巖漿侵入煤層對煤與瓦斯突出的影響

劉成

（東煤地質(zhì)局101勘探隊，遼寧 調(diào)兵山 112700）

1 概況

1.1 地質(zhì)構(gòu)造及煤層特征

鐵法煤田為NNE向展布的斷坳盆地，大興井田位于鐵法煤田西南部。該井田構(gòu)造復(fù)雜，斷層密度達1.61條/km2；巖漿活動頻繁，勘探鉆孔中見火成巖者占其總數(shù)（202個鉆孔）的77.7%。相對其它井田而言，大興井田同一煤層賦存深度最深，現(xiàn)生產(chǎn)水平-600m，開采深度為550~620m。含煤地層為阜新組，發(fā)育上、下兩個含煤段，其中上含煤段的 2-3、4-2、7-2、8、9 煤和下含煤段 12、13、14-1、15-2和 16 煤等 10 層煤全井田普遍發(fā)育，為主要可采煤層。

1.2 巖漿侵入巖分布規(guī)律

大興井田巖漿侵入巖主要為輝綠巖、正長斑巖，除井田西部為正長斑巖，其余各處多為輝綠巖。輝綠巖侵入的基本特征是：侵入源為構(gòu)造帶某一中心部位，并以該中心向構(gòu)造帶兩側(cè)侵入；侵入方向是從井田邊界東西兩側(cè)向井田內(nèi)深入，在井田內(nèi)沿斷裂帶向其兩側(cè)侵入；侵入體產(chǎn)狀以巖床為主，并派生出巖墻、巖脈、巖枝及其它不規(guī)則形體。該井田上水平巖漿侵入體共分7個巖床，巖床1與7層煤直接接觸，分布于S1,S2,N2,N4采區(qū)東部和S5采區(qū)南部，面積5.027km2,厚度北部200m、南部一般是3.5m；巖床2侵入于7煤層頂部，分布于北一采區(qū)北部和南一采區(qū)南部，面積1.227km2，厚度0.98~71.4m，距離7-2層煤0~21.15m；巖床3侵入于4層煤底板或4層煤中，發(fā)育在南一采區(qū)，面積0.506km2,厚度0.90~3.18m；巖床4分布于南一采區(qū)和南二采區(qū)，面積2.884km2,對煤的破壞分兩部分；其在F40以東侵入于2-3煤層頂板、距離2-3煤層2.25~7.25m、厚度19.71~48.44m，在F40以西侵入于4-2層煤頂?shù)缀椭虚g、對煤層的破壞非常嚴重；巖床5侵入于4層煤底板入其內(nèi)部，分布于南五采區(qū)南部，面積1.012km2,厚度0.25~6.14m；巖床6侵入于4-2層煤中，分布于北二采區(qū)，厚度0.38~0.54m，面積0.302 km2,巖床7侵入9層煤頂?shù)准捌鋬?nèi)部，分部于南五采區(qū)，面積2.113km2，厚度 0.57~26.93m。

迄今為止，該礦已經(jīng)發(fā)生了6次煤與瓦斯突出，其中7-2煤4次，4-2煤2次，其突出情況詳見表1。這6次煤與瓦斯突出的共同特點是突出煤層均不同程度地受到第三紀輝綠巖侵入體的影響。

2 巖漿侵入對煤與瓦斯突出的影響

2.1 使煤層瓦斯含量增大

該礦上煤組煤層為長焰煤，下煤組煤層為氣煤，煤層平均瓦斯含量4-2層為7.34m3/t，7-2層7.24m3/t，12 層 8.85m3/t，15-2層 8.34m3/t。局部塊段由于第三紀輝綠巖侵入煤層發(fā)生了接觸變質(zhì)，在平面上呈現(xiàn)圍繞綠巖巖體向外依次為天然焦、無煙煤、不粘或弱粘煤、氣煤或長焰煤的煤質(zhì)分帶現(xiàn)象。隨著煤層變質(zhì)程度的提高，其吸附瓦斯能力增強，巖漿作用本身攜帶的CO2,N.2等氣體進入煤層空隙之中，煤的接觸變質(zhì)作用產(chǎn)生某些氣體等都促進了煤層瓦斯含量的增高，詳見表2。

2.2 對瓦斯的圈閉作用

輝綠巖致密均一，透氣性差，對瓦斯起圈閉作用。如主井7-2煤層，頂板為33.3m厚的輝綠巖，底板為砂巖，其瓦斯含量11.9m3/t，瓦斯壓力4.14Mpa,堅固性系數(shù)0.66，瓦斯放散初速度21m3/min，煤體突出危險性綜合指標24.1。

2.3 使煤厚變動性加大

巖漿（輝綠巖）侵入煤層或沿煤層頂、底板流動時，可將全部或部分煤層熔蝕，造成煤層突然消失或出現(xiàn)厚度異常。受輝綠巖侵入體影響，北翼入風(fēng)斜巷7-2煤層厚度從1.2m突增到3.4m時，放炮震動誘發(fā)了煤與瓦斯突出。

2.4 對煤質(zhì)的影響

輝綠巖侵入煤層，其高溫作用破壞煤的原生結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，使煤質(zhì)變軟或軟硬不均，強度降低。如北翼集中煤倉突出的7-2煤層，受頂板輝綠巖侵入影響，顏色變暗，層理紊亂，松散破碎，手捏可捻搓成厘米、毫米級的碎粒。

3 巖漿侵入與斷裂構(gòu)造的關(guān)系

3.1 斷裂構(gòu)造為巖漿活動提供了通道斷裂帶的熔巖角礫，經(jīng)鑒定是斷層角礫巖，表明巖漿是沿斷裂帶侵入的。因此斷裂構(gòu)造發(fā)育，應(yīng)力集中部位是突出的危險部位，如北一采區(qū)-450m回風(fēng)石門發(fā)生的瓦斯噴出就與F4斷層和輝綠巖侵入4-2，7-2煤層及其對2-3煤層影響密切相關(guān)。

3.2 巖漿活動促進了斷裂構(gòu)造的發(fā)展

3.2.1 巖體邊緣經(jīng)常出現(xiàn)小斷層。

3.2.2 使早期斷裂規(guī)模擴大或縮小，如使F55,F56斷層規(guī)模擴大、F49斷層規(guī)?？s小。

3.2.3 使圍巖產(chǎn)狀及局部構(gòu)造形態(tài)失去原有規(guī)律性，出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，如S1401邊切正常煤層傾角6~80，而輝綠巖侵入體邊緣傾角驟變到410。

上述三方面的原因，都會使煤層形態(tài)再次破壞，強度降低，因此，輝綠巖活動區(qū)是突出的危險區(qū)。如該井田北部傾角為50左右，而-519m入風(fēng)平巷7-2煤層受輝綠巖侵入體影響，傾角達200以上。生產(chǎn)過程中揭露煤層時突出瓦斯量3315.7m3。

4 結(jié)語

4.1 斷裂構(gòu)造控制了巖漿侵入體的分布，巖漿活動又促使斷裂構(gòu)造復(fù)雜化。因此，對巖漿活動起控制作用的構(gòu)造破碎區(qū)域和對斷裂構(gòu)造有改造破壞作用的巖漿活動區(qū)域，都是發(fā)生突出的危險區(qū)域。

4.2 不受巖漿侵入體影響的煤層，突出危險性小于受巖漿侵入體影響的煤層；侵入煤層或?qū)γ簩佑杏绊懙妮x綠巖尖滅位置，是發(fā)生突出的危險位置。

[1]單于.深刻反思切 實加強防治煤與瓦斯突出工作[J].經(jīng)理日報.