淺析巖漿活動(dòng)對(duì)大眾井田煤階的影響

吝保洲

摘 要：通過調(diào)查分析，巖漿侵入使該區(qū)域山西組二1煤層煤階發(fā)生變化，巖漿巖通過構(gòu)造帶侵入含煤巖系，呈條帶狀分布在大眾井田西部，煤層由內(nèi)向外變質(zhì)，變質(zhì)程度由高級(jí)向低級(jí)，介紹了大眾井田瓦斯形成和賦存情況。

1、引言

隨著我礦對(duì)南翼采區(qū)開采的進(jìn)展，采掘生產(chǎn)和瓦斯這對(duì)矛盾也日漸突出，為搞清南翼采區(qū)瓦斯賦存狀態(tài)，必須對(duì)大眾井田煤層煤的變質(zhì)次序著手進(jìn)行分析，什么因素促使我礦淺部煤層變質(zhì)程度高于深部煤層，是什么原因使其瓦斯含量及瓦斯壓力增加并保存下來，造成歷史上幾次瓦斯突出。分析其造成現(xiàn)在的瓦斯高壓區(qū)的原因，為今后我礦分塊段瓦斯管理提供參考，為南翼采區(qū)開采提供瓦斯地質(zhì)情況，為我礦瓦斯預(yù)測預(yù)報(bào)提供依據(jù)，為我礦合理地加強(qiáng)瓦斯投入，減少盲目提高瓦斯管理，造成不必要浪費(fèi)提供指導(dǎo)。

2、概況

本區(qū)為丘陵地形。區(qū)內(nèi)地勢呈西高東低，最高海拔標(biāo)高為265.76m，最低為125.70m，相對(duì)高差140.06m。地面沖溝發(fā)育，有利于大氣降水的逕流和排泄。

大眾井田位于華北板塊（內(nèi)）南部，屬安鶴煤田北部，位于太行山大背斜東翼，根據(jù)河南省構(gòu)造分區(qū)屬于太行構(gòu)造亞區(qū)之太行斷隆，夾持于湯東斷裂與林縣正斷層之間，受湯東斷裂直接控制，構(gòu)造比較復(fù)雜。

3、大眾煤階分布現(xiàn)狀

大眾井田的煤階分布違反了：同一煤層、同一地區(qū)，隨著煤層埋藏深度增加，煤的變質(zhì)程度有規(guī)律增加的基本規(guī)律。因?yàn)槁癫厣疃仍黾樱貕涸黾樱ㄍ咚箟毫﹄S之增加），圍巖封閉條件相對(duì)變好，煤的甲烷吸附能力變強(qiáng)，游離瓦斯向吸附瓦斯轉(zhuǎn)化，使之大量氣體保存下來：煤的變質(zhì)程度依次為低變質(zhì)煤、中變質(zhì)煤、高變質(zhì)煤，這段煤的變質(zhì)程度基本成正比，但到一定深度，煤層密度加大，孔隙減少，氣體滲透率下降，瓦斯含量的增長幅度減弱，逐漸趨于平衡。隨著深度及壓力增加，煤層過渡為石墨。煤層的變質(zhì)程度在縱向上是這樣一基本規(guī)律。

大眾井田煤層變質(zhì)程度次序，恰好違背上述規(guī)律，無煙煤位于煙煤之上，也就是說埋藏深的煤層變質(zhì)程度沒有埋藏淺的煤層高，是什么原因使其違反這一基本規(guī)律呢？

3.1巖漿活動(dòng)分布的范圍及巖性

通過蔡村井田勘探報(bào)告，從各種鉆孔及揭露巖性資料看，巖漿活動(dòng)是造成其現(xiàn)狀的唯一解釋，通過對(duì)各周邊礦區(qū)調(diào)查研究，事實(shí)也是如此。

安鶴煤田北部巖漿巖較多，均為中生代燕山晚期的深成侵入巖。按其巖類，可分為中性和堿性兩類。中性巖類主要分布在龍山、子針、馬村、龍宮勘查區(qū)東北部，白蓮坡井田東部及紅嶺井田西南部。據(jù)采掘、鉆探資料，主要以巖床順層侵入為主，局部沿裂隙侵入呈巖墻、巖脈、巖株存在。最大厚度76m，最大侵入面積26km2（龍山區(qū)）。中性巖類巖性主要有灰色～灰黑色閃長玢巖、閃長巖和蝕變閃長玢巖，據(jù)鏡下鑒定：閃長玢巖斑晶主要有半自形板條狀中長巖，表面稍微泥化?；|(zhì)為板條狀斜長巖及細(xì)粒角閃石組成，另有少量磁鐵礦，鋯石、白云母零星分布。閃長巖為全晶半自形粒狀結(jié)構(gòu)，主要為角閃石及中性閃長石，具綠簾石化、粘土化，亦磁鐵礦化。蝕變閃長玢巖的角閃石常蝕變成綠泥石或綠簾石，長石蝕變成絹云母。堿性巖類主要分布于馬村西部及馮家洞南部一帶，據(jù)地表露頭可知：主要順層侵入及巖脈形式侵入閃長玢巖及閃長巖中，最大厚約10m。堿性巖類主要以淺灰色正長斑巖為主，據(jù)借鑒有關(guān)資料，鏡下鑒定，正長斑巖斑晶主要為正長石，基質(zhì)由微晶及石基組成。石基已全部絹云母化。

該礦區(qū)北部及西南部外圍井下工作面多處及鉆孔中見有巖漿侵入體，其巖性主要為閃長玢巖和蝕變閃長巖，絕對(duì)年齡為100～135Ma，屬燕山期巖漿侵入體，巖漿侵入一般是沿構(gòu)造帶和煤層侵入，個(gè)別侵入到上、下石盒子組地層中，巖體以小型帶狀巖脈、巖株為主，層厚0～7.13m。對(duì)煤層厚度和煤質(zhì)影響較大。我公司西風(fēng)井附近，巷道揭露有天然焦，結(jié)合西北部外圍鉆孔資料圈出天然焦分布范圍。據(jù)相鄰的馬村礦、安林礦井下資料，巖漿侵入體使二1煤層分叉變薄、焦化直至被熔蝕。圍繞巖漿巖侵入體，由內(nèi)向外，煤類變化由高變質(zhì)無煙煤逐漸變?yōu)樨毭?、貧瘦煤、瘦煤。煤類分布呈條帶狀或同心狀。我公司煤層受巖漿影響，存在煤類有無煙煤、貧煤及少量天然焦，以貧煤為主。

3.2、井田內(nèi)煤的變質(zhì)程度分析

從區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造來分析：煤層基底及上覆圍巖泥巖及砂質(zhì)泥巖均為封閉型，對(duì)瓦斯有封閉作用，巖漿活動(dòng)可促使煤中瓦斯含量增加，主要原因有：巖漿作用本身產(chǎn)生的CO2、N2等氣體進(jìn)入煤層中：煤的接觸變質(zhì)作用產(chǎn)生一些CO2等氣體，由于巖漿烘烤，提高煤的變質(zhì)程度，增加瓦斯吸附能力，再加上覆蓋在煤系地層之上的噴出巖，對(duì)煤系瓦斯起遮擋作用，故進(jìn)一步有助于提高煤的變質(zhì)程度及瓦斯含量。故本區(qū)內(nèi)煤的變質(zhì)程度高，依次為天然焦、無煙煤、貧煤。

大眾井田屬于區(qū)域變質(zhì)為主的一部分，其局部（西部）屬巖漿熱變質(zhì)類型，通常在相似煤巖組分和同一煤質(zhì)牌號(hào)范圍內(nèi)，以巖漿熱變質(zhì)為主的煤層，甲烷吸附容量高，故南翼較北翼瓦斯相對(duì)涌出量大，且變質(zhì)程度高。據(jù)有關(guān)資料研究表明；熱變質(zhì)煤在1-5min內(nèi)有很高的供氣速度而排出大量甲烷氣，所以大多數(shù)熱變質(zhì)煤在壓力下降時(shí)能較快地輸出其所含天然氣的70%-80%；相對(duì)講區(qū)域變質(zhì)排出瓦斯的能力和速度則較低，也就說：同一種煤牌號(hào)，熱變質(zhì)煤的發(fā)熱量迅速且不持久，相反區(qū)域變質(zhì)煤的發(fā)熱量均衡且持久，熱變質(zhì)煤具有較高的供氣動(dòng)力，事實(shí)充分證實(shí)，大眾井田煤層垂深約304米（始突深度），屬于巖漿熱變質(zhì)煤，發(fā)熱量高且不持久，煤質(zhì)松軟，瓦斯含量高，屬于瓦斯突出區(qū)域。

巖漿活動(dòng)改造煤層及瓦斯含量，因?yàn)榇罅康募淄榈葰怏w，在封閉系統(tǒng)中，可以聚集大量瓦斯，形成具有的較高瓦斯含量及壓力，尤其在褶皺構(gòu)造的兩翼及收斂段，瓦斯聚集應(yīng)力集中，具有較高瓦斯勢能，因此成為現(xiàn)在的瓦斯包，瓦斯突出危險(xiǎn)點(diǎn)。同樣情況，煤層受到后期改造，往往氣體條件差，這是因?yàn)樵诤笃诘牡刭|(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中，大量氣體都沿裂隙跑掉了，這就是現(xiàn)在沒有突出威脅的區(qū)域，但在特殊情況下，如封閉條件沒有被破壞，煤層通過熱變質(zhì)，聚集很高的瓦斯勢能，等待圍巖條件的改變，這就是造成本礦歷史以來瓦斯突出真正原因，尤其大眾井田西部離巖漿巖較近，再加上正斷裂構(gòu)造不發(fā)育及水文地質(zhì)條件簡單等因素巧妙結(jié)合的產(chǎn)物。

4、結(jié)論

巖漿活動(dòng)范圍內(nèi)，使煤層變成高變質(zhì)煤，符合同等埋深煤層距巖漿巖越近，其變質(zhì)程度越高的理論；大眾井田煤系地層圍巖屬封閉型，斷裂構(gòu)造帶內(nèi)，充填物多為泥質(zhì)、砂質(zhì)、粘土類不透氣巖性；埋深在204米以上巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，產(chǎn)生大量氣體保存，圍巖的封閉條件為瓦斯突出提供先決條件；埋深在304m以下，同一煤層、同一地區(qū)，隨著煤層埋藏深度增加，煤的變質(zhì)程度有規(guī)律增加的基本規(guī)律，故大眾井田上部受巖漿巖活動(dòng)，使上部瓦斯含量高，煤包富集，煤質(zhì)變質(zhì)程度高，多發(fā)生突出事故；埋深304m以下煤層瓦斯含量受埋深影響外，主控因素是受地質(zhì)構(gòu)造控制，壓扭性斷層，煤層傾角緩，斷層下盤瓦斯含量高，上盤開放型，受斷層水影響水，瓦斯含量低。背斜中和面上瓦斯含量大。通過以上分析，為我礦合理抽采瓦斯，優(yōu)化鉆孔布置提供有力的理論依據(jù)。

（作者單位：安陽大眾煤業(yè)有限責(zé)任公司）