输送到注浆加固装置的料筒中进行混合搅拌形成固化剂的浆料；
20.s3、注浆过程，通过注浆加固装置的泵体将料筒中的固化剂浆料泵送至喷枪喷洒向巷道表面，并将该装置沿着巷道的整个长度进行注浆，逐渐向后移动，注浆时需要注意控制固化剂的流量和压力，确保均匀喷洒；
21.s4、固化处理，待固化剂浆料均匀喷洒后，待其自然固化，以完成对煤矿巷道的注浆加固的施工作业。
22.相比现有技术，本发明的有益效果在于：
23.1、本发明的煤矿巷道注浆加固装置，通过板车的料筒内设置的第一动作机构，可自动高效地对固化剂原料进行搅拌混合形成喷射注浆所需的浆液材料，省时省力，方便快捷。
24.2、本发明的煤矿巷道注浆加固装置，通过第一动作机构中设置的却齿轮、从动齿轮、带轮、传动带等结构，可使搅拌杆在围绕料筒的周向间歇移动的同时，同步实现搅拌杆自身的转动，以提高对固化剂原料的搅拌效率及效果。
25.3、本发明的煤矿巷道注浆加固装置，通过设置第二动作机构，可使搅拌杆在料筒内进行间歇性地周向移动及自身转动的同时，同步地实现第二桨叶、第三桨叶在竖向平面内的互为反向转动，以及第四桨叶在第三桨叶上的径向往复移动，以进一步地增大对固化剂原料搅拌的接触面积，提升搅拌效率及效果。
附图说明
26.图1为本发明煤矿巷道注浆加固装置整体的结构示意图；
27.图2为图1中料筒的剖面结构示意图；
28.图3为图2中a处放大的结构示意图；
29.图4为图2中料筒内处于另一状态下的剖面结构示意图；
30.图5为图2中传动带的局部剖面结构示意图；
31.图6为图5中传动带的局部俯视结构示意图；
32.图7为图2中旋转筒上第三桨叶的侧视结构示意图；
33.图8为图2中固定环上盘体的侧视结构示意图。
34.主要符号说明：
35.1、板车；2、料筒；3、泵体；4、支架；5、喷枪；6、传动轴；7、支撑轴；8、横臂；9、搅拌杆；10、第一桨叶；11、缺齿齿轮；12、从动齿轮；13、带轮；15、传动带；151、带体；152、连接条；153、滑槽；154、滑块；155、弹簧；156、齿体；16、罩壳；17、第一锥齿；18、第二锥齿；19、旋转轴；20、第二桨叶；21、第三锥齿；22、旋转筒；23、第三桨叶；231、第一限位槽；24、固定环；25、盘体；251、第二限位槽；26、第四桨叶；27、隔板。
具体实施方式
36.下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
37.实施例1
38.请结合图1至图8，煤矿巷道注浆加固装置，包括可移动的板车1，板车上分别设置有泵体3、喷枪5以及收容有浆料的料筒2，泵体3输入端通过管道连接于料筒2输出端，泵体3输出端通过管道连接于喷枪5输入端。板车上安装有支架4，喷枪5安装在支架4上。通过泵体3可将料筒内搅拌混合后的固化剂浆料泵送至喷枪5处，以进行后续的巷道注浆喷涂加固作业。
39.料筒2中偏心设置有与其轴线平行的搅拌杆9，料筒2中设置有第一动作机构，动作机构能够带动搅拌杆9环绕料筒2轴线周向转动以搅拌浆料，以使搅拌杆9完成对送入料筒2内的固化剂原料的搅拌。
40.搅拌杆9上设置有多根呈条状的第一桨叶10，提高与固化剂原料的接触面积，提升搅拌效率及效果。
41.具体地，第一动作机构包括可转动地且同心设置于料筒2内的支撑轴7，支撑轴7上固定有与其垂直的横臂8，搅拌杆9设置于横臂8上。
42.支撑轴7顶部设置有从动齿轮12，料筒2顶部安装有电机，电机输出轴上连接有传动轴6，传动轴6底部穿入料筒2中、并固定有与从动齿轮12间歇啮合的缺齿齿轮11。
43.料筒2中设置有隔板27，并通过隔板27自上而下将料筒2内隔离形成搅拌腔和储料腔，支撑轴7底部转动设置于隔板27顶部，隔板27底部安装有连通搅拌腔与储料腔的导料阀。
44.在本实施例中，当固化剂原料投入料筒2后，通过启动电机使其输出轴带动传动轴6、缺齿齿轮11转动，使缺齿齿轮11能够间歇性地啮合传动至从动齿轮12，使支撑轴7间歇性地通过横臂8带动搅拌杆9环绕料筒2轴线周向转动，以实现对固化剂原料的搅拌。
45.为了提高对料筒2中固化剂原料的搅拌效果和效率，本实施例的煤矿巷道注浆加
固装置还包括设置于料筒2中的第二动作机构，第二动作机构受驱动于传动轴6的转动，能够在搅拌杆9环绕料筒2轴线周向转动的同时，同步地带动搅拌杆9自身转动。
46.具体地，第二动作机构包括两个带轮13，其中一个带轮13固定于搅拌杆9顶部，另一个带轮13套接固定于传动轴6外侧，两个带轮13之间通过可伸缩的传动带15传动相连，则传动带15的周长可以发生变化，且在传动带15周长变化的同时还会使始终保持张紧状态，避免脱离带轮13。
47.其中的传动带15包括若干条具有弹性的带体151，若干条带体151彼此首尾弹性相连且呈闭环设置。
48.带体151一端插设有连接条152，带体151内开设有滑槽153，滑槽153中设置有滑块154，连接条152一端伸入滑槽153、并固定在滑块154上，连接条152另一端固定于相邻的另一带体151上，滑槽153中设置有弹簧155，弹簧155套设于连接条152外侧，且两端分别连接在滑块154侧壁及滑槽153的相应槽壁上。当弹簧155未发生形变时，相邻的两个带体151之间首尾接触。
49.带体151内侧布设有齿体156，带轮13外周侧布设有与齿体156相适配的凹槽(未标示)，以使带轮13间能够传动带15进行稳定传动。
50.在本实施例中，当传动轴6转动间接地使搅拌杆9环绕料筒2轴线周向间歇性转动的同时，还会通过带轮13和传动带15使搅拌杆9自身转动，以提高对料筒2中固化剂原料的搅拌效果和效率。
51.此外，为了进一步提高对料筒2中固化剂原料的搅拌效果和效率，本实施例在横臂8底部固定有罩壳16，搅拌杆9底部穿入罩壳16内、并固定有第一锥齿17，罩壳16的离心侧转动插设有与横臂8平行的旋转轴19，旋转轴19一端伸入罩壳16中、并固定有与第一锥齿17相啮合的第二锥齿18，旋转轴19另一端上安装有多根呈条状的第二桨叶20，则搅拌杆9的自转通过第一锥齿17、第二锥齿18、旋转轴19带动第二桨叶20在竖向平面内转动，以进一步提高对料筒2中固化剂原料的接触面积、搅拌效果和效率。
52.更进一步地，本实施例还在罩壳16中安装第三锥齿21，第三锥齿21相对于第二锥齿18对称分布于第一锥齿17的离心侧，罩壳16离心侧上转动插设有与旋转轴19同心的旋转筒22，旋转轴19贯穿该旋转筒22、并可相对旋转筒22转动，旋转筒22一端伸入罩壳16中、并与第三锥齿21固定相连，另一端外周侧呈辐射状设置有多根呈板状的第三桨叶23。
53.当搅拌杆9的自转通过第一锥齿17、第三锥齿21转动时，此时第三锥齿21与第二锥齿18旋转同步但方向相反，则使得旋转筒22带动第三桨叶23在竖向平面内保持与第二桨叶20相反的方向转动，以与第二桨叶20旋转时产生对流，增大对固化剂原料的扰动，以更进一步提高对料筒2中固化剂原料的接触面积、搅拌效果和效率。
54.再进一步地，在罩壳16离心侧固定有与旋转筒22同心的固定环24，固定环24内径远大于旋转筒22外径，固定环24外侧套接固定有盘体25。每根第三桨叶上径向开设有呈腰形的第一限位槽231，盘体25上开设有与第一限位槽231对应的第二限位槽251，第二限位槽251整体呈连续波浪回环形的结构。第一限位槽231上滑动卡设有第四桨叶26，第四桨叶26一端滑动卡设于第二限位槽251中。
55.由此，则当旋转筒22带动第三桨叶23在竖向平面内旋转时，第三桨叶23会在第一限位槽231和第二限位槽251的共同限位作用下，实现第三桨叶23在第一限位槽231内的往
复移动，进而增大与固化剂原料的接触面积，极大地提高搅拌效果和效率。
56.实施例2
57.本实施例提供应用于上述实施例1装置的煤矿巷道注浆加固的施工方法，包括如下步骤：
58.s1、准备工作，清理巷道表面，确保表面干燥无尘，并进行必要的钻孔和处理工作；
59.s2、混合固化剂，根据具体需要，将固化剂原料输送到注浆加固装置的料筒中进行混合搅拌形成固化剂的浆料；
60.s3、注浆过程，通过注浆加固装置的泵体3将料筒2中的固化剂浆料泵送至喷枪5喷洒向巷道表面，并将该装置沿着巷道的整个长度进行注浆，逐渐向后移动，注浆时需要注意控制固化剂的流量和压力，确保均匀喷洒；
61.s4、固化处理，待固化剂浆料均匀喷洒后，待其自然固化，以完成对煤矿巷道的注浆加固的施工作业。
62.上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

技术特征：
1.煤矿巷道注浆加固装置，其特征在于，包括可移动的板车，所述板车上分别设置有泵体、喷枪以及收容有浆料的料筒，所述泵体输入端通过管道连接于所述料筒输出端，所述泵体输出端通过管道连接于所述喷枪输入端；所述料筒中偏心设置有与其轴线平行的搅拌杆，所述料筒中设置有第一动作机构，所述动作机构能够带动所述搅拌杆环绕所述料筒轴线周向转动以搅拌浆料。2.如权利要求1所述的煤矿巷道注浆加固装置，其特征在于，所述搅拌杆上设置有多根呈条状的第一桨叶。3.如权利要求1所述的煤矿巷道注浆加固装置，其特征在于，所述第一动作机构包括可转动地且同心设置于所述料筒内的支撑轴，所述支撑轴上固定有与其垂直的横臂，所述搅拌杆设置于所述横臂上。4.如权利要求3所述的煤矿巷道注浆加固装置，其特征在于，所述支撑轴顶部设置有从动齿轮，所述料筒顶部安装有电机，所述电机输出轴上连接有传动轴，所述传动轴底部穿入所述料筒中、并固定有与所述从动齿轮间歇啮合的缺齿齿轮。5.如权利要求3所述的煤矿巷道注浆加固装置，其特征在于，所述料筒中设置有隔板，并通过所述隔板自上而下将所述料筒内隔离形成搅拌腔和储料腔，所述支撑轴底部转动设置于所述隔板顶部，所述隔板底部安装有连通搅拌腔与储料腔的导料阀。6.如权利要求4所述的煤矿巷道注浆加固装置，其特征在于，还包括设置于所述料筒中的第二动作机构，所述第二动作机构受驱动于所述传动轴的转动，能够在所述搅拌杆环绕所述料筒轴线周向转动的同时，带动所述搅拌杆自身转动。7.如权利要求6所述的煤矿巷道注浆加固装置，其特征在于，所述第二动作机构包括两个带轮，其中一个所述带轮固定于所述搅拌杆顶部，另一个所述带轮套接固定于所述传动轴外侧，两个所述带轮之间通过可伸缩的传动带传动相连。8.如权利要求7所述的煤矿巷道注浆加固装置，其特征在于，所述传动带包括若干条具有弹性的带体，若干条所述带体彼此首尾弹性相连且呈闭环设置；所述带体内侧布设有齿体，所述带轮外周侧布设有与齿体相适配的凹槽。9.如权利要求8所述的煤矿巷道注浆加固装置，其特征在于，所述带体一端插设有连接条，所述带体内开设有滑槽，所述滑槽中设置有滑块，所述连接条一端伸入所述滑槽、并固定在所述滑块上，所述连接条另一端固定于相邻的另一所述带体上，所述滑槽中设置有弹簧，所述弹簧套设于所述连接条外侧，且两端分别连接在滑块侧壁及滑槽的相应槽壁上。10.应用于权利要求1至9任一项所述的装置的煤矿巷道注浆加固的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、准备工作，清理巷道表面，确保表面干燥无尘，并进行必要的钻孔和处理工作；s2、混合固化剂，根据具体需要，将固化剂原料输送到注浆加固装置的料筒中进行混合搅拌形成固化剂的浆料；s3、注浆过程，通过注浆加固装置的泵体将料筒中的固化剂浆料泵送至喷枪喷洒向巷道表面，并将该装置沿着巷道的整个长度进行注浆，逐渐向后移动，注浆时需要注意控制固化剂的流量和压力，确保均匀喷洒；s4、固化处理，待固化剂浆料均匀喷洒后，待其自然固化，以完成对煤矿巷道的注浆加固的施工作业。

技术总结
本发明公开了煤矿巷道注浆加固装置及施工方法，其中装置包括可移动的板车，板车上分别设置有泵体、喷枪以及收容有浆料的料筒，泵体输入端通过管道连接于料筒输出端，泵体输出端通过管道连接于喷枪输入端；料筒中偏心设置有与其轴线平行的搅拌杆，料筒中设置有第一动作机构，动作机构能够带动搅拌杆环绕料筒轴线周向转动以搅拌浆料，本发明通过板车的料筒内设置的第一动作机构，可自动高效地对固化剂原料进行搅拌混合形成喷射注浆所需的浆液材料，省时省力，方便快捷。方便快捷。方便快捷。


技术研发人员：熊峰 张国华 朱淳 唐志成 孙昊 郑志
受保护的技术使用者：中国地质大学（武汉）
技术研发日：2023.06.15
技术公布日：2023/9/12