郭二莊井田巖漿侵入對(duì)煤層的影響

王金喜,趙子云,趙存良,霍 婷

(1.河北工程大學(xué)河北省資源勘測(cè)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河北邯鄲 056038;2.冀中能源邯鄲礦業(yè)集團(tuán)郭二莊礦,河北邯鄲 056021)

郭二莊井田巖漿侵入對(duì)煤層的影響

王金喜1,趙子云2,趙存良1,霍 婷1

(1.河北工程大學(xué)河北省資源勘測(cè)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河北邯鄲 056038;2.冀中能源邯鄲礦業(yè)集團(tuán)郭二莊礦,河北邯鄲 056021)

通過(guò)郭二莊井田巖漿侵入體的詳細(xì)調(diào)查,分析了巖漿侵入體的分布特征及侵入規(guī)律,巖體呈巖盤侵入,似層狀,局部有巖脈或巖柱狀。巖漿巖的侵入破壞了煤層的連續(xù)性和完整性。結(jié)合巖漿巖與構(gòu)造的關(guān)系分析了巖漿侵入對(duì)煤層的破壞方式和破壞程度,結(jié)果表明本區(qū)巖漿巖對(duì)煤層的破壞可分為 3種情況,即使煤層出現(xiàn)分岔、變薄甚至全部被吞蝕。

巖漿侵入;煤層;連續(xù)性;完整性;破壞方式

巖漿巖的侵入是影響煤炭資源開發(fā)的重要因素之一。巖漿侵入煤層,破壞了煤層的連續(xù)性和完整性,減少了煤炭的可采儲(chǔ)量;而且由于接觸變質(zhì)的影響,使煤的灰分增高,黏結(jié)性減弱,煤質(zhì)變差,降低了煤的工業(yè)價(jià)值;同時(shí),侵入煤層中的巖漿巖,常妨礙采掘工作的順利進(jìn)行,影響煤礦正常生產(chǎn)[1]。為此,查清巖漿巖體對(duì)煤層的影響和破壞情況,減少其對(duì)煤礦生產(chǎn)的影響,加強(qiáng)對(duì)礦井中巖漿侵入體的研究,是礦井地質(zhì)的重要工作內(nèi)容。

1 概況

郭二莊井田位于新華夏系第三隆起帶——太行山隆起帶東部邊緣地帶,處于顯德汪向斜和邑城背斜的南部邊緣,武安向斜西北部礦山隆起的東翼。井田基本為單斜構(gòu)造,以斷裂為主,褶皺不發(fā)育。地層總體走向?yàn)楸睎|,傾向南東。本區(qū)含煤地層為石炭系本溪組、太原組及二疊系山西組,總厚度223m,含煤 24層,厚度 17.15m,可采煤層 6層,主采煤層 2層,編號(hào)為 2號(hào)、9號(hào)煤層,平均厚度分別為 2.81m和 2.96m。

2 巖漿巖的基本特征

2.1 巖漿巖的分布特征

主要出露在井田中段西部,北部有零星出露。在深部奧灰和以上各組地層中均有巖漿巖存在,本井田處在礦山巖體的邊緣,巖漿巖對(duì)煤系地層、煤層厚度均造成一定的破壞,巖漿巖分布如圖 1。

圖1 巖漿巖分布

火成巖大體由西向東侵入井口,西厚東薄,以至尖滅 (圖 2)。但東南角火成巖厚的原因可能是武安巖體的北延部分。大量實(shí)際資料證實(shí)：巖體呈巖盤侵入,似層狀,局部有巖脈或巖柱狀。常有分岔及合攏現(xiàn)象,頂面常起伏多變,侵入煤系時(shí),沿煤層走向、傾向常無(wú)固定層位,有頂板轉(zhuǎn)為貫入煤層、有侵入底板。侵入非煤系時(shí)大致遵循一定層位。

2.2 巖漿巖的巖性特征

經(jīng)河北煤田地質(zhì)公司化驗(yàn)室對(duì)云駕嶺井田、顯德旺井田的巖礦鑒定,518隊(duì)對(duì)礦山巖體的巖礦鑒定,以閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)玢巖為主。井田內(nèi)次要巖石類型有角閃長(zhǎng)玢巖,角閃玢巖,黑云母輝石閃長(zhǎng)玢巖,碳酸巖化絹云母化閃長(zhǎng)玢巖,含石英閃玢巖等。造成不同巖石類型的原因是巖漿的分異作用。閃長(zhǎng)玢巖為灰白,淺灰綠微帶紫紅、全晶子斑狀、似斑狀結(jié)構(gòu),斑晶為普通角閃石及斜長(zhǎng)石呈半自形晶,角閃石成自形長(zhǎng)柱狀,可形成大大小小的析離體,基質(zhì)為微晶或細(xì)粒,由長(zhǎng)石類,角閃石,少量石英,黑云母組成。副礦物有：磷灰石,磁鐵礦,黃鐵礦,榍石,獨(dú)居石,鋯石,菱鐵礦等。巖石蝕變有絹云母化,碳酸鹽化,黃鐵礦化,硅化,綠泥石化等。中性火成巖為淺成相,證據(jù)有：似層狀、中小型、環(huán)帶構(gòu)造、低溫型綠泥石等標(biāo)型礦物,微到細(xì)粒等。

2.3 火成巖與構(gòu)造的關(guān)系

大量資料證實(shí),巖體中的斷層多把火成巖斷開,極少數(shù)不切割巖體,故火成巖先于斷層或同時(shí)形成。燕山運(yùn)動(dòng)是比較強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng),分早、中、晚 3期,強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)必然導(dǎo)致巖漿活動(dòng)。巖體與較大斷層在空間上看不出控制關(guān)系,巖漿可能沿隱伏的深斷裂上侵[2-3]。圖 3為第 21勘探線剖面示意圖。

圖2 侵入 9號(hào)煤巖漿巖等厚線

圖3 第 21勘探線剖面

井田內(nèi)鉆孔揭露本溪組以上的火成巖厚 0.50～100m,南北變化不明顯,大體中部與東南邊部最厚。從火成巖鉆孔的統(tǒng)計(jì)資料可看出 (表 1)：火成巖大體分 5層。以穩(wěn)定的大青灰?guī)r、伏青灰?guī)r、野青灰?guī)r為界,自下而上分為 h1(C2b—大青灰?guī)r);h2(大青—伏青);h3(伏青—野青);h4(野青—小煤);h5(P1s上部及非煤系);礦褡鐵路以北只發(fā)育下三層,以南五層全有,由表 1可以看出侵入層位由北往南逐漸抬高。

表1 部分剖面見火成巖鉆孔及層數(shù)

3 巖漿活動(dòng)對(duì)煤層的影響

各層火成巖侵入,對(duì)煤層破壞程度如下所述。

第一層火成巖 (h1) 主要侵入于 8,9號(hào)煤層之間,厚 2.88～40m,南北均有分布,最多呈 3層,一般呈單層侵入,厚度變化不大。中部侵入大青以上的變?yōu)?h2。對(duì)大青、下架煤的不利情況：

(1)全吞大青煤、對(duì)下架煤沒有影響。西北、西南形成兩大片吞蝕大青煤區(qū)?？蓸?gòu)成下架煤直接頂板。共 37個(gè)鉆孔見到,火成巖厚度 2.88～4m,一般厚 1～25m。

(2)侵入 8,9號(hào)煤層之間,或?yàn)榇笄嗝旱装?或?yàn)橄录苊喉敯?使煤層變薄或?qū)γ簩訜o(wú)影響,但增大其層間距。共 32個(gè)孔見到,主要分布在北及南部,厚 2.10～25.80m,一般 11～25m。

(3)吞蝕大青、下架煤層。有 4孔見到。分布在西南部零星地段。只吞蝕下架煤的有 6個(gè)孔,分布在井田南北的零星地段,厚 7.7～22.7m。

(4)侵入于下架底板,或吞蝕部分煤層使其變薄,或構(gòu)成下架底板。有 7孔見到,分布在井田中部,厚 11～22.2m。

(5)侵入下架煤中間,把煤分為上下 2層,只 2孔見到。在中部及西南部,厚 2.05～2.68m;侵入于大青灰?guī)r與大青煤之間,使煤變薄,有 2孔見到,在北部,厚 15.3～31m。

總之,該層火成巖普遍發(fā)育,使 8,9號(hào)煤層間距增大,全被吞蝕,部分吞蝕或分為 2層,破壞了兩煤層連續(xù)性和完整性,使可采面積和儲(chǔ)量減少,給礦井開采帶來(lái)很大困難。

第二層火成巖 (h2) 侵入于大青和伏青之間,共 94個(gè)孔見到,南北均有分布,以沿小青煤上下侵入為主,厚 2.4～71.6m,西南稍薄,白府以西最厚,一般呈雙層侵入,最多可有 4層,現(xiàn)分上下 2層,敘述如下：

下層：構(gòu)成小青間接底板,分布在東北及中部,有 35個(gè)孔見到,距大青較近,局部可分岔。厚 1.00～35.80m,鐵路兩側(cè)稍薄。

上層：沿小青上下侵入,有 77孔見到,厚5.5～71.6m,除東北角外均有分布,局部可分叉。

對(duì)小青煤的破壞情況有以下幾種：

(1)全吞蝕。形成 10片吞蝕小青區(qū),有 25孔見到,南北均有。但中部吞蝕面積較大。厚 5.3～71.6m,一般 12～25m。

(2)侵入于小青底板,使煤層變薄,有 11孔見到,分布在中部及西南部零星地段。厚 0.80～16.80m。

(3)侵入于小青頂板,使煤層變薄,有 5孔見到。分布在南部,厚 3.30～16.50m。

(4)侵入小青上部,對(duì)煤層無(wú)影響,有 27孔見到,分布在井田南北,厚 5.2～48.6m,一般 11～14m,南部稍薄。

第三層火成巖 (h3) 侵入伏青與野青之間,共 45孔見到,南北均有分布,厚 0.50～56.40m,一般 3～14m,大體北厚南薄,一般呈單層侵入,西南可分 3層,對(duì)山青煤影響情況如下：

(1)為山青煤的間接底板,共 13孔見到,分布在北部,厚 1.00～34.30m。

(2)吞蝕山青煤,有 6孔見到,形成 5片無(wú)煤區(qū),井田南北均有零星分布,厚 9.2～56.4m。

(3)侵入與山青煤頂板,使其煤層變薄,共 5孔見到,分布于中及西南部,厚 0.5～9.1m。

(4)從山青上部侵入,對(duì)煤層無(wú)影響有 18孔見到,自白府以南均有分布,厚 0.65～28.70m。

第四層火成巖 (h4) 侵入于野青與小煤之間,共 19孔見到,呈雙層侵入,共厚 0.20～25.5m。分布于西南、東北部。其中為 1號(hào)煤直接底板者,1孔見到。為 2號(hào)煤直接底板者,1孔見到。對(duì)煤層基本無(wú)破壞作用。

第五層火成巖 (h5) 侵入于 P1s上部及非煤系底層中,部分在一坑口以南,一般 1～2層,最多 5層,厚 0.50～53.4m,南厚北薄,甚至尖滅,共 24孔見到。

4 結(jié)論

綜上所述,火成巖對(duì)煤層的破壞情況是：h1普遍分布,對(duì) 7,8號(hào)煤破壞嚴(yán)重,9號(hào)煤次之;h2雖普遍分布但對(duì)小青破壞不嚴(yán)重;h3局部破壞山青煤;h4對(duì)小煤、大煤基本無(wú)影響。侵入層位由南往北是由高到低。h4,h5在井田中部很不發(fā)育。歸納對(duì)煤層的破壞可分為 3種情況：一是全吞,二是從頂板侵入吞蝕部分,使煤層變薄;三是侵入煤層中間,使煤層分岔。

由于巖漿巖體分布的極其復(fù)雜性及對(duì)煤層破壞方式的多樣性,并且火成巖侵入的規(guī)律不易掌握,這就要求多方面了解火成巖的入侵情況,盡可能取得詳細(xì)地質(zhì)資料,查清巖漿巖體對(duì)煤層的影響和破壞情況,減少巖漿巖對(duì)煤礦生產(chǎn)的影響。

[1]劉福勝,徐培武,鄭榮華,等 .邯邢煤田巖漿侵入及對(duì)煤層煤質(zhì)的影響 [J].中國(guó)煤田地質(zhì),2007(5)：22-24.

[2]趙 民,黃春慧,湯振清 .魯西南主要煤田巖漿特征及對(duì)煤的影響 [J].煤田地質(zhì)與勘探,2000,28(2)：10-13.

[3]楊孟達(dá) .煤礦地質(zhì)學(xué) [M].北京：煤炭工業(yè)出版社,2000.

[4]袁同星 .確山吳桂橋井田巖漿巖對(duì)煤層煤質(zhì)的影響 [J].中國(guó)煤田地質(zhì),2001(6)：15-17.

[責(zé)任編輯：李宏艷 ]

Influence of Magma Intrusion on Coal Seam in Guoerzhuang Minefield

WANG Jin-xi1,ZHAO Zi-yun2,ZHAO Cun-liang1,HUO Ting1
(1.Hebei Provincial Key Laboratory of Resources Exploration Research,Hebei University of Engineering,Handan 056038,China;2.Guoerzhuang Colliery,Handan Mining Group of Jizhong Energy,Handan 056021,China)

Distribution characteristic of magma intrusion body and intrusion rules was analyzed by detailed survey of magma intrusion bodies in Guoerzhuang minefield.The rock body was intruded,taking on rock-plate,like sandwich and there was dyke and bys malith in local area.Magma intrusion broke continuity and integrality of coal-seam.Combined with the relationship or magma and tectonic,broken type and degree of coal-seam by magma intrusion was analyzed.Results showed there were 3 broken types including fork,fining down and even vanish of coal-seam.

magma intrusion;coal seam;continuity;integrality;damage type

TD327

A

1006-6225(2011)01-0101-03

2010-09-01

邯鄲市科學(xué)技術(shù)研究與發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目 (0868601163)

王金喜 (1977-),男,黑龍江拜泉人,講師,碩士,從事地質(zhì)工程及巷道支護(hù)的教學(xué)和研究工作。