[发明专利]沿空留巷3D打印巷旁墙体机器人及施工方法

权利要求书

1.沿空留巷3D打印巷旁墙体机器人，其特征在于，包括液压行走系统、储料系统、搅拌挤料系统、三维直角打印机、喷嘴夹持器(13)、喷嘴(14)、支护系统及控制系统，液压行走系统的上方依次为搅拌挤料系统、储料系统、支护系统，三维直角打印机位于液压行走系统一侧，由控制系统控制搅拌挤料系统搅拌挤送混凝土，同时控制三维直角打印机及喷嘴打印混凝土三维体；其中，

液压行走系统包括旋转履带底盘(1)、平板平台(2)、液压系统(3)、刹车系统和操作系统(4)，平板平台(2)置于旋转履带底盘之上(1)，液压系统(3)用于为液压行走系统、储料系统和搅拌挤料系统提供动力，操作系统用于控制液压行走系统的动作，刹车系统用于为液压行走系统制动；

储料系统包括储料箱(5)和升降油缸(6)，储料箱(5)底部的一端与液压行走系统上的平板平台(2)上的支腿铰接，另一端与升降油缸(6)铰接，升降油缸(6)的缸套底端与平板平台(2)连接，升降油缸(6)用于控制储料箱(5)的倾斜角度；

搅拌挤料系统包括搅拌机(7)和螺旋挤出机(8)，搅拌机(7)置于螺旋挤出机(8)上方，搅拌机出料口(7-1)与螺旋挤出机入料口(8-1)连接，螺旋挤出机出料口(8-2)与混凝土输送软管(15)的一端连接；

三维直角打印机包括X向梁(9)、Y向梁(10)、Z向梁(11)、驱动电机、传动带、导轨和滑块(12)，导轨布置在X向梁(9)、Y向梁(10)及Z向梁(11)上，Z向梁(11)与平板平台(2)连接，X向梁(9)一端与Z向梁(11)通过滑块(12)滑移连接，Y向梁(10)两端与两根X向梁(9)通过滑块(12)滑移连接，驱动电机的转动能够带动传动带运动，传动带能够带动导轨上的滑块(12)运动；

喷嘴夹持器(13)与Y向梁(10)通过滑块(12)滑移连接，喷嘴夹持器(13)用于夹持喷嘴(14)，喷嘴(14)与混凝土输送软管(15)的另一端连接；

支护系统包括2-3组立柱(17)及2-3根平行布置的走向梁(18)，每组立柱2根，立柱(17)底部与平板平台(2)连接，走向梁(18)两端分别与每组立柱(17)顶部连接。

2.沿空留巷3D打印巷旁墙体机器人及施工方法，其特征在于，储料仓(5)出料口处设置有计量螺旋，用于控制混凝土的出料量。

3.沿空留巷3D打印巷旁墙体机器人及施工方法，其特征在于，螺旋挤出机(8)为单螺旋或双螺旋。

4.沿空留巷3D打印巷旁墙体机器人及施工方法，其特征在于，喷嘴夹持器(13)与Y向梁(10)铰接，且能够水平旋转90°。

5.沿空留巷3D打印巷旁墙体机器人及施工方法，其特征在于，旋转履带底盘(1)能够替换为轮式底盘。

6.权利要求1所述的沿空留巷3D打印巷旁墙体机器人的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)安装设备：回采工作面超前顺槽内的干料输送设备及输送管安装到位，3D打印巷旁墙体机器人置于端头支架(19)后方的沿空留巷(20)内；

2)采煤工作面割煤回采；

3)边回采边在顺槽端头支架(19)后方采空区(21)侧采用钢板(22)、木点柱(23)、金属网(24)进行挡矸，避免采空区(21)矸石串入沿空留巷(20)，同时沿空留巷(20)内采用单体(25)配合π型梁(26)进行临时支护；

4)按1)和2)的步骤回采一定段长后，3D打印巷旁墙体机器人移动到待打印墙体(16)一侧附近就位；

5)3D打印巷旁墙体机器人打印墙体(16)：三维直角坐标打印机通过内置程序控制喷嘴(14)运行轨迹，逐层打印形成巷旁墙体(16)，待墙体(16)接近顶时，喷嘴(14)水平旋转90度，喷嘴(14)伸入待接顶墙体(16)与顶板之间的空隙，从采空区往巷内方向，打印待接顶墙体(16)与顶板之间的空隙，形成接顶的巷旁墙体(16)；

6)在进行步骤5)时，储料箱(5)的打印干料用完后，通过干料输送设备经由输送管将干料输入储料箱(5)内，保证储料箱(5)中有干料；

7)重复步骤2)至6)，完成整个回采工作面巷旁墙体(16)的3D打印，形成沿空留巷(20)；

8)待沿空留巷(20)稳定后，拆除临时支护的单体(25)。