一种露天矿山边坡渗水治理装置

摘要

本发明公开了一种露天矿山边坡渗水治理装置，涉及渗水治理技术领域，其中注浆管滑动设置于机架上，注浆管的周侧底部连通有喷头，驱动机构用于驱动注浆管在机架上滑动，转动管沿注浆管的轴向滑动套设于注浆管上，且转动管转动连接于机架上，转动管的周侧环向开设有倾斜的椭圆形槽，椭圆形槽的长轴两端分别连通有一偏离其长轴的弧形凹陷，两弧形凹陷相对于椭圆形槽的中心对称，椭圆形槽与两弧形凹陷形成驱动槽，滑动部滑动连接在驱动槽内，驱动单元用于驱动滑动部沿转动管轴线方向往复运动。本发明仅需通过调节滑动部往复运动的行程即可调节喷头转喷、摆喷以及定喷，并在摆喷过程中，能够调节喷头摆喷的角度，操作十分方便。

说明书

技术领域

本发明涉及渗水治理技术领域，具体为一种露天矿山边坡渗水治理装置。

背景技术

露天矿山边坡渗水是一种发生概率比较高的现象，目前针对边坡渗水行之有效的治理方法是高压喷射注浆法，在渗水位置钻孔，将注浆管通入钻孔底部，通过高压液泵将浆液泵入注浆管内使浆液通过注浆管上的合金喷嘴喷射出来，冲击破坏土体，使土粒在喷射流束的冲击力、离心力和重力等综合作用下，与浆液混合，并按一定的浆土比例和质量大小，有规律地重新排列，待浆液凝固以后，在土内就形成一定形状的凝结体，起到高效堵渗的效果。喷嘴移动方向和持续时间关系着形成的凝结体的形状，一般喷嘴具有三种喷射方式：注浆管一边提升一边持续旋转，喷嘴则转喷形成柱状凝结体；注浆管一边提升一边往复旋转，喷嘴则摆喷形成哑铃状凝结体；注浆管仅提升而不转动，则喷嘴方向固定不变，喷嘴进行定喷形成板状凝结体。根据土层的差异性，选择合适的喷射方式形成特定的凝结体形状，能够提高堵渗的效果。

如授权公告号为CN111501764B，授权公告日为20210518，名称为《一种大角度摆喷高压喷射注浆机械》的发明专利，其包括升降平台，所述升降平台的顶部贯穿设置有钻杆，所述钻杆与升降平台转动连接，所述钻杆的底端固定连接有钻头，所述钻杆的侧壁底端固定连接有多个喷头，所述钻杆位于升降平台上方的外壁固定套接有第一齿轮，所述升降平台的顶部转动连接有第二齿轮与第三齿轮，所述第一齿轮、第三齿轮均与第二齿轮相互啮合，所述升降平台的顶部固定连接有机架，所述机架的顶部贯穿连接有第一液压缸，所述第一液压缸的底部活动端固定连接有驱动柱，所述第二齿轮的顶部中心处贯穿设置有驱动孔，所述驱动孔的内壁对称固定连接有两个驱动块，所述驱动柱的底端位于驱动孔内，所述升降平台的底部位于驱动孔的正下方贯穿设置有通孔。其能够实现定喷；通过第一液压缸、驱动柱、驱动槽、驱动块等实现注浆机械的摆喷；通过第二液压缸、电机、配合块、配合槽等实现注浆机械的摆喷的转喷。

现有技术中，普遍的注浆机械只能够进行定喷，或者定喷与摆喷结合，抑或定喷与转喷相结合；上述专利虽然能够实现定喷、摆喷以及转喷，但是摆喷与转喷通过两套完全独立的驱动机构进行驱动，不仅结构冗余，而且两套驱动机构之间存在干涉，操作起来也不方便。

发明内容

本发明的目的是提供一种露天矿山边坡渗水治理装置，以解决上述现有技术中的不足之处。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种露天矿山边坡渗水治理装置，包括机架、注浆管、驱动机构、转动管以及滑动部，其中，所述注浆管滑动设置于机架上，所述注浆管的周侧底部连通有喷头，所述驱动机构设置于所述机架上，用于驱动所述注浆管在机架上滑动，所述转动管沿所述注浆管的轴向滑动套设于注浆管上，且所述转动管转动连接于所述机架上，所述转动管的周侧环向开设有倾斜的椭圆形槽，所述椭圆形槽的长轴两端分别连通有一偏离其长轴的弧形凹陷，两所述弧形凹陷相对于椭圆形槽的中心对称，所述椭圆形槽与两弧形凹陷形成驱动槽，所述滑动部滑动连接在所述驱动槽内，所述驱动单元用于驱动所述滑动部沿转动管轴线方向往复运动。

进一步地，所述机架上固定连接有导向杆，所述导向杆上滑动连接有滑动件，所述注浆管转动连接于所述滑动件上。

进一步地，所述驱动机构包括减速电机、传动组件、链条、第一链轮以及第二链轮，所述减速电机通过传动组件驱动所述第一链轮转动，所述第二链轮转动连接于导向杆上远离机架的一端，所述链条啮合套设于第一链轮与第二链轮上，所述链条的两开放端均固定连接到滑动件上。

进一步地，所述传动组件包括轴杆、第一齿轮以及第二齿轮，所述轴杆转动连接于导向杆上，所述第一齿轮、第一链轮均共轴固定连接于所述轴杆上，所述第二齿轮共轴固定连接于所述减速电机的转轴上。

进一步地，所述驱动单元包括间歇齿轮、两个齿条、滑动支架、连接部以及调节组件，所述间歇齿轮共轴固定连接于所述轴杆上，所述滑动支架滑动连接于导向杆上，且所述滑动支架固定连接两所述齿条，两所述齿条均平行于导向杆，两所述齿条位于间歇齿轮周向的相对两侧，所述间歇齿轮转动过程中与两所述齿条交替啮合，所述连接部一端与滑动部固定连接，另一端与其中一齿条滑动连接，所述调节组件用于调节连接部在对应齿条上的滑动行程。

进一步地，所述调节组件包括转动杆以及两个滑动块，所述转动杆转动连接于滑动支架上，两所述滑动块分别滑动设置于连接部所对应的齿条上，且两滑动块位于连接部的两侧，两所述滑动块上分别连接有一螺母，两所述螺母共轴且内螺纹旋向相反，所述转动杆上设置有两段旋向相反的外螺纹，以使转动杆分别与两螺母螺纹连接。

进一步地，所述调节组件包括两个滑动块，两所述滑动块分别滑动设置于连接部所对应的齿条上，且两滑动块位于连接部的两侧，两所述滑动块上分别螺纹连接有一紧固螺栓。

进一步地，所述转动管上套设有一套环，所述滑动部固定连接于所述套环的内周侧。

进一步地，所述驱动单元为气缸、液压缸或电动推杆，安装于所述机架上。

在上述技术方案中，本发明提供的一种露天矿山边坡渗水治理装置，通过驱动单元驱动滑动部往复运动，当滑动部单程运动距离等于两弧形凹陷沿转动管轴线方向的间距(若转动管轴线竖直，即为两弧形凹陷之间的高度差)时，滑动部通过驱动槽驱动转动管持续转动，转动管通过注浆管带动喷头持续沿同一方向转动，使喷头转喷浆液；当滑动部单程运动距离小于圆柱形槽长轴两端沿转动管轴线方向的间距(若转动管轴线竖直，即为圆柱形槽长轴两端之间的高度差)时，滑动部通过驱动槽驱动转动管往复摆转，转动管通过注浆管带动喷头往复摆转，使喷头摆喷浆液；当滑动部的单程运动距离为零时，即驱动单元不驱动滑动部运动时，能够实现喷头定喷浆液。本发明仅需通过调节滑动部往复运动的行程即可调节喷头转喷、摆喷以及定喷，并在摆喷过程中，能够调节喷头摆喷的角度，操作十分方便，结构紧凑，实用性高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1-2为本发明实施例提供的转喷时的整体结构示意图；

图3为本发明实施例提供的定喷时的整体结构示意图；

图4为本发明另一实施例提供的整体结构示意图；

图5-6为本发明实施例提供的转动管及驱动槽的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的滑动部及套环的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的机架及驱动机构的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的驱动单元的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的调节组件的结构示意图。

附图标记说明：

1、机架；2、注浆管；3、喷头；4、驱动机构；4.1、减速电机；4.2、传动组件；4.21、轴杆；4.22、第一齿轮；4.23、第二齿轮；4.3、链条；4.4、第一链轮；4.5、第二链轮；5、转动管；6、驱动槽；6.1、椭圆形槽；6.2、弧形凹陷；7、滑动部；8、驱动单元；8.1、间歇齿轮；8.2、齿条；8.3、滑动支架；8.4、连接部；8.5、调节组件；8.51、转动杆；8.52、滑动块；8.53、螺母；8.54、紧固螺栓；9、导向杆；10、滑动件；11、套环；12、转动环。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

请参阅图1-10，本发明实施例提供的一种露天矿山边坡渗水治理装置，包括机架1、注浆管2、驱动机构4、转动管5以及滑动部7，其中，注浆管2滑动设置于机架1上，注浆管2的周侧底部连通有喷头3，驱动机构4设置于机架1上，用于驱动注浆管2在机架1上滑动，转动管5沿注浆管2的轴向滑动套设于注浆管2上，且转动管5转动连接于机架1上，转动管5的周侧环向开设有倾斜的椭圆形槽6.1，椭圆形槽6.1的长轴两端分别连通有一偏离其长轴的弧形凹陷6.2，两弧形凹陷6.2相对于椭圆形槽6.1的中心对称，椭圆形槽6.1与两弧形凹陷6.2形成驱动槽6(如图5-6)，滑动部7滑动连接在驱动槽6内，驱动单元8用于驱动滑动部7沿转动管5轴线方向往复运动。

具体的，在使用过程中机架1作为固定基础，相对边坡、地面固定，注浆管2相对于机架1滑动设置，优选的，机架1上固定连接有导向杆9，导向杆9上滑动连接有滑动件10，注浆管2转动连接于滑动件10上，注浆管2的顶部连通有供应浆液的管道，浆液通过管道进入注浆管2后从喷头3喷出，喷头3位于注浆管2底部，喷头3的喷射方向与注浆管2的轴向垂直，喷头3的数量优选为2-6个。Z转动管5上转动连接有转动环12，转动环12固定连接到机架1上，转动管5滑动套设在注浆管2上，使得注浆管2与转动管5之间仅能相对轴向滑动，二者之间无法转动，转动管5上设置的驱动槽6为闭合环形结构，包括椭圆形槽6.1以及两弧形凹陷6.2，椭圆形槽6.1的中心位于转动管5的轴线上，椭圆形槽6.1长轴的两端位于转动管5的周侧上，椭圆形槽6.1的短轴两端位于转动管5的一经过椭圆形槽6.1中心的直径的两端。驱动单元8驱动滑动部7沿转动管5轴向方向法往复运动，也就是说滑动部7沿转动管5的轴向移动布置，进一步地，转动管5上套设有一套环11，滑动部7固定连接于套环11的内周侧，且滑动部7滑动设置于驱动槽6内，套环11的设置能够使得滑动部7与驱动槽6稳定地滑动连接。驱动单元8安装于机架1上，优选为气缸、液压缸或电动推杆(如图4)。

在上述技术方案中，本发明提供的一种露天矿山边坡渗水治理装置，通过驱动单元8驱动滑动部7往复运动，当滑动部7单程运动距离小于圆柱形槽长轴两端沿转动管5轴线方向的间距(该间距即为圆柱形槽长轴两端分别向转动管5轴线作垂线，两垂足之间的直线距离；若转动管5轴线竖直，该间距即为圆柱形槽长轴两端之间的高度差)时，期间滑动部7通过在椭圆形槽6.1的长轴两端之间的区段内滑动，使得转动管5发生转动，滑动部7返程时即驱动转动管5反向转动，从而往复运动的滑动部7驱动转动管5往复转动(即往复摆转)，转动管5带动注浆管2及喷头3往复摆转，使喷头3摆喷浆液；当滑动部7单程运动距离等于两弧形凹陷6.2沿转动管5轴线方向的间距(该间距即为两弧形凹陷6.2分别向转动管5轴线作垂线，两垂足之间的直线距离；若转动管5轴线竖直，即为两弧形凹陷6.2之间的高度差)时，期间，初始时滑动部7在椭圆形槽6.1的长轴两端之间的其中一个区段内滑动，使得转动管5发生转动，在滑动部7滑动到椭圆形槽6.1长轴的一个端部时，此时滑动部7的滑动方向尚未改变并继续滑动进入对应的弧形凹陷6.2内，然后滑动部7滑动方向改变为相反方向(即滑动部7运动的单程结束而返程)并滑动，滑动部7进入到椭圆形槽6.1的长轴两端之间的另一个区段内滑动，使得转动管5继续沿原来的方向转动，待到滑动部7滑过椭圆形槽6.1长轴的另一端进入另一个弧形凹陷6.2内后，滑动部7再次改变滑动方向而掉头滑入到初始的椭圆形槽6.1长轴两端之间的区段内，如此实现往复直线运动的滑动部7在驱动槽6内循环滑动使得转动管5持续沿同一方向转动，转动管5带动注浆管2及喷头3同步转动，从而使喷头3转喷浆液；当滑动部7的单程运动距离为0时，即驱动单元8不驱动滑动部7运动时，能够实现喷头3定喷浆液。本发明仅需通过调节滑动部7往复运动的行程即可调节喷头3转喷、摆喷以及定喷，并在摆喷过程中，能够调节喷头3摆喷的角度，操作十分方便，结构紧凑，实用性高。

作为本实施例优选的技术方案，驱动机构4包括减速电机4.1、传动组件4.2、链条4.3、第一链轮4.4以及第二链轮4.5，减速电机4.1通过传动组件4.2驱动第一链轮4.4转动，第二链轮4.5转动连接于导向杆9上远离机架1的一端，链条4.3啮合套设于第一链轮4.4与第二链轮4.5上，链条4.3并非是封闭环形的，其属于拉曳链，具有两个开放端，链条4.3的两开放端均固定连接到滑动件10上。减速电机4.1通过传动组件4.2驱动第一链轮4.4转动，第一链轮4.4与第二链轮4.5配合带动链条4.3运动，从而通过链条4.3将滑动件10向上拉拽，时滑动件10沿导向杆9向上滑动，从而滑动件10带动注浆管2向上运动，使注浆管2从钻孔内提升；反之，减速电机4.1反向转动，即可使链条4.3向下拉拽滑动件10使注浆管2插入到钻孔内，或者，注浆管2依靠其重力插入到注浆孔内，无需驱动机构4提供动力，只需驱动机构4进行适应性从动配合即可。

进一步优选的，传动组件4.2包括轴杆4.21、第一齿轮4.22以及第二齿轮4.23，轴杆4.21转动连接于导向杆9上，第一齿轮4.22、第一链轮4.4均共轴固定连接于轴杆4.21上，第二齿轮4.23共轴固定连接于减速电机4.1的转轴上，减速电机4.1带动第二齿轮4.23转动，第二齿轮4.23带动第一齿轮4.22转动，第一齿轮4.22带动轴杆4.21转动，从而通过轴杆4.21实现带动第一链轮4.4转动。优选的，传动组件4.2包括轴杆4.21、第一带轮、第二带轮以及皮带，轴杆4.21转动连接于导向杆9上，第一带轮、第一链轮4.4均共轴固定连接于轴杆4.21上，第二带轮共轴固定连接于减速电机4.1的转轴上，皮带套设于第一带轮与第二带轮上，减速电机4.1带动第二带轮转动，第一带轮通过皮带带动动第一带轮转动，从而实现第一带轮通过轴杆4.21带动第一链轮4.4转动。

作为本实施例优选的技术方案，驱动单元8包括间歇齿轮8.1、两个齿条8.2、滑动支架8.3、连接部8.4以及调节组件8.5，间歇齿轮8.1共轴固定连接于轴杆4.21上，滑动支架8.3滑动连接于导向杆9上，且滑动支架8.3固定连接两齿条8.2，两齿条8.2平齐且均平行于导向杆9，两齿条8.2位于间歇齿轮8.1周向的相对两侧，两齿条8.2的齿部朝向间歇齿轮8.1的周侧，间歇齿轮8.1的周侧一半圆周上具有连续的轮齿，另一半圆周为光滑的弧面，间歇齿轮8.1转动过程中与两齿条8.2交替啮合，即间歇齿轮8.1在任何时间节点都只能啮合其中一个齿条8.2，且必然会啮合其中一个齿条8.2，间歇齿轮8.1不会同时与两个齿条8.2啮合，在间歇齿轮8.1的齿部中部啮合于齿条8.2的中部时，连接部8.4连接的滑动部7位于椭圆形槽6.1的短轴端部，在驱动机构4驱动注浆管2提升的过程中，间歇齿轮8.1接受轴杆4.21的驱动而转动，间歇齿轮8.1带动与其啮合的齿条8.2通过滑动支架8.3沿导向杆9移动，另一个齿条8.2也随滑动支架8.3同步运动，当间歇齿轮8.1转动过程中与其中一个齿条8.2啮合结束时会立即啮合上另一个齿条8.2，从而驱动两个齿条8.2开始反向运动，如此往复即可实现两齿条8.2持续做直线往复运动，间歇齿轮8.1与其中一齿条8.2开始啮合到啮合结束所驱动该齿条8.2运动的距离等于两弧形凹陷6.2沿转动管5轴线方向的间距(该间距即为两弧形凹陷6.2分别向转动管5轴线作垂线，两垂足之间的直线距离；若转动管5轴线竖直，即为两弧形凹陷6.2之间的高度差)。

连接部8.4一端与滑动部7固定连接，另一端与其中一齿条8.2滑动连接，调节组件8.5用于调节连接部8.4在对应齿条8.2上的滑动行程。若调节组件8.5将连接部8.4在对应齿条8.2上的滑动行程调节为0(如图1)，即调节组件8.5使连接部8.4无法在对应的齿条8.2上滑动，连接部8.4与对应的齿条8.2相对固定，在齿条8.2做直线往复时，齿条8.2带动连接部8.4、滑动部7同步运动，从而滑动部7在驱动槽6内循环滑动使得转动管5持续沿同一方向转动，进而转动管5带动注浆管2及喷头3同步转动，使喷头3转喷浆液；若调节组件8.5将连接部8.4在对应齿条8.2上的滑动行程调节到最大，即调节组件8.5使连接部8.4在对应的齿条8.2上滑动单程行程等于或大于两弧形凹陷6.2沿转动管5轴线方向的间距(该间距即为两弧形凹陷6.2分别向转动管5轴线作垂线，两垂足之间的直线距离；若转动管5轴线竖直，即为两弧形凹陷6.2之间的高度差，如图3)，在齿条8.2做直线往复时，齿条8.2相对连接部8.4发生滑动，齿条8.2不会带动连接部8.4运动，滑动部7也不会跟随齿条8.2运动，从而转动管5不会发生转动，注浆管2及喷头3在提升过程中也不会转动，喷头3定喷浆液；若调节组件8.5将连接部8.4在对应齿条8.2上的滑动行程调节为大于0，且小于圆柱形槽长轴两端沿转动管5轴线方向的间距(该间距即为圆柱形槽长轴两端分别向转动管5轴线作垂线，两垂足之间的直线距离；若转动管5轴线竖直，该间距即为圆柱形槽长轴两端之间的高度差)，如图9-10，在齿条8.2做直线往复时，齿条8.2一开始相对连接部8.4发生滑动，不会带动连接部8.4运动，直至连接部8.4在齿条8.2上的滑动行程结束后，齿条8.2带动连接部8.4、滑动部7同步运动，滑动部7通过在椭圆形槽6.1的长轴两端之间的区段内滑动，使得转动管5发生转动，间歇齿轮8.1切换啮合齿条8.2时，齿条8.2反向运动并相对连接部8.4滑动一端距离后带动连接部8.4一起运动，即滑动部7在驱动槽6内返程，使转动管5反向转动，从而实现转动管5、注浆管2及喷头3往复摆转(往复转动)，使喷头3摆喷浆液，在上述范围内通过调节组件8.5进一步调节连接部8.4在齿条8.2上的滑动行程能够实现喷头3摆喷角度大小的调节。

作为本实施例进一步优选的技术方案，参阅图9，调节组件8.5包括转动杆8.51以及两个滑动块8.52，转动杆8.51转动连接于滑动支架8.3上，两滑动块8.52分别滑动设置于连接部8.4所对应的齿条8.2上，且两滑动块8.52位于连接部8.4的两侧，两滑动块8.52上分别连接有一螺母8.53，两螺母8.53共轴且内螺纹旋向相反，转动杆8.51上设置有两段旋向相反的外螺纹，以使转动杆8.51分别与两螺母8.53螺纹连接。转动杆8.51沿第一方向转动时，能够使两螺母8.53同步靠近，从而使两滑动块8.52同步滑动靠近；转动杆8.51沿第二方向转动时，能够使两螺母8.53同步远离，从而使两滑动块8.52同步滑动远离；第一方向与第二方向为相反的转动方向。作为另一个优选的技术方案，参阅图10，调节组件8.5包括两个滑动块8.52，两滑动块8.52分别滑动设置于连接部8.4所对应的齿条8.2上，且两滑动块8.52位于连接部8.4的两侧，两滑动块8.52上分别螺纹连接有一紧固螺栓8.54，拧松紧固螺栓8.54即可使对应的滑动块8.52在齿条8.2上滑动，拧紧紧固螺栓8.54即能够将对应的滑动块8.52锁止到齿条8.2上，从而实现两滑动块8.52之间间距的调节。

在上述两个技术方案中，两滑动块8.52之间的间距即为连接部8.4在对应齿条8.2上的滑动行程。当使两滑动块8.52同步滑近并夹持在连接部8.4的两侧时，即连接部8.4相对齿条8.2固定，连接部8.4在对应齿条8.2上的滑动行程为0，驱动单元8使得喷头3转喷浆液(如图1)；当使两滑动块8.52同步滑离至最大间距时，连接部8.4在对应的齿条8.2上滑动单程行程即等于或大于两弧形凹陷6.2沿转动管5轴线方向的间距(该间距即为两弧形凹陷6.2分别向转动管5轴线作垂线，两垂足之间的直线距离；若转动管5轴线竖直，即为两弧形凹陷6.2之间的高度差)，驱动单元8使得喷头3定喷浆液(如图3)；当使两滑动块8.52之间的间距大于0，且小于圆柱形槽长轴两端沿转动管5轴线方向的间距(该间距即为圆柱形槽长轴两端分别向转动管5轴线作垂线，两垂足之间的直线距离；若转动管5轴线竖直，该间距即为圆柱形槽长轴两端之间的高度差)时，驱动单元8使得喷头3摆喷浆液(如图9-10)，在上述范围内进一步调节两滑动块8.52之间的间距，能够实现喷头3摆喷角度大小的调节。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。