岩浆侵入煤层对煤与瓦斯突出的影响

2010-09-08刘成

中国新技术新产品 2010年8期

刘成

（东煤地质局101勘探队，辽宁调兵山 112700）

1 概况

1.1 地质构造及煤层特征

铁法煤田为NNE向展布的断坳盆地，大兴井田位于铁法煤田西南部。该井田构造复杂，断层密度达1.61条/km2；岩浆活动频繁，勘探钻孔中见火成岩者占其总数（202个钻孔）的77.7%。相对其它井田而言，大兴井田同一煤层赋存深度最深，现生产水平-600m，开采深度为550~620m。含煤地层为阜新组，发育上、下两个含煤段，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 层煤全井田普遍发育，为主要可采煤层。

1.2 岩浆侵入岩分布规律

大兴井田岩浆侵入岩主要为辉绿岩、正长斑岩，除井田西部为正长斑岩，其余各处多为辉绿岩。辉绿岩侵入的基本特征是：侵入源为构造带某一中心部位，并以该中心向构造带两侧侵入；侵入方向是从井田边界东西两侧向井田内深入，在井田内沿断裂带向其两侧侵入；侵入体产状以岩床为主，并派生出岩墙、岩脉、岩枝及其它不规则形体。该井田上水平岩浆侵入体共分7个岩床，岩床1与7层煤直接接触，分布于S1,S2,N2,N4采区东部和S5采区南部，面积5.027km2,厚度北部200m、南部一般是3.5m；岩床2侵入于7煤层顶部，分布于北一采区北部和南一采区南部，面积1.227km2，厚度0.98~71.4m，距离7-2层煤0~21.15m；岩床3侵入于4层煤底板或4层煤中，发育在南一采区，面积0.506km2,厚度0.90~3.18m；岩床4分布于南一采区和南二采区，面积2.884km2,对煤的破坏分两部分；其在F40以东侵入于2-3煤层顶板、距离2-3煤层2.25~7.25m、厚度19.71~48.44m，在F40以西侵入于4-2层煤顶底和中间、对煤层的破坏非常严重；岩床5侵入于4层煤底板入其内部，分布于南五采区南部，面积1.012km2,厚度0.25~6.14m；岩床6侵入于4-2层煤中，分布于北二采区，厚度0.38~0.54m，面积0.302 km2,岩床7侵入9层煤顶底及其内部，分部于南五采区，面积2.113km2，厚度 0.57~26.93m。

迄今为止，该矿已经发生了6次煤与瓦斯突出，其中7-2煤4次，4-2煤2次，其突出情况详见表1。这6次煤与瓦斯突出的共同特点是突出煤层均不同程度地受到第三纪辉绿岩侵入体的影响。

2 岩浆侵入对煤与瓦斯突出的影响

2.1 使煤层瓦斯含量增大

该矿上煤组煤层为长焰煤，下煤组煤层为气煤，煤层平均瓦斯含量4-2层为7.34m3/t，7-2层7.24m3/t，12 层 8.85m3/t，15-2层 8.34m3/t。局部块段由于第三纪辉绿岩侵入煤层发生了接触变质，在平面上呈现围绕绿岩岩体向外依次为天然焦、无烟煤、不粘或弱粘煤、气煤或长焰煤的煤质分带现象。随着煤层变质程度的提高，其吸附瓦斯能力增强，岩浆作用本身携带的CO2,N.2等气体进入煤层空隙之中，煤的接触变质作用产生某些气体等都促进了煤层瓦斯含量的增高，详见表2。

2.2 对瓦斯的圈闭作用

辉绿岩致密均一，透气性差，对瓦斯起圈闭作用。如主井7-2煤层，顶板为33.3m厚的辉绿岩，底板为砂岩，其瓦斯含量11.9m3/t，瓦斯压力4.14Mpa,坚固性系数0.66，瓦斯放散初速度21m3/min，煤体突出危险性综合指标24.1。

2.3 使煤厚变动性加大

岩浆（辉绿岩）侵入煤层或沿煤层顶、底板流动时，可将全部或部分煤层熔蚀，造成煤层突然消失或出现厚度异常。受辉绿岩侵入体影响，北翼入风斜巷7-2煤层厚度从1.2m突增到3.4m时，放炮震动诱发了煤与瓦斯突出。

2.4 对煤质的影响

辉绿岩侵入煤层，其高温作用破坏煤的原生结构和构造，使煤质变软或软硬不均，强度降低。如北翼集中煤仓突出的7-2煤层，受顶板辉绿岩侵入影响，颜色变暗，层理紊乱，松散破碎，手捏可捻搓成厘米、毫米级的碎粒。