礦井巖漿巖侵入煤層危害性分析

董智超

(山西省煤炭地質水文勘查研究院，山西太原 030006)

在煤礦建設生產過程中，巖漿巖侵入煤層和煤系地層，是最常見的地質現象，也是影響煤礦生產的地質因素之一。巖漿進入煤層有很大的破壞，不僅使煤層變質，還可改變區域地質環境。給煤礦生產帶來很大的麻煩，同時也影響礦井安全生產。在煤礦生產中，對于巖漿侵入體的研究，主要是摸清巖漿巖發育部位、分布規律、產狀、接觸變質特征，弄清楚巖漿對煤層和煤質的影響，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在:1)巖漿侵入煤層，巖漿凝結后代替了原有煤層，使煤層的連續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，使煤的灰分增大，煤質變劣，生產天然焦，降低煤的工業價值;3)煤層中侵入體硬度大，影響采煤進度，增加開采成本;4)侵入體在煤層中發育，增大了采區和工作面的布置。

2 巖漿侵入體的特點

2.1 侵入體的產狀

在生產礦井中發現的巖漿侵入體主要有兩種產狀:巖墻和巖床。

巖墻是指地下巖漿沿斷層或裂隙上沖，切穿煤層及其頂底板巖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，厚度由幾厘米到數十米，一般在巖層中窄，在煤層中寬，長度由數米至數千米，巖墻受該區斷裂控制，具有一定的方向性，并成組出現，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，形態復雜多樣，從中心到邊緣，可由層狀過渡為似層狀，再過渡為樹枝狀、串珠狀和扁豆狀。

2.2 巖漿侵入體的巖性特征

根據一些地區煤礦區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。具有斑狀結構的巖石要特別注意斑晶的礦物成分鑒定，不具斑狀結構的巖石，應根據礦物成分和結合顏色深淺分析巖性特征，同時還要注意脈巖按其礦物成分與相應深層巖是否一致。

2.3 巖漿侵入體的接觸變質特征

煤主要由有機物質組成，對溫度的高低特別敏感。當巖漿侵入或接近煤層時，煤層會在高溫、高壓的作用下發生接觸性變質。其變質的強弱程度以及變質帶的大小主要受以下幾個因素影響:

1)侵入體產狀。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的強弱程度有很大關系。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，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，其蘊藏的熱量也大。因此，侵入量越大，煤層的變質程度越大，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程度越大，下面的煤層變質程度小。其原因在于侵入體中熱量向上擴散的作用。因此，侵入體位于煤層頂部時，對煤層影響小，處于煤層底部時，對煤層影響比較大;當侵入體位于煤層中部時，對煤層影響最大，形成上厚下薄的變質帶。4)煤層侵入體的距離。煤層的變質程度與其距侵入體的遠近有關，越近煤層變質程度越大，越遠煤層變質程度越小。5)侵入體的巖石性質。基性巖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生局部影響，對煤層接觸變質影響較小。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，對于上覆煤層產生大規模的巖漿熱變質作用;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巖。

3 巖漿侵入的規律

研究巖漿侵入煤層的控制條件及活動規律，主要是研究巖漿侵入通道、選層侵入和擴散機制等方面。它對于了解煤層中巖漿侵入的總體分布規律，評價巖漿侵入對煤層的破壞程度和對煤質的影響范圍至關重要，是探測和預測巖漿侵入體的理論基礎和重要依據。

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，側壓較小，對巖漿運動的阻力較小，易于巖漿侵入。

鑒別巖漿沿斷層侵入或是沿裂隙侵入，可根據巖墻兩側圍巖的巖性是否相同，層位是否對應，產狀是否一致，煤層底板等高線是否相連等標志確定。

3.2 巖漿選層侵入

巖漿沿斷裂上升中，在沿層理面、層滑面和軟弱層位易發生側向順層侵入。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底板的阻隔和屏蔽作用有關。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，因而導致煤層中侵入體形態極其復雜和多樣。巖漿主要沿煤層侵入，有時也可沿泥質巖和石灰巖侵入。巖漿侵入有擠壓注入和熔蝕同化兩種形式。對化學穩定性較強的巖層，以擠壓注入作用為主，對化學性質差的煤層，則以熔蝕同化作用為主。

3.3 巖漿侵入煤層的規律

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，形態越復雜;2)由于夾石層的導熱性和透氣性較低，化學穩定性較高，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，沿斷層向侵入煤層的巖漿深入越遠，分布面積越大;巖漿沿斷層通道側向侵入煤層，向煤層上山方向比向下山方向易于擴散。因此，上山方向煤層被巖漿破壞更嚴重［1］。

3.4 巖漿侵入分區

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

4 結語

在礦井采掘過程中，會經常遇到巖漿侵入的區域，通過研究侵入體和侵入煤層的規律，我們可以采取一些相應的措施對巖墻和巖床進行有效的處理，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］.能源技術與管理，2013(3)：51.