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[摘 要]文章从设备、工艺方法和应用效果方面介绍了煤层注水工艺在岱庄煤矿中厚煤层的应用实践。该技术工艺经过现场实际应用取得了良好的效果，有效降低了的综采工作面产尘率，改善了井下劳动作业环境。
[关键词]煤层注水；减尘；工艺
中图分类号：P618.11 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）30-0375-01
前言
综采工作面由于机械化生产，大功率采煤机强力采割煤、岩，其产尘量就特别大。产生的煤尘有利于空气中，随着工作面通风自由流动，会给作业人员的身体健康带来严重危害。达到一定条件，甚至会引起煤尘爆炸，给矿井的安全生产带来威胁。为了降低工作面粉尘浓度，我矿采取了一些的措施，例如采煤机内外喷雾、架间光控喷雾等降尘措施，取得了一定的效果。但是，单一的降尘并不能达到综合防尘的目的，为此，我矿从减少煤尘产生率方面入手，进行了煤层注水工艺在中厚煤层综采工作面的应用与实践。
1、煤层注水减尘原理
（1）湿润煤体的原生煤尘。水进入煤体裂隙后，可将其中的原生煤尘在煤体未破碎前预先润湿，使其失去飞扬能力，从而有效减弱尘源。
（2）有效包裹煤体的每一部分 水进入煤体各类裂隙 孔隙和层理之中，不仅在较大的构造裂隙 层理和节理中有水存在，而且在极微小的孔隙内部，都有水的注入，这样就使整个煤体被水有效地包裹起来，当煤体由于开采而受到破碎时，减少浮游煤尘产生。
（3）改变了煤体的物理力学性质，渗入煤的孔隙中增加煤的水分和尘粒间的粘着力，并使煤体塑性增强、脆性减弱，当煤体受外力作用时 ， 许多脆性破碎变为塑性形变，大大减少煤体破碎为尘粒的可能性。
2、使用的设备
进行煤层注水所需的装备包括钻机设备和封孔设备，近些年随着科学技术的进步，各种系统装备技术趋于成熟，并不断根据现场需求进行技术更新产品开发 国内在煤层顺层钻孔方面已具有许多成功的经验。我矿采用的钻机设备为ZQJC-150/2.8型气动架柱式钻机，使用φ42mm钻杆配合φ42mm钻头，钻孔直径为42mm。该设备及配套工艺，有助于提高煤层钻孔的成孔率，该机为气缸顶紧，带有正反转，由马达带动齿条来进给和后退，大大降低了工人的劳动强度，操作简单、方便。
钻孔封孔是注水工艺技术中影响注水效果的一个重要环节，我矿采用的封孔设备是ZF-A16型封孔器，该设备由由高压膨胀胶管、内置安全阀、快速连接管件组成。结构简单，使用快速、简便、安全、可靠，并且可以反复使用多次，使用时将封孔器与井下静压水或高压水连接，封孔器插入需注水的煤层孔内，打开水路安全阀，当煤层注水封孔器，煤层注水注浆封孔器封孔水压达到 1Mpa 以上时，靠静压水或高压水压力将封器的胶管膨胀后封孔，而后注水，注水完毕后，打开控制水阀，可将管内水放出 ， 当封孔水压下降到0.5Mpa 以下时，封孔器即可恢复原状，然后将封孔器抽出，完成注水工作。
3、注水工艺及注水量
（1）注水系统布置
煤层注水采用静压注水，注水系统简单多孔注水，只需将每个孔中的注水管通过胶管和阀门连接在供水管路上可进行注水，为了记录每个钻孔的注水量和注水压力，可在胶管中间安装高压流量表和压力表。
（2）注水量
注水量是指自注水开始到终止单孔注入煤体的水量。注水量与煤层空隙率、注水压力、钻孔深度、钻孔间距、煤层厚度、煤层原生水分等多种因素有关。综合考虑以上因素，我矿采用下式计算注水量。
Q=K×M×J×L×ρ×δ
式中：Q：单孔注水量，m3；
K：修正系数，取K =1.2；
M：煤层厚度，m
J：钻孔间距，m；
L：钻孔长度，m；
ρ：煤的密度，t/m3；
δ：吨煤注水量，中厚煤层一般取0.015～0.03m3/t，本工作面取0.02m3/t。
4、在7313工作面的实际应用
（1）工作面地质概况
7313采煤工作面走向长度为1569m，倾向长度为42m，煤层平均厚度2.49m，煤层赋存稳定。
（2）煤层注水方法与参数
7313工作面倾向长度为42m，应采用单向平孔注水，故需采用在轨道顺槽施工注水孔进行注水的方式，长钻孔静压注水压力为2～4MPa。
①钻孔施工地点
第一个注水孔在轨道顺槽距工作面煤壁向外10m处，下一个钻孔位置则依据钻孔间距（10m）依次向外类推。
②钻孔直径
根据ZQJC-150/2.8型气动架柱式钻机，使用φ42mm钻杆配合φ42mm钻头，钻孔直径为42mm。
③钻孔间距
根据煤层的透水性、水向倾斜与走向渗透的差异性、煤层的厚度、煤层的硬度系数、倾角及封孔等综合因素的测试，确定该工作面的煤层注水湿润半径在12m左右，钻孔间距为10m。
④开孔位置
开孔位置应在底板以上1～1.5m处，钻孔垂直于顺槽。
⑤钻孔长度
根据每个钻孔长度不小于工作面宽度的2/3的原则，确定施工的每个钻孔长度应不小于28m。
⑥注水量
根据公式Q=K×M×J×L×ρ×δ，将以上数据带入单孔注水量Q=23m3。
5、注水前后效果比较
在7313采煤工作面实施了煤层注水后，对注水前后粉尘的浓度进行的对比如下表：
6、结论
（1）该煤层注水工艺及设备操作简单、方便、安全、可靠，人工劳动强度低，适于现场应用和推广。
（2）通过在7313采煤工作面现场实施可以看出，各采样地点全尘浓度、呼吸性粉尘浓度都有了不同程度的降低。对改善井下劳动作业环境，保障职工职业安全健康和防止煤尘爆炸事故具有重要的意义。
[关键词]煤层注水；减尘；工艺
中图分类号：P618.11 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）30-0375-01
前言
综采工作面由于机械化生产，大功率采煤机强力采割煤、岩，其产尘量就特别大。产生的煤尘有利于空气中，随着工作面通风自由流动，会给作业人员的身体健康带来严重危害。达到一定条件，甚至会引起煤尘爆炸，给矿井的安全生产带来威胁。为了降低工作面粉尘浓度，我矿采取了一些的措施，例如采煤机内外喷雾、架间光控喷雾等降尘措施，取得了一定的效果。但是，单一的降尘并不能达到综合防尘的目的，为此，我矿从减少煤尘产生率方面入手，进行了煤层注水工艺在中厚煤层综采工作面的应用与实践。
1、煤层注水减尘原理
（1）湿润煤体的原生煤尘。水进入煤体裂隙后，可将其中的原生煤尘在煤体未破碎前预先润湿，使其失去飞扬能力，从而有效减弱尘源。
（2）有效包裹煤体的每一部分 水进入煤体各类裂隙 孔隙和层理之中，不仅在较大的构造裂隙 层理和节理中有水存在，而且在极微小的孔隙内部，都有水的注入，这样就使整个煤体被水有效地包裹起来，当煤体由于开采而受到破碎时，减少浮游煤尘产生。
（3）改变了煤体的物理力学性质，渗入煤的孔隙中增加煤的水分和尘粒间的粘着力，并使煤体塑性增强、脆性减弱，当煤体受外力作用时 ， 许多脆性破碎变为塑性形变，大大减少煤体破碎为尘粒的可能性。
2、使用的设备
进行煤层注水所需的装备包括钻机设备和封孔设备，近些年随着科学技术的进步，各种系统装备技术趋于成熟，并不断根据现场需求进行技术更新产品开发 国内在煤层顺层钻孔方面已具有许多成功的经验。我矿采用的钻机设备为ZQJC-150/2.8型气动架柱式钻机，使用φ42mm钻杆配合φ42mm钻头，钻孔直径为42mm。该设备及配套工艺，有助于提高煤层钻孔的成孔率，该机为气缸顶紧，带有正反转，由马达带动齿条来进给和后退，大大降低了工人的劳动强度，操作简单、方便。
钻孔封孔是注水工艺技术中影响注水效果的一个重要环节，我矿采用的封孔设备是ZF-A16型封孔器，该设备由由高压膨胀胶管、内置安全阀、快速连接管件组成。结构简单，使用快速、简便、安全、可靠，并且可以反复使用多次，使用时将封孔器与井下静压水或高压水连接，封孔器插入需注水的煤层孔内，打开水路安全阀，当煤层注水封孔器，煤层注水注浆封孔器封孔水压达到 1Mpa 以上时，靠静压水或高压水压力将封器的胶管膨胀后封孔，而后注水，注水完毕后，打开控制水阀，可将管内水放出 ， 当封孔水压下降到0.5Mpa 以下时，封孔器即可恢复原状，然后将封孔器抽出，完成注水工作。
3、注水工艺及注水量
（1）注水系统布置
煤层注水采用静压注水，注水系统简单多孔注水，只需将每个孔中的注水管通过胶管和阀门连接在供水管路上可进行注水，为了记录每个钻孔的注水量和注水压力，可在胶管中间安装高压流量表和压力表。
（2）注水量
注水量是指自注水开始到终止单孔注入煤体的水量。注水量与煤层空隙率、注水压力、钻孔深度、钻孔间距、煤层厚度、煤层原生水分等多种因素有关。综合考虑以上因素，我矿采用下式计算注水量。
Q=K×M×J×L×ρ×δ
式中：Q：单孔注水量，m3；
K：修正系数，取K =1.2；
M：煤层厚度，m
J：钻孔间距，m；
L：钻孔长度，m；
ρ：煤的密度，t/m3；
δ：吨煤注水量，中厚煤层一般取0.015～0.03m3/t，本工作面取0.02m3/t。
4、在7313工作面的实际应用
（1）工作面地质概况
7313采煤工作面走向长度为1569m，倾向长度为42m，煤层平均厚度2.49m，煤层赋存稳定。
（2）煤层注水方法与参数
7313工作面倾向长度为42m，应采用单向平孔注水，故需采用在轨道顺槽施工注水孔进行注水的方式，长钻孔静压注水压力为2～4MPa。
①钻孔施工地点
第一个注水孔在轨道顺槽距工作面煤壁向外10m处，下一个钻孔位置则依据钻孔间距（10m）依次向外类推。
②钻孔直径
根据ZQJC-150/2.8型气动架柱式钻机，使用φ42mm钻杆配合φ42mm钻头，钻孔直径为42mm。
③钻孔间距
根据煤层的透水性、水向倾斜与走向渗透的差异性、煤层的厚度、煤层的硬度系数、倾角及封孔等综合因素的测试，确定该工作面的煤层注水湿润半径在12m左右，钻孔间距为10m。
④开孔位置
开孔位置应在底板以上1～1.5m处，钻孔垂直于顺槽。
⑤钻孔长度
根据每个钻孔长度不小于工作面宽度的2/3的原则，确定施工的每个钻孔长度应不小于28m。
⑥注水量
根据公式Q=K×M×J×L×ρ×δ，将以上数据带入单孔注水量Q=23m3。
5、注水前后效果比较
在7313采煤工作面实施了煤层注水后，对注水前后粉尘的浓度进行的对比如下表：
6、结论
（1）该煤层注水工艺及设备操作简单、方便、安全、可靠，人工劳动强度低，适于现场应用和推广。
（2）通过在7313采煤工作面现场实施可以看出，各采样地点全尘浓度、呼吸性粉尘浓度都有了不同程度的降低。对改善井下劳动作业环境，保障职工职业安全健康和防止煤尘爆炸事故具有重要的意义。