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[摘 要]煤矿防尘是保证生产安全和职工健康必不可少的措施，而煤层注水则是从源头上控制煤尘产生的有效方法。某煤矿尝试着在软煤层工作面进行注水试验，主要以动压水钻孔注水。通过研究发现，通过注水操作之后，该工作面呼吸性粉尘与全尘都有了非常明显的减小，减小幅度依次是80.0%与82.7%，在实践中取得非常明显的降尘效果。
[关键词]注水降尘；软煤层；试验；效果
中图分类号：TD713.+33 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）01-0385-01
某煤矿通过引入ZH1600/16/24Z型整体顶梁组合悬移液压支架开采技术，能够使矿井工效与产能明显提升，明显缩减材料消耗成本以及劳动强度，但是却伴随形成许多煤尘，对相关人员的健康产生非常严重的损害，就那些高瓦斯矿井来说，相对较高浓度的粉尘将使瓦斯爆炸极限减小，进而使安全隐患有所提高。现阶段，业界用来处理煤矿煤尘的技术大体上涉及到煤层注水与喷雾降尘两个技术手段。截止现在，在矿区之中，煤层注水的方式非常普及，同时具有非常不错的实践效果。
一、工作面基本情况
我们研究的工作面位于矿井东南部，该工作面北部为矿井采空区，南部为矿井南部边界。这一个工作面的走向长大约是320米，倾斜长大约是80米，该工作面地质构造为单斜构造，煤层走向为70°-80°，倾向160°-170°，倾角10°-25°，工作面范围内无断层，但沿煤层走向有小褶皱构造，对回采影响不大，二1煤产状平缓，变化幅度较小，该工作面范围内，煤层平均厚度6-23m，煤层结构简单，°；这一个煤层属于软煤层，其硬度处于以下范围：，是一个非常具有代表性的，软煤层工作面。煤层老顶为大占砂岩（sd），伪顶为黑砂质泥岩或泥岩。二1煤层底板为黑色泥岩或砂质泥岩。矿井东部煤层厚度较大，多为11.0m以上，仅3孔厚度小于5.0m，煤层稳定程度属于较稳定煤层，应属Ⅰ类（Ⅰd）。按照优先试验可以得知，这一工作面原生水分含量是1.83%，具有相对较好的稳定性，没有自燃倾向。
二、煤壁注水降尘的工作原理
煤层注水是回采工作面最重要的降尘措施之一，在回采前超前在煤层中打若干钻孔，通过钻孔注入压力水，使其渗入煤体内部，增加煤的水分，能够从根本上对煤尘进行治理，长期以来，煤层注水降尘始终属于该领域专家探讨的一个热点课题，历经长时间的探讨，业界已经对其基本工作尘原理达成共识。简单来说，其大致原理如下所示：
（一）高压水到达煤层裂隙以后，会提前湿润其中的粉尘，这样它在破落的过程中就丧失了原有的飞扬性能； （二）水顺着裂隙流道煤层深处，填充于煤体的每一个空隙之中，这样就能够把那些破碎的煤块包裹起来，形成一层水膜，使得煤块破落的时候形成的粉尘明显降低； （三）水湿润煤体之后，能够明显提高其粘度与塑性，同时脆性将有所降低，使得煤体破碎为粉粒的概率减小，最终能够真正降低粉尘的形成。
因此，利用这种方式能够使煤体粘度与湿润度提高，同时能够减小破碎时形成的粉煤量，最终实现矿井的降尘。
三、选择注水方案
（一）确定相关参数工作面开采二1煤层，该区域次生裂隙发育，煤体透水性差，生产中煤炭呈粉状产出，因此采用在煤壁卸压带进行浅孔动压注水的方式进行煤壁注水，注水区透水性变强，有利于充分湿润煤体，减少煤煤尘产生，改善工作面的工作环境。
1、注水方式及参数
（1）钻孔直径：钻孔直径42mm。（2）钻孔长度：注水钻孔长度6m；（3）封孔长度：封孔长度为1.0 m。（4）钻孔间距：6 m。（5）钻孔位置及倾角：注水前应先确定注水孔的位置，注水孔应布置在煤层底板以上1.0m处，倾角+10°～15°；（6）封孔方式：采用封孔器封孔。（7）注水压力：7-10MPa。（8）注水时间：每孔注水时间为20～30分钟，待注水孔的附近孔有渗水后，即可终止该孔注水，转入下个孔注水。
2、注水设备
选择合适的注水设备
（1）钻机：其必须具备相应的钻孔能力，此处我们主要使用ZQHS-30＼2.5型自动手持式钻机。（2）封孔器：此处选择橡胶封孔器，其长度与外径分别为1000mm，42mm。（3）注水管：主要选择16高压胶管钢管。（4）注水封孔器：该设备是从国外引进的，为Bimbarl型（）。（5）液压泵：我们使用的泵是BRW125/31.5型乳化泵，其压力能够按照具体情况进行调节，其额定流量是125L/min。（6）别的设备，主要是涉及到注水表、罗盘仪、高压胶管等等.
3、浅孔动压注水方法
（1）注水全部工序在准备班进行。（2）人员配备为2人。（3）注水时压力要求逐步升高，煤壁发现“汗珠”和孔内向外溢水时，则停止注水，转入下一个孔注水。
四、注水流程
结束注水钻孔步骤之后，接着进行单孔注水。利用工作面液压泵站水，用￠16mm高压胶管连接到封孔器尾部，选择单孔注水，在注水过程中，其详细工艺见下文所示：根据设计方案将注水管路连好，然后将与工作面相连的液压管打开，实施动压注水，当其满足设计标准的时候，同时钻孔附近煤壁渗水均匀的时候才能够完成注水。考虑到这一个煤层非常容易破碎，过去在实践中经常出现封孔问题。所以我们选择国外进口的封孔器（型），其具有非常不错的性能，为充分确保封孔质量，必须打扫干净钻孔煤屑，可选用￠4mm无缝钢管连接压风管进行清孔工作，选择科学合理的策略来确保当动压管道冒漏的时候不会妨碍封孔器膨胀。
五、工作面注水除尘效果
（一）湿润效果
在这里，因选择全长注水，所以我们于工作面上段出口位置往下间隔二十米设置测站1个，此处总共布设测站四个。于每一个测站离底板1.0 m，1.6 m 和2.0 m位置通过掏槽法取煤样三个，其大小是，然后利用油布将其包好，送去测量其含水量大小。通过研究可以发现：
第一，湿润度与注水钻孔距离两者呈一定的反比，钻孔的近端和两个钻孔中间位置具有最大的湿润度，钻孔的远端距离湿润度较小。第二，注水效果明显改观，研究发现，我们取得煤样含水量都提高，提高幅度都在1%以上，因此这一个钻孔设计的相对科学有效，可以充分确保煤体湿润，使之失去飞扬能力。第三，钻孔上部煤体比下部具有相对较好的湿润效果，究其根源，由于矿区属于典型的豫西“三软煤层”，工作面顶板围岩状况相对较差，上覆岩层的压力和超前支承压力非常易于导致煤壁变软，进而使得裂隙数量增加，上方煤体裂隙数目一般比下部多，高压水非常易于在上部移动，所以上方具有相对较好的湿润效果。
（二）降低煤尘效果分析
通过测量回风巷与工作面煤尘含量，我们可以发现：
第一，破煤、落煤、移架等各个环节中的呼吸性粉尘与全尘含量都和钻孔部位存在紧密的联系，两者成正比，距钻孔愈近，浓度愈小，暗示着钻孔附近一般具有相对较高的湿润性程度。第二，我们还测量了风巷呼吸性粉尘浓度，研究发现，经由钻孔注水处理以后，粉尘形成明显减少，这属于该方法的其中一个优势，能够明显改善煤矿作业环境，降低矿井粉尘对井下人员的身体损害。第三，和注水之前进行对比来说，注水后每一个环节的降尘率明显提高，其中，呼吸性粉尘含量减小到3.0，減小幅度达到80.0%，工作面全尘含量减小到7.8，减小幅度达到82.7%。
六、结束语
通过以上的实践得出，煤层注水是减少采煤工作面粉尘产量的最根本、最有效的措施。某矿在实践中主要是将动压水当水源，利用工作面的液压系统，在很大程度上精简了注水流程，同时引入进口的封口器，使得注水效果大幅提升。通过实践可以发现，动压水注水效果比静压水注水效果更好，通过煤层注水，能够取得非常不错的湿润效果，同时粉尘消除效果非常明显，其含量明显减小，从根本上改变了煤矿井下的作业环境，保护职工的身体健康，为打造本质安全型矿井奠定了坚实的基础。
[关键词]注水降尘；软煤层；试验；效果
中图分类号：TD713.+33 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）01-0385-01
某煤矿通过引入ZH1600/16/24Z型整体顶梁组合悬移液压支架开采技术，能够使矿井工效与产能明显提升，明显缩减材料消耗成本以及劳动强度，但是却伴随形成许多煤尘，对相关人员的健康产生非常严重的损害，就那些高瓦斯矿井来说，相对较高浓度的粉尘将使瓦斯爆炸极限减小，进而使安全隐患有所提高。现阶段，业界用来处理煤矿煤尘的技术大体上涉及到煤层注水与喷雾降尘两个技术手段。截止现在，在矿区之中，煤层注水的方式非常普及，同时具有非常不错的实践效果。
一、工作面基本情况
我们研究的工作面位于矿井东南部，该工作面北部为矿井采空区，南部为矿井南部边界。这一个工作面的走向长大约是320米，倾斜长大约是80米，该工作面地质构造为单斜构造，煤层走向为70°-80°，倾向160°-170°，倾角10°-25°，工作面范围内无断层，但沿煤层走向有小褶皱构造，对回采影响不大，二1煤产状平缓，变化幅度较小，该工作面范围内，煤层平均厚度6-23m，煤层结构简单，°；这一个煤层属于软煤层，其硬度处于以下范围：，是一个非常具有代表性的，软煤层工作面。煤层老顶为大占砂岩（sd），伪顶为黑砂质泥岩或泥岩。二1煤层底板为黑色泥岩或砂质泥岩。矿井东部煤层厚度较大，多为11.0m以上，仅3孔厚度小于5.0m，煤层稳定程度属于较稳定煤层，应属Ⅰ类（Ⅰd）。按照优先试验可以得知，这一工作面原生水分含量是1.83%，具有相对较好的稳定性，没有自燃倾向。
二、煤壁注水降尘的工作原理
煤层注水是回采工作面最重要的降尘措施之一，在回采前超前在煤层中打若干钻孔，通过钻孔注入压力水，使其渗入煤体内部，增加煤的水分，能够从根本上对煤尘进行治理，长期以来，煤层注水降尘始终属于该领域专家探讨的一个热点课题，历经长时间的探讨，业界已经对其基本工作尘原理达成共识。简单来说，其大致原理如下所示：
（一）高压水到达煤层裂隙以后，会提前湿润其中的粉尘，这样它在破落的过程中就丧失了原有的飞扬性能； （二）水顺着裂隙流道煤层深处，填充于煤体的每一个空隙之中，这样就能够把那些破碎的煤块包裹起来，形成一层水膜，使得煤块破落的时候形成的粉尘明显降低； （三）水湿润煤体之后，能够明显提高其粘度与塑性，同时脆性将有所降低，使得煤体破碎为粉粒的概率减小，最终能够真正降低粉尘的形成。
因此，利用这种方式能够使煤体粘度与湿润度提高，同时能够减小破碎时形成的粉煤量，最终实现矿井的降尘。
三、选择注水方案
（一）确定相关参数工作面开采二1煤层，该区域次生裂隙发育，煤体透水性差，生产中煤炭呈粉状产出，因此采用在煤壁卸压带进行浅孔动压注水的方式进行煤壁注水，注水区透水性变强，有利于充分湿润煤体，减少煤煤尘产生，改善工作面的工作环境。
1、注水方式及参数
（1）钻孔直径：钻孔直径42mm。（2）钻孔长度：注水钻孔长度6m；（3）封孔长度：封孔长度为1.0 m。（4）钻孔间距：6 m。（5）钻孔位置及倾角：注水前应先确定注水孔的位置，注水孔应布置在煤层底板以上1.0m处，倾角+10°～15°；（6）封孔方式：采用封孔器封孔。（7）注水压力：7-10MPa。（8）注水时间：每孔注水时间为20～30分钟，待注水孔的附近孔有渗水后，即可终止该孔注水，转入下个孔注水。
2、注水设备
选择合适的注水设备
（1）钻机：其必须具备相应的钻孔能力，此处我们主要使用ZQHS-30＼2.5型自动手持式钻机。（2）封孔器：此处选择橡胶封孔器，其长度与外径分别为1000mm，42mm。（3）注水管：主要选择16高压胶管钢管。（4）注水封孔器：该设备是从国外引进的，为Bimbarl型（）。（5）液压泵：我们使用的泵是BRW125/31.5型乳化泵，其压力能够按照具体情况进行调节，其额定流量是125L/min。（6）别的设备，主要是涉及到注水表、罗盘仪、高压胶管等等.
3、浅孔动压注水方法
（1）注水全部工序在准备班进行。（2）人员配备为2人。（3）注水时压力要求逐步升高，煤壁发现“汗珠”和孔内向外溢水时，则停止注水，转入下一个孔注水。
四、注水流程
结束注水钻孔步骤之后，接着进行单孔注水。利用工作面液压泵站水，用￠16mm高压胶管连接到封孔器尾部，选择单孔注水，在注水过程中，其详细工艺见下文所示：根据设计方案将注水管路连好，然后将与工作面相连的液压管打开，实施动压注水，当其满足设计标准的时候，同时钻孔附近煤壁渗水均匀的时候才能够完成注水。考虑到这一个煤层非常容易破碎，过去在实践中经常出现封孔问题。所以我们选择国外进口的封孔器（型），其具有非常不错的性能，为充分确保封孔质量，必须打扫干净钻孔煤屑，可选用￠4mm无缝钢管连接压风管进行清孔工作，选择科学合理的策略来确保当动压管道冒漏的时候不会妨碍封孔器膨胀。
五、工作面注水除尘效果
（一）湿润效果
在这里，因选择全长注水，所以我们于工作面上段出口位置往下间隔二十米设置测站1个，此处总共布设测站四个。于每一个测站离底板1.0 m，1.6 m 和2.0 m位置通过掏槽法取煤样三个，其大小是，然后利用油布将其包好，送去测量其含水量大小。通过研究可以发现：
第一，湿润度与注水钻孔距离两者呈一定的反比，钻孔的近端和两个钻孔中间位置具有最大的湿润度，钻孔的远端距离湿润度较小。第二，注水效果明显改观，研究发现，我们取得煤样含水量都提高，提高幅度都在1%以上，因此这一个钻孔设计的相对科学有效，可以充分确保煤体湿润，使之失去飞扬能力。第三，钻孔上部煤体比下部具有相对较好的湿润效果，究其根源，由于矿区属于典型的豫西“三软煤层”，工作面顶板围岩状况相对较差，上覆岩层的压力和超前支承压力非常易于导致煤壁变软，进而使得裂隙数量增加，上方煤体裂隙数目一般比下部多，高压水非常易于在上部移动，所以上方具有相对较好的湿润效果。
（二）降低煤尘效果分析
通过测量回风巷与工作面煤尘含量，我们可以发现：
第一，破煤、落煤、移架等各个环节中的呼吸性粉尘与全尘含量都和钻孔部位存在紧密的联系，两者成正比，距钻孔愈近，浓度愈小，暗示着钻孔附近一般具有相对较高的湿润性程度。第二，我们还测量了风巷呼吸性粉尘浓度，研究发现，经由钻孔注水处理以后，粉尘形成明显减少，这属于该方法的其中一个优势，能够明显改善煤矿作业环境，降低矿井粉尘对井下人员的身体损害。第三，和注水之前进行对比来说，注水后每一个环节的降尘率明显提高，其中，呼吸性粉尘含量减小到3.0，減小幅度达到80.0%，工作面全尘含量减小到7.8，减小幅度达到82.7%。
六、结束语
通过以上的实践得出，煤层注水是减少采煤工作面粉尘产量的最根本、最有效的措施。某矿在实践中主要是将动压水当水源，利用工作面的液压系统，在很大程度上精简了注水流程，同时引入进口的封口器，使得注水效果大幅提升。通过实践可以发现，动压水注水效果比静压水注水效果更好，通过煤层注水，能够取得非常不错的湿润效果，同时粉尘消除效果非常明显，其含量明显减小，从根本上改变了煤矿井下的作业环境，保护职工的身体健康，为打造本质安全型矿井奠定了坚实的基础。