CN114837604B - 一种松软煤层工作面分段注浆系统及超前注浆方法 - Google Patents

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    • E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
    • E21B33/13—Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices, or the like

Abstract

本发明公开了煤矿灾害防控领域的一种松软煤层工作面分段注浆系统及超前注浆方法，所述注浆系统包括上料搅拌组件、注浆泵、压力表、流量计、注浆器、一段规格甲的中空注浆管和多段规格乙的中空注浆管；所述超前注浆方法包括以下步骤：步骤一：打孔并安装注浆管；步骤二：确定超前注浆时机；步骤三：进行深孔分段注浆；步骤四：部分位置进行复注；步骤五：下一个注浆管的注浆。本发明中超前注浆方法中超前注浆时机的确定使得超前注浆工作更加规范化和科学化，减少了盲目性，更有利于浆液注入松软煤层；注浆系统的设计可避免局部漏浆、跑浆严重，使得整个工作面范围内松软煤体得以充分注浆，提高注浆加固效果。

Description

一种松软煤层工作面分段注浆系统及超前注浆方法
技术领域
本发明涉及煤矿灾害防控领域，具体是一种松软煤层工作面分段注浆系统及超前注浆方法。
背景技术
煤炭是重要的能源之一，实现煤炭的安全高效开采对于维护社会稳定、促进经济发展至关重要。然而，由于煤炭资源的赋存条件十分复杂，煤炭开采过程中事故灾害频发。例如，开采煤质极为松软的煤层时，极易诱发煤壁片帮，轻则拖慢了工作面的回采速率，重则松散掉落的煤体会对工人的人身安全造成巨大威胁，造成不可估量的损失。因此，采取一定的技术措施防止松软煤层工作面煤壁发生片帮事故对于保障煤炭资源的安全高效开采至关重要。
松软煤层工作面煤壁片帮的防控方法可分为被动措施和主动措施两大类，中国专利CN106382127B公开了一种类土质煤工作面液压支架及煤层开采方法，该方法是通过采用具有特殊结构的液压支架发挥护帮和支护作用，从而防止开采松软煤层过程中发生片帮事故，虽然具有一定的效果，但属于被动防控方法，治标不治本。
松软煤层工作面煤壁片帮主动防控方法主要是指通过注浆加固技术提高松软煤层的强度和整体性，从而有效避免工作面回采时出现煤壁片帮事故。中国专利CN210317342U公开了一种大倾角工作面松软煤层注浆加固的结构，利用该注浆加固结构可以预先提高整体松软煤层工作面的稳定性，起到主动防止煤壁发生片帮事故。中国专利CN106223897B也公开了一种综采工作面破碎煤岩深孔分段注浆方法，该技术可增强破碎煤岩的完整性，避免工作面开采时出现煤壁片帮。但分析此类专利发现仍存在以下难题尚未解决：
1.超前注浆时机如何确定：超前注浆时机严重影响着注浆加固效果，若注浆时间过早，松软煤体在地应力的围压作用下被压密实，煤体内部裂隙较少，浆液难以注入煤体中，注浆效果较差；若注浆时间过晚，在工作面推进过程中剧烈的采动影响下，裂隙过度发育，容易漏浆跑浆，浪费注浆材料，此外，裂隙较为发育的煤体的承载能力极低，即便注入浆液，其强度恢复情况也不理想，因此，合适的超前注浆时机对于提高注浆效果十分重要。
2.合理的深孔注浆工艺如何实施：煤层工作面宽度通常较大，若要对整个工作面范围内的煤体进行注浆加固，则必须采用深孔注浆工艺。由于地质构造和采动影响等客观因素的存在，煤体的裂隙发育程度必然不一致，若采用普通深孔注浆“一管注到底”的方式势必造成注浆不均匀，浆液容易沿较大裂隙漏失，整体注浆效果不佳。为此我们提出一种松软煤层工作面分段注浆系统及超前注浆方法用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种松软煤层工作面分段注浆系统及超前注浆方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种松软煤层工作面分段注浆系统，所述注浆系统包括上料搅拌组件、注浆泵、压力表、流量计、注浆器、一段规格甲的中空注浆管和多段规格乙的中空注浆管；
所述上料搅拌组件包括落地支架，落地支架内设有横向移动的电动葫芦，电动葫芦下端设有吊装有升降抓料组件，升降抓料组件下方设有破袋组件，破袋组件下方设有进料组件，进料组件下方设有搅拌桶；
所述规格甲的中空注浆管前端为第一盲端，后端为第一开口端，并且在第一开口端设有第一内螺纹；
所述规格乙的中空注浆管两端均为第二开口端，并且一端设有第二内螺纹、另一端设有外螺纹，多段注浆管通过内、外螺纹连接成一根长的注浆管，规格甲或乙的中空注浆管内部沿径向设有一条第一直凹槽或第二直凹槽，且连接好的注浆管内第一直凹槽或第二直凹槽处在一条直线上，规格甲或乙的中空注浆管一端还设有四分之一的第一环形凹槽或第二环形凹槽，第一环形凹槽、第二环形凹槽与第一直凹槽、第二直凹槽宽度一致，每段注浆管上分布有第一出浆孔或第二出浆孔，每个第一出浆孔或第二出浆孔上装有由三个橡胶瓣构成的第一阻浆装置或第二阻浆装置；
所述注浆器一端为第二盲端，第二盲端侧面设有凸起结构，凸起结构与中空注浆管内部第一直凹槽或第二直凹槽滑动配合，注浆器上设有阵列分布的第三出浆孔，数量和尺寸与每段中空注浆管上的第一出浆孔、第二出浆孔一致，注浆器另一端由管路经压力表、流量计和注浆泵相连。
优选地，所述升降抓料组件包括升降板，升降板与电动葫芦的吊绳固定连接，升降板下方设有轴向分布的从动组件和动力组件，从动组件包括第一支架，第一支架上端与升降板固定连接，第一支架内设有转动连接的第一转动架，动力组件包括第二支架，第二支架上端与升降板固定连接，第二支架内设有转动连接的第二转动架、第三转动架，第三转动架上设有固定连接的第一液压杆，第一液压杆伸缩端设有固定连接的推动块，推动块与第二转动架转动连接，第一转动架与第二转动架之间设有固定连接的活动杆。
优选地，所述活动杆内阵列分布有滑动配合的第一扎杆和固定连接的L型抓杆，第一扎杆上设有阵列分布的第一挡板，第一挡板与活动杆之间均设有第一弹簧，L型抓杆上设有固定连接的第二挡板和滑动配合的第三挡板，第二挡板与第三挡板之间均设有第二弹簧，第三挡板侧面设有阵列分布的安装块，安装块内均设有第二扎杆。
优选地，所述破袋组件包括进料架，进料架内设有倾斜的内壁和出料口，出料口外侧设有固定连接的辅助板，进料架一侧设有转动连接的双向丝杆，双向丝杆一端设有电机，双向丝杆上设有螺纹配合的两组丝杆滑块，进料架另一侧设有固定连接的滑轨，滑轨上设有滑动配合的两组滑块，丝杆滑块和滑块上设有固定连接的横移杆，横移杆上设有倾斜的导料边，横移杆中心处设有破刀。
优选地，所述进料架下方设有进料组件，进料组件包括震动桶，震动桶外侧设有轴向分布的第一侧架和第二侧架，第一侧架下方均设有固定连接的第三弹簧，第二侧架下方设有固定连接的第二液压杆和导向杆，第二液压杆伸缩端与辅助板固定连接，导向杆与辅助板滑动配合，震动桶下方设有第三支架，第三弹簧下端与第三支架固定连接。
优选地，所述第三支架内设有搅拌桶，搅拌桶上端设有入料管，入料管与震动桶下端通过软管连接，入料管内设有转动密封的封板，封板内设有固定贯穿的转动把手，通过转动把手带动封板转动，从而对入料管进行密封和开启，搅拌桶上端设有阵列分布的辅助入料管，搅拌桶下侧面设有出料管。
一种松软煤层工作面分段注浆系统的超前注浆方法，所述超前注浆方法包括以下步骤：
步骤一：打孔并安装注浆管；
在工作面回风巷和运输巷向煤壁内部打钻孔，钻孔的深度为工作面宽度的一半，钻孔的高度为0.75倍回风巷或运输巷的高度，钻孔的角度与煤层倾向一致，同一巷道相邻两个钻孔的间距为5m，两个巷道的钻孔交错布置，然后将规格甲的中空注浆管先插入钻孔，再依次将多段规格甲的中空注浆管依次插入，相邻两段通过内、外螺纹连接，最后一段注浆管漏出巷道壁的长度超过0.2m，多余部分用工具锯断，注浆管安装完毕后采用快硬水泥药卷进行封孔；
步骤二：确定超前注浆时机；
超前注浆位置与工作面煤壁之间的距离s可通过下式确定：
式中：h1为工作面开采高度；f为煤层与顶板接触面的摩擦系数；α为煤体内摩擦角；K为超前支承压力峰值集中系数；T为煤体自撑力；γ为上覆岩层的体积力；h2为煤层埋深。
步骤三：进行深孔分段注浆；
将上料搅拌组件、注浆泵、压力表、流量计、注浆器依次连接，然后将注浆器先塞入阵列分布的规格乙的中空注浆管，最后进入规格甲的中空注浆管，注浆器的凸起结构嵌入规格甲的中空注浆管、规格乙的中空注浆管的第一直凹槽、第二直凹槽内，并向深处移动，当凸起结构移动至第一环形凹槽或第二环形凹槽处时，将注浆器旋转度，注浆器上的第三出浆孔和规格甲的中空注浆管、规格乙的中空注浆管上的第一出浆孔或第二出浆孔吻合，开启注浆泵进行注浆，注浆停止后，第一阻浆装置或第二阻浆装置会再次闭合以防止浆液回流至规格甲的中空注浆管、规格乙的中空注浆管内，注浆过程中设定单次注浆量为Q，注浆期间流量计读数不发生变化，说明该处已注满，随即停止注浆，将注浆器反方向旋转度，继续向深处移动注浆器，当凸起结构移动到下一段注浆管的第一环形凹槽或第二环形凹槽处时，重复上述操作进行分段注浆，在某段向煤层中注入注浆量为Q的浆液后，流量计读数始终在增加，说明该段煤层裂隙过大，停止该段的注浆，并对该注浆位置进行标记，然后对下一阶段进行注浆，直至完成整个注浆管的注浆；
步骤四：部分位置进行复注；
待浆液初凝后，对上一步中未注满的位置进行复注，单次注浆量仍为Q，若还未注满，则再次待浆液初凝后按照上述步骤继续复注，直至注满；
步骤五：下一个注浆管的注浆；
完成某一注浆管的注浆后，随着煤层的开采，继续按照上述步骤完成下一个注浆管的注浆工作。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.本发明中超前注浆方法中超前注浆时机的确定使得超前注浆工作更加规范化和科学化，减少了盲目性，更有利于浆液注入松软煤层；
2.本发明中注浆系统的设计可避免局部漏浆、跑浆严重，使得整个工作面范围内松软煤体得以充分注浆，提高注浆加固效果；
3.本发明中注浆系统的上料搅拌组件采用自动化操作进行运行，可以自动抓料、固定、开包、进量控制，整体操作简单快捷，有效提高了整个注浆系统的流畅性和精准性，提高了工作效率，降低了由于原料问题导致实际施工的误差。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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。
图1是本发明中注浆系统结构示意图；
图2是本发明中注浆器结构示意图；
图3是图2中a位置剖视图；
图4是本发明中规格甲的中空注浆管示意图；
图5是图4中b位置剖面图；
图6是本发明中规格乙的中空注浆管示意图；
图7是图6中c位置剖面图；
图8是本发明工作面整体超前注浆示意图；
图9是图8中d位置剖面图；
图10是本发明中上料搅拌组件结构示意图；
图11是本发明中上料搅拌组件部分结构示意图；
图12是本发明中升降抓料组件部分结构示意图；
图13是本发明中升降抓料组件部分结构示意图；
图14是本发明中上料搅拌组件部分结构示意图；
图15是本发明中破袋组件结构示意图；
图16是本发明中破袋组件结构示意图；
图17是本发明中进料组件结构示意图；
图18是本发明中搅拌桶结构示意图。
具体实施方式
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。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，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组件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。
请参阅图1至图18所示，一种松软煤层工作面分段注浆系统，注浆系统包括上料搅拌组件1、注浆泵2、压力表3、流量计4、注浆器5、一段规格甲的中空注浆管6和多段规格乙的中空注浆管7组成。
上料搅拌组件1包括落地支架11，落地支架11内顶端设有固定连接的导向轨道，导向轨道上设有移动的电动葫芦112，电动葫芦112下端设有吊装有升降抓料组件12；
升降抓料组件12包括升降板121，升降板121与电动葫芦112的吊绳固定连接，升降板121下方设有轴向分布的从动组件122和动力组件123，从动组件122包括第一支架1221，第一支架1221上端与升降板121固定连接，第一支架1221内设有转动连接的第一转动架1222，动力组件123包括第二支架1231，第二支架1231上端与升降板121固定连接，第二支架1231内设有转动连接的第二转动架1232、第三转动架1233，第三转动架1233上设有固定连接的第一液压杆1234，第一液压杆1234伸缩端设有固定连接的推动块1235，推动块1235与第二转动架1232转动连接，第一转动架1222与第二转动架1232之间设有固定连接的活动杆124；
活动杆124内阵列分布有滑动配合的第一扎杆125和固定连接的L型抓杆126，第一扎杆125上设有阵列分布的第一挡板1251，第一挡板1251与活动杆124之间均设有第一弹簧1252，L型抓杆126上设有固定连接的第二挡板1261和滑动配合的第三挡板1262，第二挡板1261与第三挡板1262之间均设有第二弹簧1263，第三挡板1262侧面设有阵列分布的安装块1264，安装块1264内均设有第二扎杆127；
升降抓料组件12下方设有破袋组件13，破袋组件13包括进料架131，进料架131内设有倾斜的内壁1311和出料口1312，出料口1312外侧设有固定连接的辅助板1313，进料架131一侧设有转动连接的双向丝杆132，双向丝杆132一端设有电机1321，电机1321带动双向丝杆132转动，双向丝杆132上设有螺纹配合的两组丝杆滑块1322，进料架131另一侧设有固定连接的滑轨133，滑轨133上设有滑动配合的两组滑块1331，丝杆滑块1322和滑块1331上设有固定连接的横移杆134，横移杆134上设有倾斜的导料边1341，横移杆134中心处设有破刀1342；
进料架131下方设有进料组件14，进料组件14包括震动桶141，震动桶141外侧设有轴向分布的第一侧架142和第二侧架144，第一侧架142下方均设有固定连接的第三弹簧143，第二侧架144下方设有固定连接的第二液压杆145和导向杆146，第二液压杆145伸缩端与辅助板1313固定连接，导向杆146与辅助板1313滑动配合，震动桶141下方设有第三支架147，第三弹簧143下端与第三支架147固定连接；
第三支架147内设有搅拌桶15，搅拌桶15内设有搅拌轴，对搅拌桶15内进行搅拌操作，搅拌桶15上端设有入料管151，入料管151与震动桶141下端通过软管连接，入料管151内设有转动密封的封板152，封板152内设有固定贯穿的转动把手1521，通过转动把手1521带动封板152转动，从而对入料管151进行密封和开启，搅拌桶15上端设有阵列分布的辅助入料管153，搅拌桶15下侧面设有出料管154。
电动葫芦112带动升降抓料组件12移动下降，第一液压杆1234推动第二转动架1232转动，从而带动活动杆124转动，活动杆124带动L型抓杆126转动打开，然后反向运行，将混凝土袋抓起，第三挡板1262挤压收缩，第二扎杆127、第一扎杆125插入混凝土袋中，然后电动葫芦112带动升降抓料组件12上升至破袋组件13上方，第二液压杆145启动推动破袋组件13上升，破刀1342刺破混凝土袋，然后电机1321启动带动双向丝杆132转动，从而带动两组破刀1342移动展开，将混凝土袋划开，混凝土通过出料口1312进入震动桶141内，然后L型抓杆126缓慢打开，此时第二扎杆127、第一扎杆125勾住混凝土袋，倾倒完成后，电动葫芦112带动破开后的混凝土袋离去，震动桶141震动落料，转动转动把手1521带动封板152打开，其余混合料(偏高岭土、粉煤灰、高效减水剂等)通过辅助入料管153进入搅拌桶15内，搅拌完成后通过出料管154排出。
规格甲的中空注浆管6前端为第一盲端66，后端为第一开口端67，并且在第一开口端67设有第一内螺纹65；
规格乙的中空注浆管7两端均为第二开口端77，并且一端设有第二内螺纹75、另一端设有外螺纹76，多段注浆管可通过内、外螺纹连接成一根较长的注浆管，规格甲或乙的中空注浆管内部沿径向设有一条第一直凹槽63或第二直凹槽73，且连接好的注浆管内第一直凹槽63或第二直凹槽73处在一条直线上，规格甲或乙的中空注浆管一端还设有四分之一的第一环形凹槽64或第二环形凹槽74，第一环形凹槽64、第二环形凹槽74与第一直凹槽63、第二直凹槽73宽度一致，每段注浆管上分布有第一出浆孔61或第二出浆孔71，每个第一出浆孔61或第二出浆孔71上装有由三个橡胶瓣构成的第一阻浆装置62或第二阻浆装置72。
注浆器5外径与中空注浆管内径匹配，注浆器5一端为盲端，且在盲端侧有一凸起结构52，该凸起结构52与中空注浆管内部第一直凹槽63或第二直凹槽73匹配，注浆器5可由该凸起结构52在中空注浆管内沿直凹槽移动，注浆器5上分布有第三出浆孔51，数量和尺寸与每段中空注浆管上的第一出浆孔61或第二出浆孔71一致，当凸起结构52移动至第一环形凹槽64或第二环形凹槽74处时，将注浆器5旋转90度，此时注浆器5上的第三出浆孔51和中空注浆管上的第一出浆孔61或第二出浆孔71恰好吻合，注浆器5另一端由管路8经压力表3、流量计4和注浆泵2相连，管路8长度可根据注浆器5所处的注浆位置调节。
一种基于上述注浆系统的超前注浆方法，超前注浆方法包括以下步骤：
步骤一：打孔并安装注浆管；
在工作面回风巷和运输巷向煤壁内部打钻孔9，钻孔9的深度为工作面宽度的一半，钻孔9的高度为0.75倍回风巷或运输巷的高度，钻孔9的角度与煤层倾向一致，同一巷道相邻两个钻孔9的间距为5m，两个巷道的钻孔9交错布置，然后将规格甲的中空注浆管6先插入钻孔，再依次将多段规格甲的中空注浆管7依次插入，相邻两段通过内、外螺纹连接，若最后一段注浆管漏出巷道壁的长度超过0.2m，多余部分可用工具锯断，待注浆管安装完毕后采用快硬水泥药卷进行封孔；
步骤二：确定超前注浆时机；
超前注浆位置与工作面煤壁之间的距离s可通过下式确定：
式中：h1为工作面开采高度；f为煤层与顶板接触面的摩擦系数；α为煤体内摩擦角；K为超前支承压力峰值集中系数；T为煤体自撑力；γ为上覆岩层的体积力；h2为煤层埋深。
步骤三：进行深孔分段注浆；
将上料搅拌组件1、注浆泵2、压力表3、流量计4、注浆器5依次连接，然后将注浆器5先塞入阵列分布的规格乙的中空注浆管7，最后进入规格甲的中空注浆管6，注浆器5的凸起结构52嵌入规格甲的中空注浆管6、规格乙的中空注浆管7的第一直凹槽63、第二直凹槽73内，并向深处移动，当凸起结构52移动至第一环形凹槽64或第二环形凹槽74处时，将注浆器5旋转90度，此时注浆器上的第三出浆孔51和规格甲的中空注浆管6、规格乙的中空注浆管7上的第一出浆孔61或第二出浆孔71恰好吻合，开启注浆泵2进行注浆，浆液在压力作用下会突破第一阻浆装置62或第二阻浆装置72进入松软煤层内部，注浆停止后，第一阻浆装置62或第二阻浆装置72会再次闭合以防止浆液回流至规格甲的中空注浆管6、规格乙的中空注浆管7内，注浆过程中设定单次注浆量为Q，若注浆期间流量计读数不发生变化，说明该处已注满，随即停止注浆，将注浆器5反方向旋转90度，继续向深处移动注浆器5，当凸起结构52移动到下一段注浆管的第一环形凹槽64或第二环形凹槽74处时，重复上述操作进行分段注浆，若在某段向煤层中注入注浆量为Q的浆液后，流量计读数始终在增加，说明该段煤层裂隙过大，即使注入过多的浆液也会跑浆、漏浆，造成浆液浪费，此时应停止该段的注浆，并对该注浆位置进行标记，然后对下一阶段进行注浆，直至完成整个注浆管的注浆；
步骤四：部分位置进行复注；
待浆液初凝后，对上一步中未注满的位置进行复注，单次注浆量仍为Q，若还未注满，则再次待浆液初凝后按照上述步骤继续复注，直至注满；
步骤五：下一个注浆管的注浆；
完成某一注浆管的注浆后，随着煤层的开采，继续按照上述步骤完成下一个注浆管的注浆工作。
上料搅拌组件1混合的注浆浆液的材料配比为普通425硅酸盐水泥：偏高岭土：粉煤灰＝8.5：1:0.5，同时掺入质量比例为0.15％的高效减水剂，水灰比为0.8:1。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、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。

Claims (5)

1.一种松软煤层工作面分段注浆系统，其特征在于，所述注浆系统包括上料搅拌组件(1)、注浆泵(2)、压力表(3)、流量计(4)、注浆器(5)、一段规格甲的中空注浆管(6)和多段规格乙的中空注浆管(7)；
所述上料搅拌组件(1)包括落地支架(11)，落地支架(11)内设有横向移动的电动葫芦(112)，电动葫芦(112)下端设有升降抓料组件(12)，升降抓料组件(12)下方设有破袋组件(13)，破袋组件(13)下方设有进料组件(14)，进料组件(14)下方设有搅拌桶(15)；
所述规格甲的中空注浆管(6)前端为第一盲端(66)，后端为第一开口端(67)，并且在第一开口端(67)设有第一内螺纹(65)；
所述规格乙的中空注浆管(7)两端均为第二开口端(77)，并且一端设有第二内螺纹(75)、另一端设有外螺纹(76)，多段注浆管通过内、外螺纹连接成一根长的注浆管，规格甲的中空注浆管内部沿径向设有一条第一直凹槽(63)，规格乙的中空注浆管内部沿径向设有一条第二直凹槽(73)，且连接好的规格甲的中空注浆管内第一直凹槽(63)与规格乙的中空注浆管内第二直凹槽(73)处在一条直线上，规格甲的中空注浆管一端还设有四分之一的第一环形凹槽(64)，规格乙的中空注浆管一端还设有四分之一的第二环形凹槽(74)，第一环形凹槽(64)、第二环形凹槽(74)与第一直凹槽(63)、第二直凹槽(73)宽度一致，规格甲的中空注浆管上分布有第一出浆孔(61)，每段规格乙的中空注浆管上分布有第二出浆孔(71)，每个第一出浆孔(61)上装有由三个橡胶瓣构成的第一阻浆装置(62)，每个第二出浆孔(71)上装有由三个橡胶瓣构成的第二阻浆装置(72)；
所述注浆器(5)一端为第二盲端，第二盲端侧面设有凸起结构(52)，凸起结构(52)与中空注浆管内部第一直凹槽(63)或第二直凹槽(73)滑动配合，注浆器(5)上设有阵列分布的第三出浆孔(51)，数量和尺寸与规格甲的中空注浆管上的第一出浆孔(61)、每段规格乙的中空注浆管上的第二出浆孔(71)一致，注浆器(5)另一端由管路(8)经压力表(3)、流量计(4)和注浆泵(2)相连；
所述升降抓料组件(12)包括升降板(121)，升降板(121)与电动葫芦(112)的吊绳固定连接，升降板(121)下方设有轴向分布的从动组件(122)和动力组件(123)，从动组件(122)包括第一支架(1221)，第一支架(1221)上端与升降板(121)固定连接，第一支架(1221)内设有转动连接的第一转动架(1222)，动力组件(123)包括第二支架(1231)，第二支架(1231)上端与升降板(121)固定连接，第二支架(1231)内设有转动连接的第二转动架(1232)、第三转动架(1233)，第三转动架(1233)上设有固定连接的第一液压杆(1234)，第一液压杆(1234)伸缩端设有固定连接的推动块(1235)，推动块(1235)与第二转动架(1232)转动连接，第一转动架(1222)与第二转动架(1232)之间设有固定连接的活动杆(124)；
所述活动杆(124)内阵列分布有滑动配合的第一扎杆(125)和固定连接的L型抓杆(126)，第一扎杆(125)上设有阵列分布的第一挡板(1251)，第一挡板(1251)与活动杆(124)之间均设有第一弹簧(1252)，L型抓杆(126)上设有固定连接的第二挡板(1261)和滑动配合的第三挡板(1262)，第二挡板(1261)与第三挡板(1262)之间均设有第二弹簧(1263)，第三挡板(1262)侧面设有阵列分布的安装块(1264)，安装块(1264)内均设有第二扎杆(127)。
2.根据权利要求1所述的一种松软煤层工作面分段注浆系统,其特征在于，所述破袋组件(13)包括进料架(131)，进料架(131)内设有倾斜的内壁(1311)和出料口(1312)，出料口(1312)外侧设有固定连接的辅助板(1313)，进料架(131)一侧设有转动连接的双向丝杆(132)，双向丝杆(132)一端设有电机(1321)，双向丝杆(132)上设有螺纹配合的两组丝杆滑块(1322)，进料架(131)另一侧设有固定连接的滑轨(133)，滑轨(133)上设有滑动配合的两组滑块(1331)，丝杆滑块(1322)和滑块(1331)上设有固定连接的横移杆(134)，横移杆(134)上设有倾斜的导料边(1341)，横移杆(134)中心处设有破刀(1342)。
3.根据权利要求2所述的一种松软煤层工作面分段注浆系统,其特征在于，所述进料架(131)下方设有进料组件(14)，进料组件(14)包括震动桶(141)，震动桶(141)外侧设有轴向分布的第一侧架(142)和第二侧架(144)，第一侧架(142)下方均设有固定连接的第三弹簧(143)，第二侧架(144)下方设有固定连接的第二液压杆(145)和导向杆(146)，第二液压杆(145)伸缩端与辅助板(1313)固定连接，导向杆(146)与辅助板(1313)滑动配合，震动桶(141)下方设有第三支架(147)，第三弹簧(143)下端与第三支架(147)固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种松软煤层工作面分段注浆系统,其特征在于，所述第三支架(147)内设有搅拌桶(15)，搅拌桶(15)上端设有入料管(151)，入料管(151)与震动桶(141)下端通过软管连接，入料管(151)内设有转动密封的封板(152)，封板(152)内设有固定贯穿的转动把手(1521)，通过转动把手(1521)带动封板(152)转动，从而对入料管(151)进行密封和开启，搅拌桶(15)上端设有阵列分布的辅助入料管(153)，搅拌桶(15)下侧面设有出料管(154)。
5.根据权利要求4所述的一种松软煤层工作面分段注浆系统的超前注浆方法，其特征在于，所述超前注浆方法包括以下步骤：
步骤一：打孔并安装注浆管；
在工作面回风巷和运输巷向煤壁内部打钻孔(9)，钻孔(9)的深度为工作面宽度的一半，钻孔(9)的高度为0.75倍回风巷或运输巷的高度，钻孔(9)的角度与煤层倾向一致，同一巷道相邻两个钻孔(9)的间距为5m，两个巷道的钻孔(9)交错布置，然后将规格甲的中空注浆管(6)先插入钻孔，再将多段规格乙的中空注浆管(7)依次插入，相邻两段通过内、外螺纹连接，最后一段规格乙的中空注浆管漏出巷道壁的长度超过0.2m，多余部分用工具锯断，规格甲的中空注浆管和规格乙的中空注浆管安装完毕后采用快硬水泥药卷进行封孔；
步骤二：确定超前注浆时机；
超前注浆位置与工作面煤壁之间的距离s可通过下式确定：
式中：h1为工作面开采高度；f为煤层与顶板接触面的摩擦系数；α为煤体内摩擦角；K为超前支承压力峰值集中系数；T为煤体自撑力；γ为上覆岩层的体积力；h2为煤层埋深；
步骤三：进行深孔分段注浆；
将上料搅拌组件(1)、注浆泵(2)、压力表(3)、流量计(4)、注浆器(5)依次连接，然后将注浆器(5)先塞入阵列分布的规格乙的中空注浆管(7)，最后进入规格甲的中空注浆管(6)，注浆器(5)的凸起结构(52)嵌入规格甲的中空注浆管(6)的第一直凹槽(63)或规格乙的中空注浆管(7)的第二直凹槽(73)内，并向深处移动，当凸起结构(52)移动至第一环形凹槽(64)或第二环形凹槽(74)处时，将注浆器(5)旋转90度，注浆器上的第三出浆孔(51)和规格甲的中空注浆管(6)上的第一出浆孔(61)或规格乙的中空注浆管(7)上的第二出浆孔(71)吻合，开启注浆泵(2)进行注浆，注浆停止后，第一阻浆装置(62)或第二阻浆装置(72)会再次闭合以防止浆液回流至规格甲的中空注浆管(6)、规格乙的中空注浆管(7)内，注浆过程中设定单次注浆量为Q，注浆期间流量计读数不发生变化，说明该处已注满，随即停止注浆，将注浆器(5)反方向旋转90度，继续向深处移动注浆器(5)，当凸起结构(52)移动到下一段规格甲的中空注浆管(6)的第一环形凹槽(64)或规格乙的中空注浆管(7)的第二环形凹槽(74)处时，重复上述步骤三操作进行分段注浆，在某段向煤层中注入注浆量为Q的浆液后，流量计读数始终在增加，说明该段煤层裂隙过大，停止该段的注浆，并对该注浆位置进行标记，然后对下一阶段进行注浆，直至完成整个注浆管的注浆；
步骤四：部分位置进行复注；
待浆液初凝后，对上一步中未注满的位置进行复注，单次注浆量仍为Q，若还未注满，则再次待浆液初凝后按照上述步骤三继续复注，直至注满；
步骤五：下一个注浆管的注浆；
完成某一注浆管的注浆后，随着煤层的开采，继续按照上述步骤三完成下一个注浆管的注浆工作。
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