矿井岩浆岩侵入煤层危害性分析

董智超

(山西省煤炭地质水文勘查研究院，山西太原 030006)

在煤矿建设生产过程中，岩浆岩侵入煤层和煤系地层，是最常见的地质现象，也是影响煤矿生产的地质因素之一。岩浆进入煤层有很大的破坏，不仅使煤层变质，还可改变区域地质环境。给煤矿生产带来很大的麻烦，同时也影响矿井安全生产。在煤矿生产中，对于岩浆侵入体的研究，主要是摸清岩浆岩发育部位、分布规律、产状、接触变质特征，弄清楚岩浆对煤层和煤质的影响，通过对岩浆的研究，可选择最合适的处理方法。

1 岩浆侵入煤层的危害性

岩浆侵入煤层中其危害主要表现在:1)岩浆侵入煤层，岩浆凝结后代替了原有煤层，使煤层的连续性和完整性遭到破坏，从而减少煤炭的可采储量;2)岩浆与煤层接触后，煤会变质，使煤的灰分增大，煤质变劣，生产天然焦，降低煤的工业价值;3)煤层中侵入体硬度大，影响采煤进度，增加开采成本;4)侵入体在煤层中发育，增大了采区和工作面的布置。

2 岩浆侵入体的特点

2.1 侵入体的产状

在生产矿井中发现的岩浆侵入体主要有两种产状:岩墙和岩床。

岩墙是指地下岩浆沿断层或裂隙上冲，切穿煤层及其顶底板岩层形成的墙状侵入体。其在剖面上呈近直立的墙状，平面上呈带状分布，厚度由几厘米到数十米，一般在岩层中窄，在煤层中宽，长度由数米至数千米，岩墙受该区断裂控制，具有一定的方向性，并成组出现，岩墙以狭窄条带与煤层接触，对煤层的破坏和影响范围不大。岩床大致平等围岩层理，多沿煤层侵入，厚度较小，面积较大，倾角平缓，形态复杂多样，从中心到边缘，可由层状过渡为似层状，再过渡为树枝状、串珠状和扁豆状。

2.2 岩浆侵入体的岩性特征

根据一些地区煤矿区侵入体岩性资料表明，煤层中的岩浆侵入体大多是浅层岩。其岩性主要为基性岩类和中性岩类，酸性和碱性岩类较少。具有斑状结构的岩石要特别注意斑晶的矿物成分鉴定，不具斑状结构的岩石，应根据矿物成分和结合颜色深浅分析岩性特征，同时还要注意脉岩按其矿物成分与相应深层岩是否一致。

2.3 岩浆侵入体的接触变质特征

煤主要由有机物质组成，对温度的高低特别敏感。当岩浆侵入或接近煤层时，煤层会在高温、高压的作用下发生接触性变质。其变质的强弱程度以及变质带的大小主要受以下几个因素影响:

1)侵入体产状。主要是指侵入体与煤层的接触面积，接触面积的大小与变质的强弱程度有很大关系。岩墙与煤层垂直或斜交，接触面呈狭窄条带，对煤层影响较小。若岩墙顺煤层分布，其接触面积大，对煤层破坏强，影响范围大。2)侵入体的大小。主要指岩浆的侵入量，岩浆侵入量大，其蕴藏的热量也大。因此，侵入量越大，煤层的变质程度越大，影响范围也越大。3)侵入体在煤层中的位置。侵入体上部的煤层变质程度越大，下面的煤层变质程度小。其原因在于侵入体中热量向上扩散的作用。因此，侵入体位于煤层顶部时，对煤层影响小，处于煤层底部时，对煤层影响比较大;当侵入体位于煤层中部时，对煤层影响最大，形成上厚下薄的变质带。4)煤层侵入体的距离。煤层的变质程度与其距侵入体的远近有关，越近煤层变质程度越大，越远煤层变质程度越小。5)侵入体的岩石性质。基性岩浆在地壳浅部容易以岩床的形式沿煤层侵入，对煤层接触变质影响较大。酸性岩浆难于形成沿煤层的广泛侵入，仅以岩墙或小侵入体对周围煤层产生局部影响，对煤层接触变质影响较小。中性岩浆介于两者之间。这也是煤层中侵入体为何以基性、中性岩居多的原因。深部酸性岩浆，由于量大、温高、离岩浆源近，对于上覆煤层产生大规模的岩浆热变质作用;直接与之接触的煤层、煤系，均已熔融同化破坏，或形成面目全非的变质岩。

3 岩浆侵入的规律

研究岩浆侵入煤层的控制条件及活动规律，主要是研究岩浆侵入通道、选层侵入和扩散机制等方面。它对于了解煤层中岩浆侵入的总体分布规律，评价岩浆侵入对煤层的破坏程度和对煤质的影响范围至关重要，是探测和预测岩浆侵入体的理论基础和重要依据。

3.1 岩浆侵入通道

岩浆侵入需要断裂的存在，断裂可作通道。侵入前或侵入期间形成的断裂，对岩浆侵入和侵入后的分布起决定作用。侵入后形成的断裂，与岩浆侵入和侵入后的分布不起决定作用，但对先成侵入体起切割和改选作用。通常来说，张性和张扭性断裂，其开启程度较好，侧压较小，对岩浆运动的阻力较小，易于岩浆侵入。

鉴别岩浆沿断层侵入或是沿裂隙侵入，可根据岩墙两侧围岩的岩性是否相同，层位是否对应，产状是否一致，煤层底板等高线是否相连等标志确定。

3.2 岩浆选层侵入

岩浆沿断裂上升中，在沿层理面、层滑面和软弱层位易发生侧向顺层侵入。煤层属于软弱层，因而煤系地层中煤层是岩浆最易侵入的层位。

此外，岩浆侵入还与煤层顶底板的阻隔和屏蔽作用有关。岩浆侵入煤层可全部或部分熔蚀煤层，也可沿煤层中的裂隙穿插、切割，因而导致煤层中侵入体形态极其复杂和多样。岩浆主要沿煤层侵入，有时也可沿泥质岩和石灰岩侵入。岩浆侵入有挤压注入和熔蚀同化两种形式。对化学稳定性较强的岩层，以挤压注入作用为主，对化学性质差的煤层，则以熔蚀同化作用为主。

3.3 岩浆侵入煤层的规律

主要有:1)煤层厚度越大，侵入煤层中的侵入体厚度越大，分布面积越广，形态越复杂;2)由于夹石层的导热性和透气性较低，化学稳定性较高，可起隔热和屏蔽作用，限制岩浆在煤层中的活动。因此，煤层中夹石层的有无、厚薄、性质和分布情况，控制着侵入体在煤层中的分布和对煤层的影响范围;3)一般情况下，灰分较低，物性较软和变质程度较低的宽层或煤分层，因其抵抗熔蚀和侵入的能力较小，故岩浆易于侵入，影响范围也大;4)作为岩浆上升通道的断层越大，则岩浆来源越丰富，沿断层向侵入煤层的岩浆深入越远，分布面积越大;岩浆沿断层通道侧向侵入煤层，向煤层上山方向比向下山方向易于扩散。因此，上山方向煤层被岩浆破坏更严重［1］。

3.4 岩浆侵入分区

实践证明，侵入体在煤层中的分布，具有明显的分区规律。根据距侵入中心的远近、侵入体的产状变化，以及对煤层破坏和煤质影响的程度，将煤层中岩浆侵入分为三区:1)上冲区，就是岩浆通道及其附近的地区;2)扩散区，指岩浆离开侵入中心，向外围扩散的区域;3)波及区，指扩散区外围，仅受岩浆高压热气波及的地区。需要指出的是，由上冲区到扩散区、波及区到正常区，总是逐步过渡的。

4 结语

在矿井采掘过程中，会经常遇到岩浆侵入的区域，通过研究侵入体和侵入煤层的规律，我们可以采取一些相应的措施对岩墙和岩床进行有效的处理，降低采矿难度，提高采矿的合理性。

［1］汪 涵，王 亮，王开信，等.岩浆侵入对煤层瓦斯成藏及突出的影响［J］.能源技术与管理，2013(3)：51.