淺析巖漿活動對大眾井田煤階的影響

吝保洲

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

1、引言

隨著我礦對南翼采區開采的進展，采掘生產和瓦斯這對矛盾也日漸突出，為搞清南翼采區瓦斯賦存狀態，必須對大眾井田煤層煤的變質次序著手進行分析，什么因素促使我礦淺部煤層變質程度高于深部煤層，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。分析其造成現在的瓦斯高壓區的原因，為今后我礦分塊段瓦斯管理提供參考，為南翼采區開采提供瓦斯地質情況，為我礦瓦斯預測預報提供依據，為我礦合理地加強瓦斯投入，減少盲目提高瓦斯管理，造成不必要浪費提供指導。

2、概況

本區為丘陵地形。區內地勢呈西高東低，最高海拔標高為265.76m，最低為125.70m，相對高差140.06m。地面沖溝發育，有利于大氣降水的逕流和排泄。

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

3、大眾煤階分布現狀

大眾井田的煤階分布違反了：同一煤層、同一地區，隨著煤層埋藏深度增加，煤的變質程度有規律增加的基本規律。因為埋藏深度增加，地壓增加（瓦斯壓力隨之增加），圍巖封閉條件相對變好，煤的甲烷吸附能力變強，游離瓦斯向吸附瓦斯轉化，使之大量氣體保存下來：煤的變質程度依次為低變質煤、中變質煤、高變質煤，這段煤的變質程度基本成正比，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。煤層的變質程度在縱向上是這樣一基本規律。

大眾井田煤層變質程度次序，恰好違背上述規律，無煙煤位于煙煤之上，也就是說埋藏深的煤層變質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律呢？

3.1巖漿活動分布的范圍及巖性

通過蔡村井田勘探報告，從各種鉆孔及揭露巖性資料看，巖漿活動是造成其現狀的唯一解釋，通過對各周邊礦區調查研究，事實也是如此。

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、龍宮勘查區東北部，白蓮坡井田東部及紅嶺井田西南部。據采掘、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）。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。基質為板條狀斜長巖及細粒角閃石組成，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構，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，據借鑒有關資料，鏡下鑒定，正長斑巖斑晶主要為正長石，基質由微晶及石基組成。石基已全部絹云母化。

該礦區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，絕對年齡為100～135Ma，屬燕山期巖漿侵入體，巖漿侵入一般是沿構造帶和煤層侵入，個別侵入到上、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。對煤層厚度和煤質影響較大。我公司西風井附近，巷道揭露有天然焦，結合西北部外圍鉆孔資料圈出天然焦分布范圍。據相鄰的馬村礦、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，由內向外，煤類變化由高變質無煙煤逐漸變為貧煤、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、井田內煤的變質程度分析

從區域地質構造來分析：煤層基底及上覆圍巖泥巖及砂質泥巖均為封閉型，對瓦斯有封閉作用，巖漿活動可促使煤中瓦斯含量增加，主要原因有：巖漿作用本身產生的CO2、N2等氣體進入煤層中：煤的接觸變質作用產生一些CO2等氣體，由于巖漿烘烤，提高煤的變質程度，增加瓦斯吸附能力，再加上覆蓋在煤系地層之上的噴出巖，對煤系瓦斯起遮擋作用，故進一步有助于提高煤的變質程度及瓦斯含量。故本區內煤的變質程度高，依次為天然焦、無煙煤、貧煤。

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

巖漿活動改造煤層及瓦斯含量，因為大量的甲烷等氣體，在封閉系統中，可以聚集大量瓦斯，形成具有的較高瓦斯含量及壓力，尤其在褶皺構造的兩翼及收斂段，瓦斯聚集應力集中，具有較高瓦斯勢能，因此成為現在的瓦斯包，瓦斯突出危險點。同樣情況，煤層受到后期改造，往往氣體條件差，這是因為在后期的地質構造運動中，大量氣體都沿裂隙跑掉了，這就是現在沒有突出威脅的區域，但在特殊情況下，如封閉條件沒有被破壞，煤層通過熱變質，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，再加上正斷裂構造不發育及水文地質條件簡單等因素巧妙結合的產物。

4、結論

巖漿活動范圍內，使煤層變成高變質煤，符合同等埋深煤層距巖漿巖越近，其變質程度越高的理論；大眾井田煤系地層圍巖屬封閉型，斷裂構造帶內，充填物多為泥質、砂質、粘土類不透氣巖性；埋深在204米以上巖漿活動強烈，產生大量氣體保存，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，隨著煤層埋藏深度增加，煤的變質程度有規律增加的基本規律，故大眾井田上部受巖漿巖活動，使上部瓦斯含量高，煤包富集，煤質變質程度高，多發生突出事故；埋深304m以下煤層瓦斯含量受埋深影響外，主控因素是受地質構造控制，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，優化鉆孔布置提供有力的理論依據。

（作者單位：安陽大眾煤業有限責任公司）