[0001] 本发明涉及煤矿煤柱注浆技术领域，具体而言，涉及一种注浆装置及注浆方法。

[0002] 随着我国煤炭的不断开采，煤炭资源的总量在急剧减少，提高煤炭资源的利用率迫在眉睫，应用传统的采煤方法，留下的区段煤柱的宽度为20～30m，导致部分煤炭无法开采而造成资源浪费。现有技术中采用沿空掘巷的方法，将煤柱留在应力降低区，既可以保证所留煤柱对顶板支撑的稳定性，也可以减小煤柱尺寸，留设的区段煤柱仅为3～8m，有效提高了煤炭资源的利用率。

[0003] 但是，在巷道掘进的过程中，沿空留巷时所留的小煤柱已经部分进入塑性状态，无法承担来自顶板的压力，采用传统的锚网索加固技术，无法满足支护要求，需要对其进行注浆加固，但由于小煤柱帮采空区侧煤体松散，采用传统的注浆加固技术漏浆严重，若采用超速凝双液料其成本较高，其双液料的强度普遍较低，同样无法满足要求。

[0039] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0040] 如图1至图7所示，本发明实施例提供一种注浆装置，注浆装置设置在煤柱100的注浆孔中，用于向煤柱100注浆，注浆装置包括第一注浆管10和第二注浆管20。其中，第一注浆管10具有顺次连通的第一注浆段11和第一安装段12，第一注浆段11的侧壁上设置有多个第一流通孔。第二注浆管20具有顺次连通的第二注浆段21和第二安装段22，第二注浆段21的侧壁上设置有多个第二流通孔，第二注浆管20套设在第一安装段12的外侧，第二安装段22设置在第二注浆段21远离第一注浆段11的一端。第一安装段12和第二安装段22均用于与注浆设备连通，第一注浆管10注射浆料的凝固速度大于第二注浆管20注射浆料的凝固速度。

[0041] 应用本发明的技术方案，注浆装置包括第一注浆管10和第二注浆管20，在进行注浆工作时，将注浆装置的第一注浆管10朝向采空区200放置在注浆孔内，连接注浆设备和第一安装段12，此时在注浆设备内填充速凝型浆料，速凝型浆料能够通过第一安装段12进入第一注浆段11，并通过第一流通孔进入煤柱100内部，对煤柱100进行注浆，速凝型浆料在煤柱100靠近采空区200的一侧快速固化，能够形成隔离区300，此时断开接注浆设备和第一安装段12，连接注浆设备和第二安装段22，在注浆设备内填充普通浆料，浆料通过第二安装段22进入第二注浆段21，并通过第二流通孔进入煤柱100内部，因速凝型浆料已经在煤柱100的内部形成了隔离区300，能够阻止普通浆料向采空区200的泄漏，减少浆料的浪费；同时，在本申请中通过注浆装置分次进行两次注浆，相对传统技术方案中的注浆方案，能够减少速凝型浆料的用量，降低支护成本，提高支护强度，且通过注浆也能够密闭采空区200，防止瓦斯等危险气体的逸散。

[0042] 在本申请一具体实施例中，第一流通孔的孔径大于第二流通孔的孔径，通过上述设置，在使用相同型号的泵体进行注浆时，通过第一流通孔流向煤柱100内部的浆液流速会大于通过第二流通孔流向煤柱100内部的浆液流速，如此设置能够防止速凝型浆料在煤柱100内运动时产生超前固化，使速凝型浆料能够在煤柱100内产生更大的流动面积，进而保证隔离区300的体积，防止后续注浆时浆料泄漏。

[0043] 在本申请又一具体实施例中，第一流通孔的密度分布大于第二流通孔的密度分布。通过上述设置，在使用相同型号的泵体进行注浆时，通过第一流通孔流向煤柱100内部的浆液流量会大于通过第二流通孔流向煤柱100内部的浆液流量，如此设置能够提高使用第一注浆管10进行注浆时的注浆效率和速度。

[0044] 在本申请又一具体实施例中，第一流通孔的孔径大于第二流通孔的孔径，并且第一流通孔的密度分布大于第二流通孔的密度分布。通过上述设置，能够进一步地提升使用第一注浆管10进行注浆时，速凝型浆料的注浆速度，提高支护效率，防止速凝型浆料的超前固化，保证支护质量。

[0045] 具体在本申请中，第一注浆管10还包括连接管段13，连接管段13具有相对设置的第一端131和第二端132，第一端131的直径大于第二端132的直径，第一端131与第一注浆段11连通，第二端132与第一安装段12连通。通过上述设置，第二注浆管20能够套设在第一安装段12的外侧，并且保证第二注浆管20与第一注浆段11的外径相等，如此仅需加工一次注浆孔，在放置注浆装置后无需对注浆孔进行调整，提升注浆工作的工作效率。

[0046] 进一步地，第二注浆段21具有端板211，端板211设置在第二注浆段21远离第二安装段22的一端，端板211具有连接孔，连接孔的内壁和第二端132的内壁上均设置有内螺纹结构，第一安装段12的外壁设置有外螺纹结构，第二端132和端板211均与第一安装段12螺纹配合。通过上述设置，能够使连接管段13与端板211同时固定在第一安装段12上，便于第二注浆管20的安装，提高注浆装置的组装效率，并且能够保证第二注浆管20的安装强度。

[0047] 在本申请中，第一安装段12包括顺次连接的流通段121和转接段122，流通段121与第二端132连接，转接段122与流通段121可拆卸地连接，转接段122用于与注浆设备连接。通过上述设置，能够在第一次使用第一注浆管10的注浆工作完成后，便于第一安装段12连接的注浆设备的拆卸，无需整体拆卸第一安装段12，提高工作效率，并且转接段122也能够重复利用，降低生产成本。

[0048] 具体在本申请中，第一注浆段11和连接管段13之间以及第二注浆段21和第二安装段22之间也为螺纹连接，如此能够减小注浆装置在组装之前的长度，在进行注浆工作前可以进行现场安装，便于注浆装置在矿井下的运输，并且也能够便于针对不同宽度煤柱100，更换不同尺寸的管段，提高注浆装置的适配性。

[0049] 在本申请一些可行地实施例中，转接段122与流通段121之间设置有第一单向导通管123，以限制浆料在流通段121内的流通方向。通过上述设置，第一单向导通管123在注浆工作时能够防止浆料逆流，在注浆工作完成，拆卸转接段122后，能够防止浆料流出，防止浆料浪费，保证支护质量。

[0050] 在本申请又一些可行地实施例中，第二注浆段21与第二安装段22之间设置有第二单向导通管23，以限制浆料在第二安装段22内的流通方向。通过上述设置，第二单向导通管23也在注浆工作时能够防止浆料逆流，因使用第二注浆管20进行注浆时采用的为普通浆料，相较速凝浆料，普通浆料的固化时间较长，在注浆完成后浆料在一定时间内仍为流动的状态，在注浆工作完成，拆卸第二安装段22后，能够防止浆料流出，保证注浆效果。

[0051] 具体在本申请中，注浆装置上设置有密封组件30，密封组件30能够密封注浆装置的侧壁与注浆孔之间的间隙。通过上述设置，能够防止在注浆过程中，浆料通过注浆装置的侧壁与注浆孔之间的间隙流出注浆孔，防止浆料泄漏，保证整体注浆过程中注浆装置和注浆孔之间的密封性能。

[0052] 参照图1至图3所示，密封组件30包括第一密封气囊31、第二密封气囊32和第三密封气囊33，第一密封气囊31、第二密封气囊32和第三密封气囊33通过气体连接管路34顺次连通，第一密封气囊31套设在第一注浆段11远离第一安装段12的一侧，第二密封气囊32套设在第二注浆段21靠近第二安装段22的一侧，第三密封气囊33套设在连接管段13靠近第二端132的一侧。通过上述设置，第一密封气囊31和第二密封气囊32在第一注浆管10注浆的过程中充气，能够保证第一注浆管10在注浆时与注浆孔之间的密封性能，防止浆液向第二注浆管20的方向泄漏，防止浆液封堵第二流通孔；在第二注浆管20注浆的过程中，第三密封气囊33充气，能够防止浆液向注浆孔外泄漏，进而保证注浆效果。

[0053] 进一步地，第二密封气囊32与气泵35连接，第一密封气囊31与第三密封气囊33之间、第三密封气囊33与第二密封气囊32之间以及第二密封气囊32与气泵35之间均设置有气动单向阀36。通过上述设置，能够保证第一密封气囊31、第二密封气囊32和第三密封气囊33之间的密封性能，防止气体泄漏。

[0054] 根据本申请又一实施例提供了一种注浆方法，注浆方法使用上述的注浆装置进行注浆，注浆方法包括：步骤一，在沿空留巷400侧对煤柱100的侧壁进行钻孔以形成注浆孔，将注浆装置放置到注浆孔中，并使第一注浆段11靠近采空区200设置；步骤二，连接第一安装段12与注浆设备，对煤柱100注入第一浆料，在煤柱100靠近采空区200的一侧形成隔离区300；步骤三，断开第一安装段12与注浆设备，将第二安装段22与注浆设备连接，对隔离区
300靠近沿空留巷400侧的煤柱100内注入第二浆料，第一浆料的凝固速度大于第二浆料的凝固速度；步骤四，断开第二安装段22与注浆设备。

[0055] 通过上述设置，在注浆的过程中，参照图4至图7所示，通过在煤柱100的内部形成隔离区300，能够阻止普通浆料向采空区200的泄漏，减少浆料的浪费；同时，在本申请中通过注浆装置分次进行两次注浆，相对传统技术方案中的注浆方案，能够减少速凝型浆料的用量，降低支护成本，提高支护强度，且通过注浆也能够密闭采空区200，防止瓦斯等危险气体的逸散。

[0056] 具体地，本申请中使用的第一浆料为超速双液注浆料，在步骤二中，第一安装段12与双浆料注液管411连通，通过泵体从双浆料储液罐412中分别将超速凝双液注浆料A料和超速凝双液注浆料B料导入第一注浆管10进行第一次注浆。

[0057] 具体地，本申请中使用的第一浆料为硅酸盐水泥注浆材料，第二安装段22与单浆料注液管421连通，通过泵体从单浆料储液罐422中将硅酸盐水泥注浆材料导入第二注浆管20进行第二次注浆。

[0058] 具体地，步骤一还包括第一次充气工序，在将注浆装置放置在注浆孔内后，启动气泵35对第一密封气囊31、第二密封气囊32和第三密封气囊33进行充气，待气泵35的压力表为1MPa时，保压30秒，停止充气，第一密封气囊31、第二密封气囊32和第三密封气囊33可以防止注浆过程中发生漏浆。

[0059] 具体地，在步骤一中，注浆装置放置到注浆孔中后，转接段122和第二安装段22应超出煤柱100侧壁50mm以上，以便于注浆设备的连接。

[0060] 具体地，在步骤二中，注浆压力为5MPa，超速凝双液注浆料A和超速凝双液注浆料B料的浆液水灰比为1.0，混合之后凝结时间为1.5min，注浆开始后，待注浆压力超过设定压力值0.5MPa以上时，即视为注浆完成。

[0061] 具体地，在步骤三中，注浆压力为2MPa，硅酸盐水泥注浆材料的浆液水灰比为1.5，注浆开始时，设定压力值，待注浆压力超过设定压力值0.3MPa以上时，即视为注浆完成。

[0062] 相较于现有的注浆方案，本发明提供的技术方案对于现有的关于沿空掘巷的小煤柱加固技术而言，弥补了现有的小煤柱帮注浆加固技术的不足，改善了传统注浆漏浆严重的现象，加固完成的煤体具有较高的抗压强度，能够有效提高小煤柱注浆加固效果，且通过注浆能够密闭采空区，防止瓦斯等危险气体的逸散；同时注浆装置的整体成本较低，经济效益高，可拆卸的设计方式便于使用和运输，提高小煤柱注浆加固的工作效率。

[0063] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

[0064] 除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

[0065] 在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

[0066] 为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

[0067] 此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

[0068] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。