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摘要：煤层瓦斯是地质作用的产物，瓦斯的形成、运移、赋存和富集与地质条件密切相关，并受到地质条件的制约。影响瓦斯赋存的地质条件，主要有含煤岩系的沉积环境，岩性组合特征，煤层顶、底板岩性及其隔气、透气性能，煤的变质程度，区域地质构造，水文地质条件，岩浆作用，以及埋藏深度等。本文主要探讨三软煤层瓦斯的治理。采用科学的深孔注水与浅孔注水相结合的方式，增大供风量，松帮让压等行之有效的措施进行综合治理，消除了瓦斯隐患，确保了掘进施工的安全和进尺。
关键词：三软煤层；瓦斯；治理
随着煤矿开采技术的不断进步，特别是对重点开采技术的运用，使煤矿企业工作效率和安全生产水平得到较大的提升，并效促进了煤矿企业在新时期下的快速发展。但是，由于煤层瓦斯给矿采的安全带来诸多危险，瓦斯泄漏或爆炸，不但危险到矿工的生命和财产安全，而且对煤矿企业及社会经济建设也带来重创。因此，加强瓦斯治理，提高瓦斯治理技术是当前煤矿开采中的一项最为紧迫的任务。
一、煤矿瓦斯存在特征
瓦斯是煤矿在井下挖掘中所产生的有害气体的总称。它的产生和来源主要有四个方面：一是煤层和围岩之间存在自然释放到矿井中的气体；二是在矿井生产过程中所产生的气体。主要有爆破、内燃机运行时所产生的气体；三是来源于空气和煤、岩矿物、支架和其他一些材料之间通过运动或化学反应而产生的气体；四是放射性物质在脱变过程中所产生的气体，或者地下废水所放射出的含有氡、氦及一些有害气体。从四种情况看，尤其是第一种危害性更大，由于它来源于有机质在煤化过程中产生并赋予强烈的可燃性的气体，煤矿将此气体称之为有机源气体；所有火成岩侵入碳酸盐，一旦受热就会分解生成二氧化碳，并通过断层溢出到煤井中。煤矿瓦斯形成和产生的浓度是不同的，多数瓦斯是来源于煤层中的自然气体，而且危害最大的就是煤矿瓦斯中的甲烷，从本质上讲，煤矿瓦斯就是煤矿甲烷。甲烷是一种无色无味，是特别易燃易爆的气体，对人呼吸有强烈的危害，危害性相当于氮，很容易使人窒息。甲烷分子直径为0.41mm，其扩散速度是空气的1.34倍，涌向煤矿生产空间中的瓦斯能迅速扩散到矿井风流中。甲烷在巷道断面内的分布取决于巷道壁附近有无瓦斯涌出源。在通常情况下，由于甲烷具有强烈的扩散性，在融入空气后，就会均匀混合，而且不会因密度比客气轻而上漂浮、聚积。如果没有煤矿瓦斯出现时，大道小巷断面内甲烷的浓度是均匀分布的；当有煤矿瓦斯涌出时，甲烷的浓度就开始呈不均匀分布的情况，在有煤矿瓦斯大道小巷壁附近，甲烷就比较活跃，浓度也比较高。在煤矿的开采挖掘中，时常在巷道顶、底部、冒落区顶部、工作面及煤壁积存瓦斯，这些现象并不是由于甲烷的密度比空气小，而是说明这些地点有瓦斯源涌出。
二、煤矿巷道挖进中容易出现的安全问题
由于煤矿挖掘开采中瓦斯存在的特殊性，瓦斯成为煤矿企业生命和财产的最大危害之一。由于在挖采中，煤层的埋藏会变的越来越深，煤化的程度也就越来越高，随之而来煤层的透气性就越来越低，使吨煤瓦斯含量也随之增加。在挖进破煤与落煤时，就不可避免涌出大量瓦斯，严重时出现瓦斯浓度超限，危及生命。
由于三软煤层中的煤层顶板、煤质、低板均比较绵软，所以较容易出现片帮和冒顶。许多老矿井挖掘工作面煤层顶、低板都非常的绵软，而且多为较厚的灰质泥岩、砂质泥岩和炭质泥岩，并且煤层的埋藏深度比较深，矿山压力又越来越大，极容易造成巷道变形，出现片帮和冒顶，严重时给瓦斯抽放带来困难。三软煤层厚度和坡度变化较快，煤层赋存稳定性较差，均不利于安全产生，因此，解决煤矿挖掘开采的安全问题，是摆在煤矿企业工作、产生中的一项最重要的工作。
三、煤矿瓦斯安全治理措施
煤矿瓦斯治理，是煤矿企业的一项艰巨而持久的任务。要结合煤矿实际，优先采用区域瓦斯治理技术，煤层群条件下应优化开采程序，从设计源头上选择保护层，确保保护层开采和被保护层卸压瓦斯抽采工作的顺利进行；要突出防止危险发生能力，突出矿井的新水平、新采区应编制防突专项设计，防突专项设计与新水平、新采区设计一并编制；重点突出煤矿企业根据矿采区特点设计的“四个成套，三个超前”，突出开拓、准备、抽采、回采四大区域的系统成套，统一协调、科学管理；突出开拓区域超前准备区域、准备区域超前抽采区域、抽采区域超前回采区域的工作思路，要分别设计地面高、低浓度两套瓦斯抽采系统，系统设计能力要超过实际需要能力的2-3倍。其具体治理措施应从以下几个方面开展：
（一）对工作面煤层进行科学注水，构件系统完整的技术体系
对工作面煤层进行注水，是一种比较简单有效的煤矿瓦斯治理方法。在实际开采中，煤矿通常进行工作面煤层注水，由于水进入煤层后，会使煤层面发生变化，最明显的是水进入煤层会使工作面附近的煤体出现破碎，可使原始煤体快速湿润，短暂性改变煤的力学性质，增强煤体的可塑性和柔和性，改变了煤体的疏松度。
可大范围的减小煤体内部的应力集中和瓦斯扩散速度，使煤体应力变的均匀和缓和，应力峰值会转向煤体深处，降低产生面的应力集中系数，并且在挖掘中，确保煤体弹性改变速度放慢。与此同时，注水可以堵塞瓦斯流动的通道，将部分瓦斯向煤体内部挤压，不但提升了煤体的承受力，而且还降低了瓦斯破碎的概率。但是，对工作面煤层进行注水，也有其不利的一面，水注入煤体后，往往会造成瓦斯排放困难，因此，在煤层注水时不能盲目进行，要科学、合理注水，才能较好达到预期目的。
由于煤矿瓦斯治理是一项复杂的系统工程，因此需要一套完整的技术体系，主要要有先进适用的瓦斯治理技术和装备、可靠的安全系统、科学的管理方法，并能使其有机结合。在系统可靠的前提下实现瓦斯治理的超前规划、同时设计、同时施工、采前抽采、效果达标，使高瓦斯突出煤层能够在低瓦斯状态下生产。在生产过程中能够对整个过程进行智能跟踪、实时预警，并给出可靠的处置预案。
（二）实行穿层孔预抽，全面杜绝瓦斯超限
由于三软煤层表现松软，对煤层实施钻孔施工后，难能保证其质量，往往出现塌孔、堵孔形象，严重影响到瓦斯的抽放。因此，煤矿在挖采中，需要在煤层低板设置岩石集中巷，在岩巷设置钻场向煤层施土钻孔，并利用25-40m的较厚低板岩石作安全屏障，改变三软煤层难成孔、易塌孔的现象，逐渐进行岩孔、煤孔的打钻，直到煤层顶板。对打好的孔眼进行水力冲孔，冲孔结束后需要连接抽放管道，必须进行超前预抽。在煤炭挖采过程中，防止打钻时突然涌出大量瓦斯，煤矿企业需要精密设置孔口瓦斯收集装置，使每一个孔口都安装上套管，并连接在抽放管路上，这样可以将孔口涌出的瓦斯抽掉，防止瓦斯聚集超限。
全面杜绝瓦斯超限，是采煤工作中一项及其重要的工作。由于采煤是一项逐步推进的工作，随时间和采煤量的增加，煤层巷道逐渐变深，瓦斯浓度也会逐渐增加，会由原来的0.23m/min增加到0.50m/min，回风流瓦斯浓度也会增大，一旦掘进工作面出现片帮冒顶，瓦斯涌出量就会瞬间增大，浓度会超过1%的要求。因此煤矿企业应根据采煤实际情况，及时更换风机，风量最少需要增加到500m/min，确保回风流瓦斯浓度不超过0.5%，杜绝瓦斯超限。
（三）通过风镐落煤法减少涌出量，提前释放瓦斯浓度
煤矿企业要根据三软煤层较软和瓦斯涌出量较大的问题，积极推行风镐落煤施工办法，虽然风镐落煤法落煤数量较少，但落煤速度均匀，使瓦斯均匀涌出，减少了瓦斯聚集量，较好控制因爆破造成的瓦斯浓度升高和超限现象，不但缓解瓦斯浓度升高带来的危险，还克服了瓦斯与掘进中存在的矛盾。
提前释放瓦斯浓度，是将防患于未然，将问题解决于萌芽状态的最有效方法。采煤在掘进过程中，如果煤层突然变厚，瓦斯涌出量就会随之增大，当瓦斯接近0.5%时，如果遇到煤层松软顶板破碎的情况，很容易发生片帮冒顶，这样瓦斯就会迅速增大，浓度就可能出现超限。因此，为保障安全产生，煤矿企业必须采取提前释放瓦斯浓度，减少挖掘中的瓦斯涌出量。
四、煤矿治理技术推广应用前景
一采用本煤层卸压区钻孔抽放技术和聚氨酯封孔工艺。本煤层卸压区钻孔抽放技术能较好分流本煤层内蕴藏的高含量瓦斯，是针对性治理本煤层高含瓦斯最有效方法之一，同时也是克服回采工作面制约生产力问题最直接的方法。聚氨酯封孔工艺具有凝固时间短、膨胀倍数高、寿命长等优点，因此使用聚氨酯封孔工艺，对提高封孔质量起到关键性作用。
二是高位抽放与高位岩石顶板钻孔抽放技术，是处理三软不稳定煤层下瓦斯排放的最佳方法。此技术管理环节简单灵活，具有抽放效率高，经济合理、安全可靠等特点，在三软厚煤层放顶煤回采面瓦斯治理工作中具有广阔前景。
五、结论
由此可见，对于三软煤层挖掘开采，只要采用科学有效的瓦斯治理措施，就能效降低瓦斯的浓度，避免瓦斯爆炸的发生。煤矿企业必须保证掘进期间的安全产生。总之，做好煤层瓦斯治理工作，是煤矿企业常抓不懈的最重要的工作。只有将风险下降到最低，只有实现安全产生。才能真正提高煤矿企业的经济效益，才能促进煤矿企业的全面发展。
参考文献：
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[3].乔马东.浅谈三软煤层瓦斯治理技术[J].中国科技纵横，2013.15
作者简介：
王星星（1990-04），男，汉族，陕西延安人，助理工程师，大学本科，现就职于陕西日升矿业工程有限责任公司，主要从事煤矿采掘技术管理工作。