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[摘 要]：分析了煤层注水过程中水在煤体中的运动过程，阐明了煤层注水降尘的润湿机理，通过煤层注水封孔方法的研究，进一步提出掘进工作面煤层注水技术，该技术在新汶矿业集团公司翟镇煤矿进行试验取得了良好的效果，封孔工艺简单、降尘效果显著。
[关键词]：掘进工作面 煤层注水 封孔技术 降尘
1. 概述
矿井开采过程中各个生产工序都会产生大量粉尘，在无防尘措施的条件下，爆破作业时掘进工作面空气中的粉尘浓度达300～500mg/m3，而在综掘机割煤时掘进工作面空气中的粉尘浓度更高，达到1000～2000 mg/ m3，在采取综合防尘措施以后，掘进工作面的粉尘浓度有了大幅度地降低，炮掘工作面由原来的300～500 mg/ m3降到20～36 mg/ m3，综掘工作面的粉尘浓度由原来的1000～2000 mg/ m3降到300～400 mg/ m3，但是仍然远远超过《煤矿安全规程》规定，严重影响了职工的身体健康，职工长期工作在高粉尘浓度的作业环境中，容易导致煤矽肺病，据煤矿统计资料表明平均年死于尘肺病者比同期井下工人伤亡人数高一倍左右；另外，翟镇煤矿各煤层的爆炸指数都很高，达到36.2-41.2%，具有很强的爆炸性，严重威协矿井的安全生产。为此，必须采取一切措施，用来有效控制粉尘的产生、扩散和飞扬，降低巷道风流中的粉尘浓度，以保证井下作业环境的卫生条件，保障工人的身体健康，促进矿井的安全生产。
2 . 煤层注水研究
2.1 煤层注水的降尘原理
煤层注水是防治粉尘的根本性措施，利用水的压力通过钻孔把水注入到即将掘进的煤层中，使煤体预先湿润，即在煤层未开采之前打若干孔，通过钻孔注入高压水，使其渗入煤体的内部增加煤层的水份，以减少开采时煤尘的产生量。煤层注水减尘的实质是：
⑴高压水进入煤体以后，首先沿较大的裂隙以较快的流速，逐渐包围被裂隙所分割的煤体；然后再以较低的流速进入各种细微孔隙之中。
⑵水在煤体中的运动，主要是靠注水压力和毛细管力的作用，来克服裂隙面的阻力、孔隙通道的阻力及煤层的瓦斯压力。
2.2 煤层注水的减尘作用
高压水进入煤体后的减尘作用表现在以下三个方面：
⑴煤体内的裂隙中存在着原生煤尘，高压水进入煤体后，可将原生煤尘湿润，使其在破碎时失去飞扬的能力，从而有效地消除这一尘源。
⑵高压水进入煤体的内部使之均匀湿润。当煤体受到破碎时，绝大多数的破碎面均有水存在，从而消除了细粒煤尘的飞扬，预防了浮尘的产生。
⑶水的湿润作用使煤体塑性增强，脆性减弱，改变了煤体的物理力学性质。当煤体受外力作用被破碎时，脆性破碎变为塑性形变，因而大量减少煤体被破碎为尘粒的可能性，降低了煤尘的产尘量。
2.3 掘进工作面煤层注水
封孔技术在煤层注水时非常关键，如果封孔质量达不到要求，煤层注水将无法实施，在采煤工作面进行煤层注水时广泛应用的封孔技术主要有两种：一种是水泥沙浆封孔，另一种是封孔器封孔。在掘进工作面中进行煤层注水时，水泥沙浆封孔根本无法实施，经过论证，封孔器封孔用于掘进工作面注水既方便，又简单可行。
利用封孔器封孔技术，翟镇煤矿进行了多次掘进工作面煤层注水试验：在掘进工作面爆破前或综掘机掘进前，根据掘进工作面的煤层厚度，先打好2～3个注水孔，利用施工地点的高压防尘水进行注水，取得了良好的降尘效果，目前該矿已在所有掘进工作面进行了推广应用。
3. 注水工艺
⑴打眼方法及钻孔布置：采用风钻或风煤钻配φ42mm钻头进行湿式打眼，眼深为循环进尺加深200mm。根据煤层厚度，掘进工作面一般布置2-4个注水孔，
如图1所示。
⑵注水方法：用φ38mm×600mm的封孔器封孔，利用施工地点的防尘水进行高压注水，用多个封孔器同时注水，如图2所示。
⑶注水时间：先在掘进工作面打好注水孔，然后再打炮眼（可与注水同时进行），爆破前停止注水，并取出封孔器。
4 . 注水效果
通过对煤层进行注水，平均每个掘进循环注入水量136.5L，可使欲掘煤层的水份增加1%以上。
⑴炮掘工作面
对煤层进行注水后，粉尘浓度平均降至15.26 mg/m3，降尘率为53.49%。（炮掘工作面降尘情况见下表）
⑵综掘工作面
在综掘工作面用好超前支护后，先打注水孔进行注水，然后再进行其它工序，直至综掘机再次割煤。在煤层注水时，由于综掘工作面无其它导通孔，注水效果更好，降尘率更高，综掘机割煤时的粉尘浓度由原来的319 mg/m3降至109.4 mg/m3，降尘率达到65.71%。（综掘工作面降尘情况见下表）
5. 结论
通过对煤层进行高压快速注水技术的应用，起到了非常显著的降尘效果，炮掘工作面注水后比注水前降尘率提高了53%；综掘工作面注水后比注水前降尘率提高了65%，充分体现了煤层快速注水在矿井降尘措施中发挥了重要作用，并且高压快速注水还能够有效地预防冲击地压的发生，值得推广。
[关键词]：掘进工作面 煤层注水 封孔技术 降尘
1. 概述
矿井开采过程中各个生产工序都会产生大量粉尘，在无防尘措施的条件下，爆破作业时掘进工作面空气中的粉尘浓度达300～500mg/m3，而在综掘机割煤时掘进工作面空气中的粉尘浓度更高，达到1000～2000 mg/ m3，在采取综合防尘措施以后，掘进工作面的粉尘浓度有了大幅度地降低，炮掘工作面由原来的300～500 mg/ m3降到20～36 mg/ m3，综掘工作面的粉尘浓度由原来的1000～2000 mg/ m3降到300～400 mg/ m3，但是仍然远远超过《煤矿安全规程》规定，严重影响了职工的身体健康，职工长期工作在高粉尘浓度的作业环境中，容易导致煤矽肺病，据煤矿统计资料表明平均年死于尘肺病者比同期井下工人伤亡人数高一倍左右；另外，翟镇煤矿各煤层的爆炸指数都很高，达到36.2-41.2%，具有很强的爆炸性，严重威协矿井的安全生产。为此，必须采取一切措施，用来有效控制粉尘的产生、扩散和飞扬，降低巷道风流中的粉尘浓度，以保证井下作业环境的卫生条件，保障工人的身体健康，促进矿井的安全生产。
2 . 煤层注水研究
2.1 煤层注水的降尘原理
煤层注水是防治粉尘的根本性措施，利用水的压力通过钻孔把水注入到即将掘进的煤层中，使煤体预先湿润，即在煤层未开采之前打若干孔，通过钻孔注入高压水，使其渗入煤体的内部增加煤层的水份，以减少开采时煤尘的产生量。煤层注水减尘的实质是：
⑴高压水进入煤体以后，首先沿较大的裂隙以较快的流速，逐渐包围被裂隙所分割的煤体；然后再以较低的流速进入各种细微孔隙之中。
⑵水在煤体中的运动，主要是靠注水压力和毛细管力的作用，来克服裂隙面的阻力、孔隙通道的阻力及煤层的瓦斯压力。
2.2 煤层注水的减尘作用
高压水进入煤体后的减尘作用表现在以下三个方面：
⑴煤体内的裂隙中存在着原生煤尘，高压水进入煤体后，可将原生煤尘湿润，使其在破碎时失去飞扬的能力，从而有效地消除这一尘源。
⑵高压水进入煤体的内部使之均匀湿润。当煤体受到破碎时，绝大多数的破碎面均有水存在，从而消除了细粒煤尘的飞扬，预防了浮尘的产生。
⑶水的湿润作用使煤体塑性增强，脆性减弱，改变了煤体的物理力学性质。当煤体受外力作用被破碎时，脆性破碎变为塑性形变，因而大量减少煤体被破碎为尘粒的可能性，降低了煤尘的产尘量。
2.3 掘进工作面煤层注水
封孔技术在煤层注水时非常关键，如果封孔质量达不到要求，煤层注水将无法实施，在采煤工作面进行煤层注水时广泛应用的封孔技术主要有两种：一种是水泥沙浆封孔，另一种是封孔器封孔。在掘进工作面中进行煤层注水时，水泥沙浆封孔根本无法实施，经过论证，封孔器封孔用于掘进工作面注水既方便，又简单可行。
利用封孔器封孔技术，翟镇煤矿进行了多次掘进工作面煤层注水试验：在掘进工作面爆破前或综掘机掘进前，根据掘进工作面的煤层厚度，先打好2～3个注水孔，利用施工地点的高压防尘水进行注水，取得了良好的降尘效果，目前該矿已在所有掘进工作面进行了推广应用。
3. 注水工艺
⑴打眼方法及钻孔布置：采用风钻或风煤钻配φ42mm钻头进行湿式打眼，眼深为循环进尺加深200mm。根据煤层厚度，掘进工作面一般布置2-4个注水孔，
如图1所示。
⑵注水方法：用φ38mm×600mm的封孔器封孔，利用施工地点的防尘水进行高压注水，用多个封孔器同时注水，如图2所示。
⑶注水时间：先在掘进工作面打好注水孔，然后再打炮眼（可与注水同时进行），爆破前停止注水，并取出封孔器。
4 . 注水效果
通过对煤层进行注水，平均每个掘进循环注入水量136.5L，可使欲掘煤层的水份增加1%以上。
⑴炮掘工作面
对煤层进行注水后，粉尘浓度平均降至15.26 mg/m3，降尘率为53.49%。（炮掘工作面降尘情况见下表）
⑵综掘工作面
在综掘工作面用好超前支护后，先打注水孔进行注水，然后再进行其它工序，直至综掘机再次割煤。在煤层注水时，由于综掘工作面无其它导通孔，注水效果更好，降尘率更高，综掘机割煤时的粉尘浓度由原来的319 mg/m3降至109.4 mg/m3，降尘率达到65.71%。（综掘工作面降尘情况见下表）
5. 结论
通过对煤层进行高压快速注水技术的应用，起到了非常显著的降尘效果，炮掘工作面注水后比注水前降尘率提高了53%；综掘工作面注水后比注水前降尘率提高了65%，充分体现了煤层快速注水在矿井降尘措施中发挥了重要作用，并且高压快速注水还能够有效地预防冲击地压的发生，值得推广。