礦井巖漿巖侵入煤層危害性分析

董智超

(山西省煤炭地質(zhì)水文勘查研究院，山西太原 030006)

在煤礦建設(shè)生產(chǎn)過程中，巖漿巖侵入煤層和煤系地層，是最常見的地質(zhì)現(xiàn)象，也是影響煤礦生產(chǎn)的地質(zhì)因素之一。巖漿進(jìn)入煤層有很大的破壞，不僅使煤層變質(zhì)，還可改變區(qū)域地質(zhì)環(huán)境。給煤礦生產(chǎn)帶來很大的麻煩，同時(shí)也影響礦井安全生產(chǎn)。在煤礦生產(chǎn)中，對于巖漿侵入體的研究，主要是摸清巖漿巖發(fā)育部位、分布規(guī)律、產(chǎn)狀、接觸變質(zhì)特征，弄清楚巖漿對煤層和煤質(zhì)的影響，通過對巖漿的研究，可選擇最合適的處理方法。

1 巖漿侵入煤層的危害性

巖漿侵入煤層中其危害主要表現(xiàn)在:1)巖漿侵入煤層，巖漿凝結(jié)后代替了原有煤層，使煤層的連續(xù)性和完整性遭到破壞，從而減少煤炭的可采儲量;2)巖漿與煤層接觸后，煤會變質(zhì)，使煤的灰分增大，煤質(zhì)變劣，生產(chǎn)天然焦，降低煤的工業(yè)價(jià)值;3)煤層中侵入體硬度大，影響采煤進(jìn)度，增加開采成本;4)侵入體在煤層中發(fā)育，增大了采區(qū)和工作面的布置。

2 巖漿侵入體的特點(diǎn)

2.1 侵入體的產(chǎn)狀

在生產(chǎn)礦井中發(fā)現(xiàn)的巖漿侵入體主要有兩種產(chǎn)狀:巖墻和巖床。

巖墻是指地下巖漿沿?cái)鄬踊蛄严渡蠜_，切穿煤層及其頂?shù)装鍘r層形成的墻狀侵入體。其在剖面上呈近直立的墻狀，平面上呈帶狀分布，厚度由幾厘米到數(shù)十米，一般在巖層中窄，在煤層中寬，長度由數(shù)米至數(shù)千米，巖墻受該區(qū)斷裂控制，具有一定的方向性，并成組出現(xiàn)，巖墻以狹窄條帶與煤層接觸，對煤層的破壞和影響范圍不大。巖床大致平等圍巖層理，多沿煤層侵入，厚度較小，面積較大，傾角平緩，形態(tài)復(fù)雜多樣，從中心到邊緣，可由層狀過渡為似層狀，再過渡為樹枝狀、串珠狀和扁豆?fàn)睢?/p>

2.2 巖漿侵入體的巖性特征

根據(jù)一些地區(qū)煤礦區(qū)侵入體巖性資料表明，煤層中的巖漿侵入體大多是淺層巖。其巖性主要為基性巖類和中性巖類，酸性和堿性巖類較少。具有斑狀結(jié)構(gòu)的巖石要特別注意斑晶的礦物成分鑒定，不具斑狀結(jié)構(gòu)的巖石，應(yīng)根據(jù)礦物成分和結(jié)合顏色深淺分析巖性特征，同時(shí)還要注意脈巖按其礦物成分與相應(yīng)深層巖是否一致。

2.3 巖漿侵入體的接觸變質(zhì)特征

煤主要由有機(jī)物質(zhì)組成，對溫度的高低特別敏感。當(dāng)巖漿侵入或接近煤層時(shí)，煤層會在高溫、高壓的作用下發(fā)生接觸性變質(zhì)。其變質(zhì)的強(qiáng)弱程度以及變質(zhì)帶的大小主要受以下幾個(gè)因素影響:

1)侵入體產(chǎn)狀。主要是指侵入體與煤層的接觸面積，接觸面積的大小與變質(zhì)的強(qiáng)弱程度有很大關(guān)系。巖墻與煤層垂直或斜交，接觸面呈狹窄條帶，對煤層影響較小。若巖墻順煤層分布，其接觸面積大，對煤層破壞強(qiáng)，影響范圍大。2)侵入體的大小。主要指巖漿的侵入量，巖漿侵入量大，其蘊(yùn)藏的熱量也大。因此，侵入量越大，煤層的變質(zhì)程度越大，影響范圍也越大。3)侵入體在煤層中的位置。侵入體上部的煤層變質(zhì)程度越大，下面的煤層變質(zhì)程度小。其原因在于侵入體中熱量向上擴(kuò)散的作用。因此，侵入體位于煤層頂部時(shí)，對煤層影響小，處于煤層底部時(shí)，對煤層影響比較大;當(dāng)侵入體位于煤層中部時(shí)，對煤層影響最大，形成上厚下薄的變質(zhì)帶。4)煤層侵入體的距離。煤層的變質(zhì)程度與其距侵入體的遠(yuǎn)近有關(guān)，越近煤層變質(zhì)程度越大，越遠(yuǎn)煤層變質(zhì)程度越小。5)侵入體的巖石性質(zhì)?；詭r漿在地殼淺部容易以巖床的形式沿煤層侵入，對煤層接觸變質(zhì)影響較大。酸性巖漿難于形成沿煤層的廣泛侵入，僅以巖墻或小侵入體對周圍煤層產(chǎn)生局部影響，對煤層接觸變質(zhì)影響較小。中性巖漿介于兩者之間。這也是煤層中侵入體為何以基性、中性巖居多的原因。深部酸性巖漿，由于量大、溫高、離巖漿源近，對于上覆煤層產(chǎn)生大規(guī)模的巖漿熱變質(zhì)作用;直接與之接觸的煤層、煤系，均已熔融同化破壞，或形成面目全非的變質(zhì)巖。

3 巖漿侵入的規(guī)律

研究巖漿侵入煤層的控制條件及活動規(guī)律，主要是研究巖漿侵入通道、選層侵入和擴(kuò)散機(jī)制等方面。它對于了解煤層中巖漿侵入的總體分布規(guī)律，評價(jià)巖漿侵入對煤層的破壞程度和對煤質(zhì)的影響范圍至關(guān)重要，是探測和預(yù)測巖漿侵入體的理論基礎(chǔ)和重要依據(jù)。

3.1 巖漿侵入通道

巖漿侵入需要斷裂的存在，斷裂可作通道。侵入前或侵入期間形成的斷裂，對巖漿侵入和侵入后的分布起決定作用。侵入后形成的斷裂，與巖漿侵入和侵入后的分布不起決定作用，但對先成侵入體起切割和改選作用。通常來說，張性和張扭性斷裂，其開啟程度較好，側(cè)壓較小，對巖漿運(yùn)動的阻力較小，易于巖漿侵入。

鑒別巖漿沿?cái)鄬忧秩牖蚴茄亓严肚秩?，可根?jù)巖墻兩側(cè)圍巖的巖性是否相同，層位是否對應(yīng)，產(chǎn)狀是否一致，煤層底板等高線是否相連等標(biāo)志確定。

3.2 巖漿選層侵入

巖漿沿?cái)嗔焉仙?，在沿層理面、層滑面和軟弱層位易發(fā)生側(cè)向順層侵入。煤層屬于軟弱層，因而煤系地層中煤層是巖漿最易侵入的層位。

此外，巖漿侵入還與煤層頂?shù)装宓淖韪艉推帘巫饔糜嘘P(guān)。巖漿侵入煤層可全部或部分熔蝕煤層，也可沿煤層中的裂隙穿插、切割，因而導(dǎo)致煤層中侵入體形態(tài)極其復(fù)雜和多樣。巖漿主要沿煤層侵入，有時(shí)也可沿泥質(zhì)巖和石灰?guī)r侵入。巖漿侵入有擠壓注入和熔蝕同化兩種形式。對化學(xué)穩(wěn)定性較強(qiáng)的巖層，以擠壓注入作用為主，對化學(xué)性質(zhì)差的煤層，則以熔蝕同化作用為主。

3.3 巖漿侵入煤層的規(guī)律

主要有:1)煤層厚度越大，侵入煤層中的侵入體厚度越大，分布面積越廣，形態(tài)越復(fù)雜;2)由于夾石層的導(dǎo)熱性和透氣性較低，化學(xué)穩(wěn)定性較高，可起隔熱和屏蔽作用，限制巖漿在煤層中的活動。因此，煤層中夾石層的有無、厚薄、性質(zhì)和分布情況，控制著侵入體在煤層中的分布和對煤層的影響范圍;3)一般情況下，灰分較低，物性較軟和變質(zhì)程度較低的寬層或煤分層，因其抵抗熔蝕和侵入的能力較小，故巖漿易于侵入，影響范圍也大;4)作為巖漿上升通道的斷層越大，則巖漿來源越豐富，沿?cái)鄬酉蚯秩朊簩拥膸r漿深入越遠(yuǎn)，分布面積越大;巖漿沿?cái)鄬油ǖ纻?cè)向侵入煤層，向煤層上山方向比向下山方向易于擴(kuò)散。因此，上山方向煤層被巖漿破壞更嚴(yán)重［1］。

3.4 巖漿侵入分區(qū)

實(shí)踐證明，侵入體在煤層中的分布，具有明顯的分區(qū)規(guī)律。根據(jù)距侵入中心的遠(yuǎn)近、侵入體的產(chǎn)狀變化，以及對煤層破壞和煤質(zhì)影響的程度，將煤層中巖漿侵入分為三區(qū):1)上沖區(qū)，就是巖漿通道及其附近的地區(qū);2)擴(kuò)散區(qū)，指巖漿離開侵入中心，向外圍擴(kuò)散的區(qū)域;3)波及區(qū)，指擴(kuò)散區(qū)外圍，僅受巖漿高壓熱氣波及的地區(qū)。需要指出的是，由上沖區(qū)到擴(kuò)散區(qū)、波及區(qū)到正常區(qū)，總是逐步過渡的。

4 結(jié)語

在礦井采掘過程中，會經(jīng)常遇到巖漿侵入的區(qū)域，通過研究侵入體和侵入煤層的規(guī)律，我們可以采取一些相應(yīng)的措施對巖墻和巖床進(jìn)行有效的處理，降低采礦難度，提高采礦的合理性。

［1］汪 涵，王 亮，王開信，等.巖漿侵入對煤層瓦斯成藏及突出的影響［J］.能源技術(shù)與管理，2013(3)：51.