一种道路采空区的填充防护设备以及填充方法与流程

本发明涉及道路采空区设备，尤其涉及一种道路采空区的填充防护设备以及填充方法。

背景技术：

1、随着我国经济的快速发展，道路交通建设在全国范围内广泛展开。然而，在道路建设过程中，常常会遇到采空区。采空区是由于地下矿产开采、地下水抽取及隧道挖掘等原因形成的空洞区域，这些区域的路面容易发生塌陷、裂缝、会引起的路面沉降和平整度较差给行车安全带来严重威胁。建在煤矿塌陷区的道路在开通运营之后往往会产生较大的沉降变形，导致路面出现开裂、车辙甚至塌陷等病害，严重影响行车安全并产生大额的维护费用。因此，需要对采空区进行填充和防护。

2、目前，对于采空区的防护主要采用以下几种方式：

3、填充法：通过填充材料，如混凝土、碎石等，对采空区进行填充，以增加路面的承载能力。此过程施工简单，质量容易控制，但开挖回填工程量大，需要大量的人力和物力；且过程中需要产生大量碳排放。

4、支撑法：通过设置支撑结构，如桩基、横梁等，对采空区上方路面进行支撑，防止塌陷。但这种方法需要深入采空区下方的土壤或岩石中进行施工，难度较大，且容易对原有地质结构造成破坏。

5、土工合成材料法：利用高分子合成材料，如土工格栅、土工网等，对采空区进行加固。这种方法施工简便，但对材料的耐久性和抗拉强度要求较高，且对大规模的采空区处理效果不佳。

6、赤泥、煤矸石、矿渣等级配良好的建筑固体废弃物，经过处理之后，可取代混凝土对采空区进行填充，一方面可防止材料对土壤污染，另一方可降低费用成本，解决了大量固废现场问题。利用建筑固定废弃物对采空区进行填充后，通常需要利用压机对材料进行压实处理，但是由于采空区内可能会存在外延的部分，无法对侧边外延区域进行压实，导致采空区填充后支撑效果不好。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种道路采空区的填充防护设备以及填充方法有效的解决了现有技术的采空区内可能会存在外延的部分，无法对侧边外延区域进行压实，导致采空区填充后支撑效果不好的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种道路采空区的填充防护设备，包括采空区，所述采空区上设置有盖板，所述盖板的下端面设置有和采空区相对应的测距仪，所述采空区的一侧设置有移动组件，所述移动组件包括第一底板，所述第一底板的上端设置有第一侧板，所述第一侧板上设置有高度调节结构，所述高度调节结构包括可沿着第一侧板内壁上下滑动的支撑滑板，所述支撑滑板的一端设置有第二侧板，所述第二侧板上设置有填充下压结构，所述填充下压结构驱动连接有转柱，所述转柱的下端设置有底转块，所述底转块和转柱之间设置有缓冲组件，所述底转块上均匀设置有若干内槽块，所述内槽块上设置有平衡刮壁结构，所述平衡刮壁结构包括可沿内槽块轴向外移的刮刀。

4、所述移动组件还包括第一底板下端均匀设置的若干万向轮。

5、所述高度调节结构还包括和第一侧板上端相连接的第一电机，所述第一电机的输出端固定连接有螺杆，所述支撑滑板的一端固定连接在第二侧板上，所述支撑滑板的另一端内壁固定连接有和螺杆螺纹连接的螺筒，所述螺杆的两侧分别设置有一对和第一侧板相连接的限位杆，所述支撑滑板的两端分别与限位杆滑动连接。

6、所述填充下压结构还包括和第二侧板相连接的第二电机，所述第二电机的输出端固定连接有主动锥齿轮和主动带轮，所述主动带轮带连接有从动带轮，所述从动带轮同轴固定连接有转盘，所述转盘的非圆心处转动连接有连杆，所述连杆的下端转动连接有限位槽板，所述第二侧板的下端固定连接有第二底板，所述第二底板上设置有和主动锥齿轮相啮合的从动锥齿轮，所述第二底板内壁套设连接有转杆，所述转杆上端设置有和从动锥齿轮相对应的花键，所述转杆的上端设置有和限位槽板转动连接的内槽轮，所述转杆的下端固定连接有所述的转柱。

7、所述缓冲组件包括若干和转柱内壁滑动连接的滑柱，所述滑柱的上端设置有挡环，所述滑柱的下端分别固定连接有所述的底转块，所述底转块和转柱之间设置有和滑柱套设连接的弹簧。

8、所述平衡刮壁结构还包括和内槽块内壁滑动连接的内滑块，所述内滑块一端设置有所述的刮刀，所述内滑块的两端分别设置有第一支轴，所述内槽块一端两侧分别设置有和第一支轴相对应的第二支轴，所述第一支轴和第二支轴之间设置有弹性带。

9、一种道路采空区的填充方法，包括以下步骤:

10、1)将盖板打开，控制高度调节结构工作，根据采空区的深度调节底转块下移的高度；

11、2)向采空区注入处理过后的赤泥、煤矸石、矿渣等级配良好的建筑固体废弃物，防止材料对土壤污染，边注入材料的过程中，控制填充下压结构工作，转柱往复性下移，在缓冲组件的作用下，内槽块对采空区内注入的材料进行踩压，将材料进行压实；

12、3)由于采空区内存在内延的空区，因此为了保证采空区内填充实，内槽块边对正下方的材料进行压实边进行自转，刮刀在离心力的作用下随着内滑块外移，利用刮刀对内延的空区壁进行整改，形成完整的圆通状，避免存在压实不到的间隙区，与此同时，内滑块外移后可随着内槽块间歇下压，利用内滑块对采空区的内延空区进行压实，避免路面存在部分坍塌；

13、4)对采空区内延空区逐渐压实后，由于越接近地面采空区的外延直径越小，因此可减缓底转块的转速，刮刀离心力较小时，内滑块外移的距离越小，可配合采空区由下至上减小的内径；

14、5)将采空区内填充的材料逐渐压实到和盖板密接，将盖板盖上，盖板上端的测距仪会检测和材料之间的距离，进而判断建筑固废材料是否下沉，如果下沉，可以加满些处理过的建筑固废材料，然后盖上洞口，来回往复。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

16、1.由于采空区内存在内延的空区，因此为了保证采空区内填充实，内槽块边对正下方的材料进行压实边进行自转，刮刀在离心力的作用下随着内滑块外移，利用刮刀对内延的空区壁进行整改，形成完整的圆通状，避免存在压实不到的间隙区，与此同时，内滑块外移后可随着内槽块间歇下压，利用内滑块对采空区的内延空区进行压实，避免路面存在部分坍塌。

17、2.边注入材料的过程中，控制填充下压结构工作，转柱往复性下移，在缓冲组件的作用下，内槽块对采空区内注入的材料进行踩压，将材料进行压实。

18、3.对采空区内延空区逐渐压实后，由于越接近地面采空区的外延直径越小，因此可减缓底转块的转速，刮刀离心力较小时，内滑块外移的距离越小，可配合采空区由下至上减小的内径。

19、4.将采空区内填充的材料逐渐压实到和盖板密接，将盖板盖上，盖板上端的测距仪会检测和材料之间的距离，进而判断建筑固废材料是否下沉，如果下沉，可以加满些处理过的建筑固废材料，然后盖上洞口，来回往复。

技术特征：

1.一种道路采空区的填充防护设备，包括采空区（1），其特征在于：所述采空区（1）上设置有盖板（2），所述盖板（2）的下端面设置有和采空区（1）相对应的测距仪（4），所述采空区（1）的一侧设置有移动组件，所述移动组件包括第一底板（9），所述第一底板（9）的上端设置有第一侧板（10），所述第一侧板（10）上设置有高度调节结构，所述高度调节结构包括可沿着第一侧板（10）内壁上下滑动的支撑滑板（7），所述支撑滑板（7）的一端设置有第二侧板（11），所述第二侧板（11）上设置有填充下压结构，所述填充下压结构驱动连接有转柱（20），所述转柱（20）的下端设置有底转块（26），所述底转块（26）和转柱（20）之间设置有缓冲组件，所述底转块（26）上均匀设置有若干内槽块（22），所述内槽块（22）上设置有平衡刮壁结构，所述平衡刮壁结构包括可沿内槽块（22）轴向外移的刮刀（23）。

2.根据权利要求1所述一种道路采空区的填充防护设备，其特征在于：所述移动组件还包括第一底板（9）下端均匀设置的若干万向轮（35）。

3.根据权利要求1所述一种道路采空区的填充防护设备，其特征在于：所述高度调节结构还包括和第一侧板（10）上端相连接的第一电机（5），所述第一电机（5）的输出端固定连接有螺杆（6），所述支撑滑板（7）的一端固定连接在第二侧板（11）上，所述支撑滑板（7）的另一端内壁固定连接有和螺杆（6）螺纹连接的螺筒（8），所述螺杆（6）的两侧分别设置有一对和第一侧板（10）相连接的限位杆（34），所述支撑滑板（7）的两端分别与限位杆（34）滑动连接。

4.根据权利要求1所述一种道路采空区的填充防护设备，其特征在于：所述填充下压结构还包括和第二侧板（11）相连接的第二电机（27），所述第二电机（27）的输出端固定连接有主动锥齿轮（29）和主动带轮（28），所述主动带轮（28）带连接有从动带轮（36），所述从动带轮（36）同轴固定连接有转盘（18），所述转盘（18）的非圆心处转动连接有连杆（17），所述连杆（17）的下端转动连接有限位槽板（15），所述第二侧板（11）的下端固定连接有第二底板（13），所述第二底板（13）上设置有和主动锥齿轮（29）相啮合的从动锥齿轮（19），所述第二底板（13）内壁套设连接有转杆（12），所述转杆（12）上端设置有和从动锥齿轮（19）相对应的花键（14），所述转杆（12）的上端设置有和限位槽板（15）转动连接的内槽轮（16），所述转杆（12）的下端固定连接有所述的转柱（20）。

5.根据权利要求4所述一种道路采空区的填充防护设备，其特征在于：所述缓冲组件包括若干和转柱（20）内壁滑动连接的滑柱（31），所述滑柱（31）的上端设置有挡环（21），所述滑柱（31）的下端分别固定连接有所述的底转块（26），所述底转块（26）和转柱（20）之间设置有和滑柱（31）套设连接的弹簧（30）。

6.根据权利要求1所述一种道路采空区的填充防护设备，其特征在于：所述平衡刮壁结构还包括和内槽块（22）内壁滑动连接的内滑块（24），所述内滑块（24）一端设置有所述的刮刀（23），所述内滑块（24）的两端分别设置有第一支轴（25），所述内槽块（22）一端两侧分别设置有和第一支轴（25）相对应的第二支轴（33），所述第一支轴（25）和第二支轴（33）之间设置有弹性带（32）。

7.根据权利要求1所述一种道路采空区的填充方法，其特征在于，包括以下步骤:

技术总结
本发明涉及道路采空区设备技术领域，尤其涉及一种道路采空区的填充防护设备以及填充方法，包括采空区，所述采空区上设置有盖板，所述采空区的一侧设置有移动组件，所述移动组件包括第一底板，所述第一底板的上端设置有第一侧板，所述第一侧板上设置有高度调节结构，所述高度调节结构包括可沿着第一侧板内壁上下滑动的支撑滑板，所述支撑滑板的一端设置有第二侧板，所述第二侧板上设置有填充下压结构，所述填充下压结构驱动连接有转柱，所述转柱的下端设置有底转块，所述底转块上均匀设置有若干内槽块，所述内槽块上设置有平衡刮壁结构，有效的解决了现有技术无法对采空区内侧边外延区域进行压实，导致采空区填充后支撑效果不好的问题。

技术研发人员：夏清,苗旺,薛朝辉,王珂,张海伟,冯会杰,张宁,张晴晴,韩照朦,薛强强,靳旭
受保护的技术使用者：河南中平交科研究设计院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24