浅析岩浆活动对大众井田煤阶的影响

吝保洲

摘 要：通过调查分析，岩浆侵入使该区域山西组二1煤层煤阶发生变化，岩浆岩通过构造带侵入含煤岩系，呈条带状分布在大众井田西部，煤层由内向外变质，变质程度由高級向低级，介绍了大众井田瓦斯形成和赋存情况。

1、引言

随着我矿对南翼采区开采的进展，采掘生产和瓦斯这对矛盾也日渐突出，为搞清南翼采区瓦斯赋存状态，必须对大众井田煤层煤的变质次序着手进行分析，什么因素促使我矿浅部煤层变质程度高于深部煤层，是什么原因使其瓦斯含量及瓦斯压力增加并保存下来，造成历史上几次瓦斯突出。分析其造成现在的瓦斯高压区的原因，为今后我矿分块段瓦斯管理提供参考，为南翼采区开采提供瓦斯地质情况，为我矿瓦斯预测预报提供依据，为我矿合理地加强瓦斯投入，减少盲目提高瓦斯管理，造成不必要浪费提供指导。

2、概况

本区为丘陵地形。区内地势呈西高东低，最高海拔标高为265.76m，最低为125.70m，相对高差140.06m。地面冲沟发育，有利于大气降水的迳流和排泄。

大众井田位于华北板块（内）南部，属安鹤煤田北部，位于太行山大背斜东翼，根据河南省构造分区属于太行构造亚区之太行断隆，夹持于汤东断裂与林县正断层之间，受汤东断裂直接控制，构造比较复杂。

3、大众煤阶分布现状

大众井田的煤阶分布违反了：同一煤层、同一地区，随着煤层埋藏深度增加，煤的变质程度有规律增加的基本规律。因为埋藏深度增加，地压增加（瓦斯压力随之增加），围岩封闭条件相对变好，煤的甲烷吸附能力变强，游离瓦斯向吸附瓦斯转化，使之大量气体保存下来：煤的变质程度依次为低变质煤、中变质煤、高变质煤，这段煤的变质程度基本成正比，但到一定深度，煤层密度加大，孔隙减少，气体渗透率下降，瓦斯含量的增长幅度减弱，逐渐趋于平衡。随着深度及压力增加，煤层过渡为石墨。煤层的变质程度在纵向上是这样一基本规律。

大众井田煤层变质程度次序，恰好违背上述规律，无烟煤位于烟煤之上，也就是说埋藏深的煤层变质程度没有埋藏浅的煤层高，是什么原因使其违反这一基本规律呢？

3.1岩浆活动分布的范围及岩性

通过蔡村井田勘探报告，从各种钻孔及揭露岩性资料看，岩浆活动是造成其现状的唯一解释，通过对各周边矿区调查研究，事实也是如此。

安鹤煤田北部岩浆岩较多，均为中生代燕山晚期的深成侵入岩。按其岩类，可分为中性和碱性两类。中性岩类主要分布在龙山、子针、马村、龙宫勘查区东北部，白莲坡井田东部及红岭井田西南部。据采掘、钻探资料，主要以岩床顺层侵入为主，局部沿裂隙侵入呈岩墙、岩脉、岩株存在。最大厚度76m，最大侵入面积26km2（龙山区）。中性岩类岩性主要有灰色～灰黑色闪长玢岩、闪长岩和蚀变闪长玢岩，据镜下鉴定：闪长玢岩斑晶主要有半自形板条状中长岩，表面稍微泥化。基质为板条状斜长岩及细粒角闪石组成，另有少量磁铁矿，锆石、白云母零星分布。闪长岩为全晶半自形粒状结构，主要为角闪石及中性闪长石，具绿帘石化、粘土化，亦磁铁矿化。蚀变闪长玢岩的角闪石常蚀变成绿泥石或绿帘石，长石蚀变成绢云母。碱性岩类主要分布于马村西部及冯家洞南部一带，据地表露头可知：主要顺层侵入及岩脉形式侵入闪长玢岩及闪长岩中，最大厚约10m。碱性岩类主要以浅灰色正长斑岩为主，据借鉴有关资料，镜下鉴定，正长斑岩斑晶主要为正长石，基质由微晶及石基组成。石基已全部绢云母化。

该矿区北部及西南部外围井下工作面多处及钻孔中见有岩浆侵入体，其岩性主要为闪长玢岩和蚀变闪长岩，绝对年龄为100～135Ma，属燕山期岩浆侵入体，岩浆侵入一般是沿构造带和煤层侵入，个别侵入到上、下石盒子组地层中，岩体以小型带状岩脉、岩株为主，层厚0～7.13m。对煤层厚度和煤质影响较大。我公司西风井附近，巷道揭露有天然焦，结合西北部外围钻孔资料圈出天然焦分布范围。据相邻的马村矿、安林矿井下资料，岩浆侵入体使二1煤层分叉变薄、焦化直至被熔蚀。围绕岩浆岩侵入体，由内向外，煤类变化由高变质无烟煤逐渐变为贫煤、贫瘦煤、瘦煤。煤类分布呈条带状或同心状。我公司煤层受岩浆影响，存在煤类有无烟煤、贫煤及少量天然焦，以贫煤为主。

3.2、井田内煤的变质程度分析

从区域地质构造来分析：煤层基底及上覆围岩泥岩及砂质泥岩均为封闭型，对瓦斯有封闭作用，岩浆活动可促使煤中瓦斯含量增加，主要原因有：岩浆作用本身产生的CO2、N2等气体进入煤层中：煤的接触变质作用产生一些CO2等气体，由于岩浆烘烤，提高煤的变质程度，增加瓦斯吸附能力，再加上覆盖在煤系地层之上的喷出岩，对煤系瓦斯起遮挡作用，故进一步有助于提高煤的变质程度及瓦斯含量。故本区内煤的变质程度高，依次为天然焦、无烟煤、贫煤。

大众井田属于区域变质为主的一部分，其局部（西部）属岩浆热变质类型，通常在相似煤岩组分和同一煤质牌号范围内，以岩浆热变质为主的煤层，甲烷吸附容量高，故南翼较北翼瓦斯相对涌出量大，且变质程度高。据有关资料研究表明；热变质煤在1-5min内有很高的供气速度而排出大量甲烷气，所以大多数热变质煤在压力下降时能较快地输出其所含天然气的70%-80%；相对讲区域变质排出瓦斯的能力和速度则较低，也就说：同一种煤牌号，热变质煤的发热量迅速且不持久，相反区域变质煤的发热量均衡且持久，热变质煤具有较高的供气动力，事实充分证实，大众井田煤层垂深约304米（始突深度），属于岩浆热变质煤，发热量高且不持久，煤质松软，瓦斯含量高，属于瓦斯突出区域。

岩浆活动改造煤层及瓦斯含量，因为大量的甲烷等气体，在封闭系统中，可以聚集大量瓦斯，形成具有的较高瓦斯含量及压力，尤其在褶皱构造的两翼及收敛段，瓦斯聚集应力集中，具有较高瓦斯势能，因此成为现在的瓦斯包，瓦斯突出危险点。同样情况，煤层受到后期改造，往往气体条件差，这是因为在后期的地质构造运动中，大量气体都沿裂隙跑掉了，这就是现在没有突出威胁的区域，但在特殊情况下，如封闭条件没有被破坏，煤层通过热变质，聚集很高的瓦斯势能，等待围岩条件的改变，这就是造成本矿历史以来瓦斯突出真正原因，尤其大众井田西部离岩浆岩较近，再加上正断裂构造不发育及水文地质条件简单等因素巧妙结合的产物。

4、结论

岩浆活动范围内，使煤层变成高变质煤，符合同等埋深煤层距岩浆岩越近，其变质程度越高的理论；大众井田煤系地层围岩属封闭型，断裂构造带内，充填物多为泥质、砂质、粘土类不透气岩性；埋深在204米以上岩浆活动强烈，产生大量气体保存，围岩的封闭条件为瓦斯突出提供先决条件；埋深在304m以下，同一煤层、同一地区，随着煤层埋藏深度增加，煤的变质程度有规律增加的基本规律，故大众井田上部受岩浆岩活动，使上部瓦斯含量高，煤包富集，煤质变质程度高，多发生突出事故；埋深304m以下煤层瓦斯含量受埋深影响外，主控因素是受地质构造控制，压扭性断层，煤层倾角缓，断层下盘瓦斯含量高，上盘开放型，受断层水影响水，瓦斯含量低。背斜中和面上瓦斯含量大。通过以上分析，为我矿合理抽采瓦斯，优化钻孔布置提供有力的理论依据。

（作者单位：安阳大众煤业有限责任公司）