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      中国矿井物探网 - 矿井地质 - 岩浆侵入煤层(二)
       
       
      岩浆侵入煤层(二)
      信息来源:网站编辑部   添加日期:2015-1-8   浏览次数:2911
      营销管理中心 苏敏敏 整理
      2.岩浆侵入煤层引起的变质作用
          岩浆侵入煤层的接触变质作用,在很大程度上是区域变质的基础上进行的。岩浆侵入煤层所引起的变质程度,不但取决于煤层与侵入体之间的距离,而且与侵入体的产状、形态、成分、黏度和厚度,以及侵入体与煤层的相对位置有关。此外,煤层本身的物理化学性质、未受烘烤前煤的变质程度、煤中矿物杂质的多少、煤层结构复杂程度等,也是影响变质程度的因素。一般的说,岩浆侵入煤层的接触变质有以下一些规律:
          ①岩墙切割煤层对煤质影响小,只是岩墙两侧的煤变质。岩床沿煤层侵入,对煤质影响范围大。岩浆一般侵入煤层下部影响较大,侵入顶板影响较小,侵入中部影响最大。在两个岩床之间煤层可能完全变为天然焦。
          ②根据安徽某地质队总结某矿区接触变质的规律,认为辉绿岩影响最大,闪长岩次之,石英斑岩影响最小。这是因为辉绿岩属基性岩,熔化温度高,所以对煤质影响较大;石英斑岩属酸性岩,熔化温度低,对煤质影响较小。
          ③侵入体的大小、厚度与煤的变质程度成正比。侵入体愈大,煤层变质愈高,影响范围也愈大;反之,则小。
          ④岩浆侵入煤层,形成一个热力变质带。变质带的变质程度与其距侵入体的距离有关,即一般是距侵入体近者变质深,远者变质浅。常可按煤种划分为若干带,由近而远为天然焦、高变质煤逐渐到正常煤层。从一个煤层来讲,不仅有水平分带现象,而且垂直分带也很明显(如图3所示),煤质沿倾斜方向有明显的分带现象。煤层受烘烤后,其物理性质有明显改变,表现为颜色变浅、密度增大、煤的原始结构被破坏,甚至变成块状的天然焦。随着变质程度的增高,煤的挥发分逐渐降低;而随着离开侵入体的距离加大而增加。

      图3 煤层沿倾向分带(淮北张大庄矿)
      1—辉绿岩;2—二级天然焦;3—一级天然焦;4—无烟煤;5—贫煤;
      6—瘦煤;7—焦煤;8—焦肥煤;9—夹矸;10—采样点
      二、岩浆侵入煤层的活动特征
      1.岩浆上冲通道及侵入层位
          地下岩浆向上活动的条件是:首先要有上冲通道;其次,就是要有有利于活动的侵入层位。
      (1)岩浆上冲通道
          地下岩浆上冲侵入到含煤地层中,必须要有一条通道。这条通道有的是断层,有的是裂隙。这说明岩浆活动与地质构造有关,且这种断裂是岩浆侵入前的断裂构造。岩浆侵入后所发生的断裂构造,只能切断侵入体,而不能影响岩浆岩体的分布。
          分析侵入体与断裂构造的关系,对于了解和掌握矿区内岩浆岩体的分布规律有极大的现实意义。岩浆活动主要发生在地壳运动时期,并常紧跟大规模的构造形变,特别是断裂形变之后,由于岩浆是半流体,在构造应力场中总是往压力最小的方向运动。一般张性和张扭性的断裂,由于开启程度较好,测压小,便于岩浆侵入,特别是张扭性断裂切割深、延长远,更有利于岩浆活动。
      (2)岩浆侵入层位
          岩浆侵入煤层形成岩床,有选择层位的特点。煤层热熔点低,化学性稳定差,受热易被溶蚀,所以岩浆大部分沿煤层侵入,特别易侵入到厚煤层中。煤层厚度越大,岩浆岩体越厚,分布面积越广。岩浆侵入煤层,并顺煤层向上扩散是其另一特点。如图4所示,岩浆沿断层带上冲,顺正断层下盘向上扩散形成了大片岩床;但正断层上盘很少发现岩浆侵入现象,煤层结构和煤质都正常。

      图4 岩浆沿断层侵入(陶庄矿)
      2.岩浆侵入严重地区的预测
          地下岩浆活动的初期,是分成几股向上活动并侵入到薄弱的岩层中;以后,岩浆继续上升,利用软弱的煤层层理面和裂隙以挤压注入或溶蚀部分煤层的方式,在煤层中开辟活动空间,并不断向外扩展,形成各式各样的岩床。
          岩浆侵入严重的地区,就是侵入体最发育的地段,这里的岩床属于岩浆侵入煤层形态的第一类型。在严重侵入地区的煤层,几乎全部被岩浆吞蚀,或是岩浆岩体与天然焦穿叉在一起,致使煤层变至不可采。有的矿井只有岩床而没有发现岩墙,但可通过对侵入体的形态特征和岩浆岩原生构造分析找出侵入方向及侵入严重地区。一个矿井可能有好几个侵入严重地区,所以岩浆侵入地区并非连成一片。有的矿井只有岩墙而岩床不很发育,对煤层的影响较小,如开滦林西煤矿出现三条岩墙,岩床不发育,对煤层的破坏轻微。
      三、岩浆侵入体的观测
      1.井下观测
          为了在有岩浆岩侵入的矿井中正确布置采掘巷道和合理开发煤炭资源,应对侵入到煤层中的岩浆岩体进行深入细致的观测研究,在研究工作中需要着重解决的问题是:岩浆侵入体的产状、侵入层位和分布范围;岩浆侵入煤层后其变质程度的变化和可采煤层的赋存状态等问题。
          为解决上述问题,首先的工作就是观测和编录。凡在井下石门、煤巷、采煤工作面等一切出露岩浆岩体的地方,都应进行详细的观测、绘制巷道剖面图或展开图,作出细部特征的素描。观测的内容包括:观察岩浆岩的颜色,矿物成分、结构构造等特征,必要时采取样本做镜下鉴定;测定岩浆侵入体的产状、形态、厚度及其延展范围;查明岩浆侵入体与断裂构造的关系;观察煤层被破坏的情况,如侵入体在煤层中的位置及其间的接触关系、煤层的厚度变化、没得物理化学性质的改变、天然焦的厚度等,并对煤层进行采样分析。
          在有岩浆岩侵入的煤层中,探测煤厚是一项重要任务。特别对于厚煤层,巷道只揭露煤层的一部分,这时需要依靠钻孔或巷探查明煤层厚度及其项、顶底板位置,并获得完整的煤层柱状图。
          对于岩浆岩侵入地盘属于第二、三类型的可采煤层,需要探明其可采范围。侵入煤层内的岩体属第四类型时,要将岩体边缘及前缘界线勘探清楚,以便圈定侵入体的范围。勘探工程可以布置在统一煤层的邻近巷道或相邻煤层的巷道中,也可以考虑从地面打钻。在掘进迎头出现岩浆岩时,一般需要布置扇形钻孔向前方探测。若遇到的是岩墙,可以直接穿过继续前进。
      2.资料整理
          根据井下观测和生产勘探得来的资料,要及时整理成为反映岩浆侵入体特征的各种巷道剖面图、素描图、煤层柱状图及钻孔柱状图等原始资料。经过长期的资料积累,可以进一步编制水平切面图、岩浆岩分布图、煤质等值线图等综合性图件,用以圈定岩浆岩体的分布范围,分析岩浆侵入煤层的破坏程度,并对新区或揭露较少地区的岩浆侵入破坏情况作出初步评价或预测,也为研究本区的岩浆活动和煤的变质作用提供有价值的资料。
      四、岩浆岩区煤层的探测工作
      1、岩浆侵入区煤层预测方法
          岩浆侵入煤层所形成的岩床,其形态是极不规则的,生产部门若不掌握岩浆侵入体分布的特征和接触变质的规律,在安排采掘工程时往往带有盲目性,极易造成无效进尺。因此,在采掘施工前要尽可能地做好预测工作。
          根据安徽烈山煤矿的资料,在岩浆侵入地区以外寻找可采煤层,常用以下的预测方法:
      (1)根据侵入体的特点及岩浆活动特征
          可利用岩浆岩体的纵节理方向、矿物长轴排列方位和岩体波浪起伏延伸方向推断岩浆流向;再根据侵入体的形态特征,寻找岩床的边缘界线和岩浆上冲通道。
          在厚层或特厚煤层中侵入体常呈波状形态,如烈山、陶庄、井隆、兴隆等矿均出现这种现象。岩体波状起伏的延展方向就是岩浆流动方向,根据流动方向,结合接触变质的规律可找到岩体边缘的煤层。
      (2)根据煤的物理化学变化
          接触变质产生天然焦和高变质煤,使煤的物理化学性质发生显著的变化。在岩床垂直方向所产生的天然焦和高变质煤,应比水平方向所产生的天然焦和高变质煤的范围大。前者常出现大片天然焦,据此可预测岩体的产状。
      (3)根据煤的挥发分数值变化
          利用煤的挥发分数值的变化,可预测侵入体的位置和未开拓地区煤种分布。预测方法是在取得全井田煤的挥发分资料的基础上,编制挥发分与岩体间距离或岩体大小的变化曲线,以此作为分析对比、进行预测的依据(如图5所示)。

      图5 挥发分含量与距侵入体远近之间的关系(河北井陉煤矿)
      (a)剖面图;(b)煤的挥发分与其距侵入体远近的关系图
      1—岩体;2—天然焦;3—焦煤;①、②、…、⑥—采样点
      (4)根据其他特征
          在接触变质带附近常有淋水现象,并在侵入体前缘的煤层中往往出现特殊的揉皱现象,煤理紊乱,具有旋涡状褶曲。淋水和揉皱现象均可作为岩浆岩体可能出现的征兆。
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