一种采煤沉陷矸石充填区取土装置及方法与流程

1.本发明涉及取土装置技术领域，特别涉及一种采煤沉陷矸石充填区取土装置及方法。


背景技术：

2.矿山资源开采以后，采空区上覆岩层的原始应力平衡状态受到破坏，依次发生冒落、断裂、弯曲等移动变形，最终涉及地表，形成一个比采空区面积大得多的近似椭圆形的下沉盆地，被称之为矿区塌陷地，由于大面积的土地塌陷，造成大批农民失去了赖以生存的土地，需要对采煤塌陷地进行治理，而治理前则需要进行取土采样化验，所以需要用到取土装置；
3.发明人发现现有技术中至少存在如下问题没有得到解决：1、由于煤矸石的硬度相对普通的土壤硬度更大，对钻头的磨损也更为严重，导致装置取土十分困难，且取样后煤矸石也不容易从取样筒排出；2、普通取土装置的移动需要通过拖车才能进行移动，使用起来十分麻烦且不便捷，不能快速移运至指定位置进行使用，进而极大地影响了操作人员的工作效率，也降低了取土装置的应用效率；故此，我们提出一种采煤沉陷矸石充填区取土装置及方法。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种采煤沉陷矸石充填区取土装置及方法，可以有效解决背景技术中的问题。
5.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
6.一种采煤沉陷矸石充填区取土装置及方法，包括底座，所述底座的上端左部和上端右部均固定连接有支撑板，两个所述支撑板的相对面中部均开有导向槽，两个所述支撑板的上端之间共同固定连接有顶板，所述顶板的上端中部穿插活动连接有升降机构，所述升降机构的下端中部设置有取样机构，两个所述支撑板的相反面下部均固定连接有移运机构，所述底座的左端中部和右端中部均开有两个固定槽，所述底座的下端左部和下端右部均固定连接有防滑垫，所述底座的上端中部开有通孔，且通孔位于取样机构的正下方，所述底座的前端中部固定连接有控制器，所述底座的后端左部和后端右部均穿插固定连接有推手，两个所述推手的外表面后部均固定连接有防滑套；
7.所述移运机构包括固定框，所述固定框的上端中部固定连接有驱动器，所述驱动器的输出端贯穿固定框的上框壁并固定连接有丝杆，所述丝杆的外表面中部穿插活动连接有移动机构，所述移动机构的下端前部和下端后部均通过轴承活动连接有移动轮，所述固定框的左端上部和左端下部分别与右侧的支撑板的右端和底座的右端固定连接。
8.作为上述方案的进一步改进，所述升降机构包括气缸，所述气缸的输出端贯穿顶板的上端并固定连接有固定架，所述固定架的下端左部和下端右部之间共同固定连接有升降板，所述升降板的上端左部和上端右部均穿插活动连接有导向杆，且两个导向杆的外表
面下部均套接有缓冲弹簧，两个所述导向杆上端和下端分别与相对应的两条导向槽的上槽壁和下槽壁固定连接。
9.作为上述方案的进一步改进，所述取样机构包括取样电机，所述取样电机的输出端贯穿升降板的上端并固定连接有取样筒，所述取样筒的外表面下部设置有取样钻头，所述取样筒的上筒壁中部固定连接有多级伸缩杆，所述多级伸缩杆的下端均固定连接有卸料板，所述取样筒的上端通过轴承与升降板的上端活动连接。
10.作为上述方案的进一步改进，所述取样钻头包括安装筒，所述安装筒的下端固定连接有钻头本体，所述安装筒的左端中部和右端中部均开有安装槽，且左侧的安装槽的右槽壁中部和右侧的安装槽的左槽壁中部均开有安装孔，两个所述安装孔内均螺纹连接有螺栓，所述取样筒的左端下部和右端下部均开有固定孔，所述安装筒与取样筒的外表面下部螺纹连接。
11.作为上述方案的进一步改进，所述移动机构包括固定板，所述固定板的上端前部和上端后部均固定连接有限位杆，两个所述限位杆的外表面上部均穿插活动连接有连接板，且两个连接板的相对面分别与固定框的前端上部和后端上部固定连接，两个所述限位杆的外表面下部均套接有挤压弹簧，所述固定板的左端中部开有限位槽，且限位槽与固定框的左框壁滑动连接，两个所述连接板的左端均与右侧的支撑板的右端固定连接。
12.作为上述方案的进一步改进，所述固定板的左端前部和左端后部均开有收纳槽，两个所述收纳槽的右槽壁中部穿插活动连接有固定杆，且两个固定杆的右端均分别贯穿相对应的两个收纳槽的右槽壁并固定连接有把手，两个所述固定杆的外表面左部均套接有压缩弹簧，两个所述固定杆的左端均固定连接有固定块，两个所述固定块的左端均固定连接有磁块。
13.作为上述方案的进一步改进，所述升降板的外表面左部和外表面右部分别与相对应的两条导向槽滑动连接，且升降板的上端面到固定架的上架壁之间的距离大于取样电机的高度，所述气缸与控制器电性连接。
14.作为上述方案的进一步改进，所述安装筒的内筒壁和取样筒的外表面下部均刻有若干条连接螺纹，且安装筒的直径长度小于通孔的直径长度，所述钻头本体设置为锥形结构，且钻头本体的下端设置有锯齿，所述取样电机和多级伸缩杆均与控制器电性连接。
15.作为上述方案的进一步改进，所述固定块的直径长度和磁块的直径长度均等于固定槽的直径长度，且固定槽内设置有磁片，两个所述限位杆的上端均固定连接有限位板，所述驱动器与控制器电性连接。
16.一种采煤沉陷矸石充填区取土装置及方法，包括以下步骤：
17.步骤一、移动装置：当移动轮与地面接触时，通过推手推动底座，使装置通过移动轮在地面上移动，进而可将整个装置快速的移运至指定地点，以便于对采煤沉陷矸石充填区进行取土工作。
18.步骤二、固定装置：通过控制器控制驱动器进行反向转动，使固定板带动移动轮向上移动，使移动轮离地悬空，并使防滑垫与地面接触，再通过装置本身的重量，可将装置固定在地面上。
19.步骤三、安装钻头：先将安装筒通过连接螺纹套接在取样筒上，然后将螺栓依次穿过安装孔和固定孔，即可将取样钻头牢牢的固定在取样筒上，通过安装的取样钻头，有利于
装置专门对矸石充填区的土地进行取样。
20.步骤四、钻地取土：通过控制器控制气缸和取样电机启动，气缸伸长带动取样钻头向下移动，而取样电机则带动取样钻头进行旋转，可使取样钻头快速的钻入土地中进行取土，提高取土效率。
21.步骤五、收工卸土：气缸收缩向上抬升升降板，将取样筒和取样钻头从土地中取出，然后启动多级伸缩杆，可使卸料板将取样土取样筒中卸出，即可实现装置对土壤的采取。
22.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
23.1、本发明中，通过设置移运机构和移动机构，当需要对装置进行移动时，驱动器正向转动使固定板向下移动，并使移动轮与地面接触，并使防滑垫远离地面，即可通过移动轮对整个装置进行移动，从而无需通过拖车也可移动装置，提高了装置的实用性和便捷性，能快速的将装置移运至指定位置进行使用，进而提高了操作人员的工作效率，也提高了取土装置的应用效率。
24.2、本发明中，通过设置升降机构，通过气缸的伸长可推动升降板向下移动，可带动钻头一同下降进行钻取工作，并通过导向杆的导向限位，提高了升降板在移动过程中的稳定性，然后通过缓冲弹簧的弹性起到缓冲作用，可减轻装置工作多带来的抖动影响。
25.3、本发明中，通过设置采样机构，通过取样电机带动取样钻头转动，并通过取样钻头下端设置的锯齿，可使取样钻头快速的钻入到土地中，从而便于装置钻入硬度较大的煤矸石中进行取样，提高了装置的取土效率，当取样钻头磨损严重时，将螺栓取出然后旋转取样钻头将其从取样筒上取下，即可对取样钻头进行更换，提高了装置的使用寿命。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本发明一种采煤沉陷矸石充填区取土装置及方法的整体结构示意图；
28.图2为本发明一种采煤沉陷矸石充填区取土装置及方法的整体结构示意图；
29.图3为本发明一种采煤沉陷矸石充填区取土装置及方法的升降机构的结构示意图；
30.图4为本发明一种采煤沉陷矸石充填区取土装置及方法的取样机构的结构示意图；
31.图5为本发明一种采煤沉陷矸石充填区取土装置及方法的取样筒与取样钻头的连接示意图；
32.图6为本发明一种采煤沉陷矸石充填区取土装置及方法的移运机构的结构示意图；
33.图7为本发明一种采煤沉陷矸石充填区取土装置及方法的移动机构的结构示意图；
34.图8为本发明一种采煤沉陷矸石充填区取土装置及方法的图7中a的放大图。
35.图中：1、底座；2、支撑板；3、导向槽；4、顶板；5、升降机构；6、取样机构；7、移运机构；8、固定槽；9、防滑垫；10、通孔；11、控制器；12、推手；13、防滑套；51、气缸；52、固定架；53、升降板；54、导向杆；55、缓冲弹簧；61、取样电机；62、取样筒；63、取样钻头；64、多级伸缩杆；65、卸料板；621、固定孔；631、安装筒；632、钻头本体；633、安装槽；634、安装孔；635、螺栓；71、固定框；72、驱动器；73、丝杆；74、移动机构；75、移动轮；741、固定板；742、限位杆；743、连接板；744、挤压弹簧；745、限位槽；761、收纳槽；762、固定杆；763、把手；764、压缩弹簧；765、固定块；766、磁块。
具体实施方式
36.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
37.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
38.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
39.下面结合附图对本发明的技术方案进一步说明。
40.如图1-8所示，一种采煤沉陷矸石充填区取土装置及方法，包括底座1，其特征在于：底座1的上端左部和上端右部均固定连接有支撑板2，两个支撑板2的相对面中部均开有导向槽3，两个支撑板2的上端之间共同固定连接有顶板4，顶板4的上端中部穿插活动连接有升降机构5，升降机构5的下端中部设置有取样机构6，两个支撑板2的相反面下部均固定连接有移运机构7，底座1的左端中部和右端中部均开有两个固定槽8，底座1的下端左部和下端右部均固定连接有防滑垫9，底座1的上端中部开有通孔10，且通孔10位于取样机构6的正下方，底座1的前端中部固定连接有控制器11，底座1的后端左部和后端右部均穿插固定连接有推手12，两个推手12的外表面后部均固定连接有防滑套13；
41.移运机构7包括固定框71，固定框71的上端中部固定连接有驱动器72，驱动器72的输出端贯穿固定框71的上框壁并固定连接有丝杆73，丝杆73的外表面中部穿插活动连接有移动机构74，移动机构74的下端前部和下端后部均通过轴承活动连接有移动轮75，固定框71的左端上部和左端下部分别与右侧的支撑板2的右端和底座1的右端固定连接。
42.升降机构5包括气缸51，气缸51的输出端贯穿顶板4的上端并固定连接有固定架52，固定架52的下端左部和下端右部之间共同固定连接有升降板53，升降板53的上端左部和上端右部均穿插活动连接有导向杆54，且两个导向杆54的外表面下部均套接有缓冲弹簧55，两个导向杆54上端和下端分别与相对应的两条导向槽3的上槽壁和下槽壁固定连接；升降板53的外表面左部和外表面右部分别与相对应的两条导向槽3滑动连接，可对升降板53
进行限位，且升降板53的上端面到固定架52的上架壁之间的距离大于取样电机61的高度，使固定架52与取样电机61不接触，气缸51与控制器11电性连接，控制器11可对气缸51伸缩进行控制；通过导向杆54的导向限位，确保了升降板53在移动时的稳定性和顺畅性。
43.取样机构6包括取样电机61，取样电机61的输出端贯穿升降板53的上端并固定连接有取样筒62，取样筒62的外表面下部设置有取样钻头63，取样筒62的上筒壁中部固定连接有多级伸缩杆64，多级伸缩杆64的下端均固定连接有卸料板65，取样筒62的上端通过轴承与升降板53的上端活动连接。
44.取样钻头63包括安装筒631，安装筒631的下端固定连接有钻头本体632，安装筒631的左端中部和右端中部均开有安装槽633，且左侧的安装槽633的右槽壁中部和右侧的安装槽633的左槽壁中部均开有安装孔634，两个安装孔634内均螺纹连接有螺栓635，取样筒62的左端下部和右端下部均开有固定孔621，安装筒631与取样筒62的外表面下部螺纹连接；安装筒631的内筒壁和取样筒62的外表面下部均刻有若干条连接螺纹，有利于安装筒631与取样筒62之间的安装拆卸，且安装筒631的直径长度小于通孔10的直径长度，使安装筒631的外表面与通孔10的内孔壁之间互不接触，钻头本体632设置为锥形结构，且钻头本体632的下端设置有锯齿，有利于钻头本体632钻进土地中，提高了钻土效率，取样电机61和多级伸缩杆64均与控制器11电性连接。
45.移动机构74包括固定板741，固定板741的上端前部和上端后部均固定连接有限位杆742，两个限位杆742的外表面上部均穿插活动连接有连接板743，且两个连接板743的相对面分别与固定框71的前端上部和后端上部固定连接，两个限位杆742的外表面下部均套接有挤压弹簧744，固定板741的左端中部开有限位槽745，且限位槽745与固定框71的左框壁滑动连接，两个连接板743的左端均与右侧的支撑板2的右端固定连接。
46.固定板741的左端前部和左端后部均开有收纳槽761，两个收纳槽761的右槽壁中部穿插活动连接有固定杆762，且两个固定杆762的右端均分别贯穿相对应的两个收纳槽761的右槽壁并固定连接有把手763，两个固定杆762的外表面左部均套接有压缩弹簧764，两个固定杆762的左端均固定连接有固定块765，两个固定块765的左端均固定连接有磁块766；固定块765的直径长度和磁块766的直径长度均等于固定槽8的直径长度，且固定槽8内设置有磁片，磁板可对磁块766进行吸附，从而加强了固定块765在固定槽8中固定的牢固性，两个限位杆742的上端均固定连接有限位板，可对限位杆742进行限位，防止限位杆742脱离连接板743，驱动器72与控制器11电性连接。
47.一种采煤沉陷矸石充填区取土装置及方法，包括以下步骤：
48.步骤一、移动装置：当需要对装置进行移动时，控制器11控制驱动器72启动，使驱动器72带动丝杆73进行正向转动，从而使固定板741带动移动轮75向下移动，使移动轮75与地面接触，并使防滑垫9远离地面，然后通过限位杆的限位742和挤压弹簧744的弹性，提高了固定板741的稳定性，从而加强了移动轮75的支撑效果，当收纳槽761的位置与固定槽8的位置平行时，通过压缩弹簧764的弹性，可将固定块765和磁块766推入到固定槽8中进行固定，进一步加强了固定板741的稳定性，再握住防滑套13并通过推手12推动底座1，即可使装置通过移动轮75在地面上移动，进而可将整个装置快速的移运至指定地点，以便于对采煤沉陷矸石充填区进行取土工作，提高了装置的实用性和便捷性，从而无需通过拖车也可移动装置，能快速的将装置移运至指定位置进行使用，进而提高了操作人员的工作效率，也提
高了该取土装置的应用效率。
49.步骤二、固定装置：当移运至指定地点时，通过把手763将固定杆762拉出，使压缩弹簧764收缩，即可将固定块765和磁块766从固定槽8中取出，并收纳在收纳槽761中，然后通过控制器11控制驱动器72进行反向转动，使固定板741带动移动轮75向上移动，使移动轮75离地悬空，并使防滑垫9与地面接触，通过防滑垫9增加了装置与地面之间的摩擦力，提高了装置的稳定性，再通过装置本身的重量，接可将装置固定在指定的取土位置上。
50.步骤三、安装钻头：先将安装筒631放置在取样筒62的下方，然后转动安装筒631使其通过连接螺纹套接在取样筒62上，在将螺栓635依次穿过安装槽633上的安装孔634和取样筒62上固定孔621，即可将取样钻头63牢牢的固定在取样筒62上，通过安装好的取样钻头63，有利于装置专门对矸石充填区的土地进行取样，当钻头本体632磨损严重时，将螺栓635取出，然后旋转安装筒631将其从取样筒62上取下，即可对取样钻头63进行更换，提高了装置的使用寿命。
51.步骤四、钻地取土：通过控制器11控制气缸51和取样电机61启动，通过气缸51的伸长，可使固定架52推动升降板53向下移动，即可带动取样筒62和取样钻头63向下移动穿过通孔10，即可进行钻取工作，并通过导向槽3和导向杆54的导向限位，提高了升降板53在移动过程中的稳定性，然后通过缓冲弹簧55的弹性起到缓冲作用，可减轻装置工作多带来的抖动影响，同时，取样电机61带动取样筒62和取样钻头63进行旋转，通过钻头本体632的锥形结构及其下端的锯齿，可使取样钻头63快速的钻入土地中进行取土，也便于装置钻入硬度较大的煤矸石中进行取样，提高了装置的取土效率。
52.步骤五、收工卸土：通过控制器11气缸51收缩，可拉动升降板53将其向上抬升，并将取样筒62和取样钻头63从土地中取出，然后控制器11启动多级伸缩杆64，多级伸缩杆64伸长推动卸料板65，可使卸料板65沿着取样筒62的筒壁向下移动，并将取样筒62中取样土从取样筒62中卸出，即可实现装置对土壤的采取。
53.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。