陈四楼井田岩浆岩分布特征及其对矿床开采的影响

李恩花，陈卓利

(河南省资源环境调查二院，河南 洛阳 471900)

陈四楼井田1976—1986年历经普详勘，勘查过程中大量钻孔揭露岩浆入侵现象。井田在1990年开始建矿开发，7年后投产，矿井生产能力为450万t/a。采掘过程中经常揭见岩浆岩侵入。为了有效指导煤矿的安全生产，本文基于陈四楼井田矿井构造概况，分析了岩浆岩分布特征，并研究了岩浆岩对矿床开采的影响，研究为后期矿井安全开采提供了借鉴。

1 矿井构造

矿井位于永城背斜的西翼，构造基本形态为走向北北西、向南西西倾斜的单斜构造，地层倾角一般为5°～15°，仅在部分褶皱倾伏翼及断层附近煤层倾角较大，可达26°。由于受构造运动影响，矿井内部地层有宽缓的波状起伏，沿走向、倾向有一定变化。矿井内主要构造形迹以近东西向断层表现为主、褶曲次之。褶曲轴向以近南北向为主，局部有岩浆活动。矿井地质构造形态如图1所示。

图1 矿井地质构造纲要Fig.1 Outline of mine geological structure

燕山早期受区域近南北的永城背斜形成的地应力牵引作用影响，井田内岩层物性存在差异而产生次级变形，发育了与永城背斜同轴向的褶曲(6条向斜及2条背斜)。由于区内不同区段所受地应力存在差异，局部发育2条轴向近东西向的次级向斜。次级褶曲轴向随地层变形而发生转向，导致井田内地层产状沿走向、倾向有一定变化。燕山晚期在区域东西向地应力挤压作用下，在井田脆性地段发育了近南北向的断层[1-4]。这一时期地层活动相当活跃，区域热事件普遍。该井田煤系中的岩浆岩体侵入主要发生于此时期。燕山末期到喜山早期，在南北挤压应力作用下，该区域处于伸展活动变形环境中。由于强烈的断块差异活动，井田中产生大小不一的近东西向的断层。后生成的近东西向的断层切割并改造前期生成的近南北向断层及褶曲[5-9]。各期形成的主要断层(落差≥20 m)两侧常伴生有一定数量的小断层，小断层走向一般与主体断层斜交。夹于同期生成的2条平行断层之间的断块内，通常发育有与两侧断层同走向数量不等的小断层。

据《中国东部滑脱构造与找煤》《华北晚古生代聚煤规律与找煤》2个国家类科研项目成果，结合永城矿区勘探地质资料分析，该区地处华北板块东南缘，构造位置处于中朝准地台鲁西台隆永城陷褶断束西缘。永城陷褶断束大部分位于安徽省内，永城、夏邑位于该断束西部边缘。该区基底(结晶变质岩)呈断块格局，盖层(沉积盖层)则由断块、褶皱组成。

2 岩浆岩分布特征

2.1 岩浆岩发育时期及产状

矿井内岩浆一般顺煤层及软弱层侵入，产状多为岩床或岩墙。钻孔揭露岩浆岩最大厚度31.57 m，平均厚度2.59 m。岩浆活动有2个期次：辉绿岩偏老，为华力西晚期的产物；花岗斑岩较新，为燕山早—晚期的产物。除三1煤外，区内可采煤层均受到不同程度的岩浆侵入影响，局部变质为天然焦或变薄、甚至被侵蚀。

2.2 岩浆岩分布特征

井田基性、酸性岩类均有发现。矿井内目前查明岩浆岩侵入二2煤层有9处(图2、表1)，面积约为3.2 km2，大部分分布在1308、1006、0716、6406孔附近。

图2 二2煤层岩浆岩侵入范围分布Fig.2 Distribution of magmatic rock intrusion range of Ⅱ2 coal seam

表1 开采过程中揭露岩浆岩侵入二2煤层情况Tab.1 During the mining process，the magmatic rock intrusion into the Ⅱ2 coal seam was revealed

2.3 岩性特征

岩浆岩的种类较多，现将分布广、穿见层次多、具有代表性的岩类分述如下。

(1)辉绿岩类。该类岩石分布最为广泛，穿见钻孔占矿井总钻孔数的47%，占穿见岩浆岩钻孔总数的80%，占各类岩浆岩穿见层次的76%。穿见的最大厚度为9.04 m(0428孔)，主要集中在矿井的中部，60—12勘探线一带，在67—69线的东部亦有所发育。一般顺煤层侵入，尤以三4煤层为多，呈岩脉(岩席)状产出。

(2)闪长岩类。该类岩石有23个钻孔穿见，占穿见岩浆岩孔数及穿见层次的17%，穿见最大厚度为9.55 m(0805孔)，主要分布在F9断层东侧及F26断层的北端，在矿井中东部亦有零星分布。总体呈南北向不连续的线状分布[10-13]。

(3)煌斑岩类。该类岩石分布范围小，仅在北部的4个钻孔中穿见4层次，最大厚度3.45 m(1507孔)。主要分布在矿井北部边界F11断层的南侧。为近东西向的岩脉。

(4)细晶岩类。该岩类仅有2个孔穿见，最大厚度为13.26 m(0720孔)。仅在矿井西部6909及0720孔中见到。

(5)花岗岩类。该类岩石仅有6孔穿见14层。最大厚度31.57 m(1006孔花岗斑岩7层)，平均厚度5.40 m，大于矿井内岩浆岩的平均厚度。

3 岩浆岩对煤层、煤质的影响

矿井岩浆岩侵入层位、层次、范围、厚度各异，加之煤层厚度、结构等特征不同，使二者之关系显得较复杂，但仍有下述规律。

(1)由于受构造作用的影响，煤层顶、底板(一般为泥岩、砂质泥岩、砂岩)之间常因理化性质不同而造成层间裂隙发育，煤层又较松软和易于溶融，酸性岩浆侵入层位一般在二2煤层，对煤层的破坏程度基本受岩体厚度和分布范围的制约；厚度大，范围广，对煤层的破坏严重，例如1006、0716、6406孔，二2煤层受到厚度分别为1.57、6.61、4.35 m的花岗斑岩、闪长岩类的侵入，煤层被吞蚀殆尽。多数情况下，岩浆使煤层结构复杂化或变质为天然焦(图3)，甚者有局部吞蚀煤层现象。

图3 二2煤层受岩浆烘烤影响变为天然焦Fig.3 Ⅱ2 coal seam becomes natural coke affected by magma baking

4 结论

(2)岩浆常沿煤层底板软弱部位或顺煤层侵入，使煤层遭受一定程度的破坏或变质为天然焦。