淺析巖漿侵入規(guī)律及其對(duì)煤層瓦斯成藏的影響

摘 要：我國巖漿非常活躍，巖漿的活動(dòng)不僅給煤礦的生產(chǎn)帶來極大的影響，也對(duì)煤炭的構(gòu)造，煤炭性質(zhì)的改變及煤炭中瓦斯的生成方面起著非常大的影響。文章從理論結(jié)構(gòu)出發(fā)，首先探究了巖漿侵入規(guī)律，其次細(xì)致地分析了巖漿侵入對(duì)煤層瓦斯成藏的影響，最后分析了巖漿侵入對(duì)煤層的突出影響。文章站在理論層面對(duì)巖漿侵入對(duì)煤層瓦斯成藏及突出影響進(jìn)行分析，在探究的過程中提出自己的觀點(diǎn)及論斷，使分析更加具體深入。

關(guān)鍵詞：巖漿侵入規(guī)律；巖層瓦斯；突出影響

巖漿侵入活動(dòng)是一種自然現(xiàn)象，它上升到一定位置后，由于覆巖層的外壓力大于巖漿的內(nèi)壓力，迫使巖漿停留在地殼之中冷凝結(jié)晶，這種巖漿活動(dòng)稱為巖漿的侵入。巖漿因?yàn)榫邆錁O高的溫度和很大的內(nèi)部壓力，往往向地殼薄弱或構(gòu)造活動(dòng)地帶上升，并在沿途不斷融化周圍巖石或俘虜崩落的巖石塊，從而不斷擴(kuò)大其侵占的空間，冷凝后形成各種侵入巖體，地下巖漿上升侵入并占據(jù)一定空間的作用叫做巖漿侵入對(duì)其他事物的影響，即外影響。

1 巖漿侵入規(guī)律

巖漿是指地下熔融或部分熔融的巖石，其在侵入地表時(shí)一般沿著受力最小的方向運(yùn)動(dòng)。在大多數(shù)情況下，巖漿侵入一定受到地表構(gòu)造帶的影響。

巖漿侵入的基本體征是以侵入源為構(gòu)造帶的某一重心部位，并以該中心向構(gòu)造帶兩側(cè)侵入，侵入方向?yàn)橛删镞吔鐤|西向井田內(nèi)部深入，由井田內(nèi)沿向兩側(cè)侵入。煤礦中常見的巖漿侵入狀態(tài)多為巖墻和巖床兩種。巖漿噴出后從斷裂帶進(jìn)入地殼與煤炭層穿插在一起，形成巖墻。巖墻的特征是厚度大，分布范圍小。巖墻與煤層相撞后使其變質(zhì)后形成以巖體為中心的環(huán)形變質(zhì)帶，越靠近中心的部分煤的變質(zhì)成分越高。這就是從無煙煤到肥煤的形成過程。因?yàn)閹r漿的侵入導(dǎo)致煤礦性質(zhì)的變化情況很常見。我們生活中的蜂窩煤，無煙煤，灰煤大都是由于這種活動(dòng)所形成的。因?yàn)閹r漿的活潑型導(dǎo)致煤層結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，煤炭性質(zhì)發(fā)生改變。

2 巖漿侵入對(duì)煤層瓦斯成藏

在許多礦井區(qū)域中，因巖漿侵入使煤炭被吞噬，進(jìn)而影響煤炭的安全生產(chǎn)，這樣的例子在生活中很常見。例如：提高煤的變質(zhì)程度，使煤層瓦斯含量增加；破壞煤的連續(xù)性，增加煤炭的變性；巖體推擠煤層，使煤結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。王營煤井田有南北兩側(cè)巖墻帶，堅(jiān)實(shí)密致。這些構(gòu)造阻止了井田內(nèi)瓦斯的外遷移，使王營井田被圈閉在其中。到1991年為止，王營井礦15次瓦斯突出中，11次發(fā)生在巖漿巖巖墻兩側(cè)附近，說明巖漿巖對(duì)瓦斯突出有重要的控制作用。

2.1 巖漿侵入增大瓦斯含量

在巖漿侵入中，巖漿中的熱液具有高溫、高壓的特點(diǎn)。巖漿侵入煤層后，高溫?zé)嵋菏姑簩影l(fā)生變質(zhì)，加快煤的產(chǎn)氣速度，生成瓦斯，而巖漿中的二氧化碳、氫氣等氣體進(jìn)入煤層空襲中，則提高了瓦斯含量；另一方面，部分巖漿侵入時(shí)形成的巖墻對(duì)封閉瓦斯起著重要作用。因此巖漿侵入使得煤層上方受到隔絕阻斷瓦斯的揮發(fā)，因此巖漿侵入使得沒層中瓦斯的含量增大。但是也造成了煤炭及瓦斯開采的工作人員的難度，其中如何安全的作業(yè)也是當(dāng)今社會(huì)探討的問題之一。

2.2 巖漿侵入加厚煤層

巖漿侵入煤層頂時(shí)，底板流動(dòng)可將全部或者部分煤層溶蝕，造成煤層突然消失或者出現(xiàn)厚度異常。受巖漿侵入的影響煤層可比原有煤層增加2～3倍。同理而言，巖漿侵入煤層時(shí)，也可將部分煤層溶蝕，造成煤層消失或厚度變化。當(dāng)煤層厚度突然變薄時(shí)地下瓦斯含量和瓦斯壓力不斷增加，因此也頻發(fā)煤與瓦斯突出崩裂的事件。巖漿侵入使得煤層厚度增大，對(duì)于煤炭的深層堆積也是一種保護(hù)，但同時(shí)也加強(qiáng)了煤炭發(fā)掘人員的難度，煤炭層更加深厚更加接近地核。因此煤層對(duì)瓦斯的保護(hù)更加堅(jiān)固，減少了瓦斯的揮發(fā)。

2.3 巖漿侵入的結(jié)構(gòu)變化

巖漿侵入煤層對(duì)于煤層的破壞是不均衡的，因此使其形態(tài)發(fā)生變化。因溫度的不同導(dǎo)致巖漿在冷卻時(shí)局部煤層受力不均勻，形態(tài)失去原有的規(guī)律，常出現(xiàn)斷層。又因?yàn)閹r體強(qiáng)烈的推擠力導(dǎo)致煤系被撐開，產(chǎn)生巖體裂隙，使煤附近的結(jié)構(gòu)遭到破壞，煤附近產(chǎn)生天然焦、構(gòu)造煤等煤種。因?yàn)槊悍N的不同導(dǎo)致瓦斯的分布不同，受到煤種影響瓦斯的固存性也增大，這也是瓦斯穩(wěn)定性增加的原因之一。因煤種的相互參雜，導(dǎo)致瓦斯的泄露減少。

巖漿的侵入不僅對(duì)于瓦斯有著影響，對(duì)于煤層的性質(zhì)變化也有一定的制約。一方面高溫的巖漿侵入煤層使煤層結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，煤層的穩(wěn)定性及連續(xù)性遭到破壞，繼而使煤層薄厚不一，造成分布不均衡，局部構(gòu)造形態(tài)失去原有的規(guī)律性，破壞原有生態(tài)。另一方面，巖漿冷凝時(shí)由于地質(zhì)條件不同導(dǎo)致溫度差異，冷凝效果不同，煤層應(yīng)力不均衡，在產(chǎn)生的拉力與張力的作用下，巖床，巖體的斷裂帶形成，即為突變區(qū)，是煤炭與瓦斯的敏感地帶。在煤炭挖掘工作中如何處理好煤炭與瓦斯的關(guān)系是關(guān)鍵，在煤炭與瓦斯剝離期間，采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ谴龠M(jìn)收益最大化的關(guān)鍵點(diǎn)，因此如何利用巖石侵入來促進(jìn)煤炭與瓦斯之間的關(guān)系，如何扭轉(zhuǎn)巖漿侵入對(duì)煤炭與瓦斯的影響就是我們開采部門一直關(guān)注的問題。

3 巖漿侵入對(duì)煤層的突出影響

其一，巖漿侵入破壞煤層。巖漿是高溫高壓的流體，對(duì)于煤炭層的破壞主要分三種：吞噬，機(jī)械，烘烤。巖漿沿著煤層頂端流動(dòng)時(shí)，可以使煤層融化，使得煤層厚度變小，雜志變多。局部地區(qū)無煤，嚴(yán)重破壞了煤層的連續(xù)性和完整性，巖漿溢出時(shí)有向上的沖擊力，使煤層移位，其原始產(chǎn)狀發(fā)生變化，為煤炭的發(fā)掘工作增加了難度。巖漿侵入產(chǎn)生的高溫下對(duì)煤層烘烤，產(chǎn)生熱變質(zhì)現(xiàn)象，使煤層遭到破壞，煤的工業(yè)價(jià)值降低。因此巖漿的侵入對(duì)于煤層而言，不僅使煤的質(zhì)地發(fā)生了變化，也使煤的產(chǎn)量發(fā)生了變化。對(duì)于煤炭開采工作也是至關(guān)重要的。直接間接地影響著煤炭開采工作。

其二，巖漿侵入對(duì)煤的變質(zhì)作用。巖漿侵入煤層后，會(huì)使煤層發(fā)生變質(zhì)作用。煤層發(fā)生變質(zhì)作用后導(dǎo)致土地的表層也隨著變化。巖漿侵入后不僅對(duì)于地表有一定的損壞作用，也對(duì)于煤層中間的地質(zhì)結(jié)構(gòu)起了很大的影響。改變了原來的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，使新的結(jié)構(gòu)生成。這就改變了原來的生態(tài)環(huán)境，容易造成水土流失及土地沙漠化。

其三，煤層空隙變化。巖漿侵入產(chǎn)生局部區(qū)域熱變質(zhì)，增大了煤層的空隙數(shù)量，提高了煤層對(duì)瓦斯的吸附、儲(chǔ)備能，提高了煤層自身的滲透性。受巖漿侵入破壞的煤層空隙比原來擴(kuò)大1倍。

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在中國淮北，鄭州等地均發(fā)生過巖漿侵入造成的事故。巖漿不僅導(dǎo)致煤與瓦斯的分布改變，給煤炭開發(fā)工作照成困擾，也對(duì)煤層的結(jié)構(gòu)造成破壞，使煤炭性質(zhì)發(fā)生變化，且?guī)r漿侵入可以促進(jìn)煤炭的裂隙發(fā)育。巖漿侵入不僅對(duì)煤層有很大的破壞作用，也大大地降低了煤的可采性。巖漿侵入也提高了煤的裂隙度。越靠近巖漿的地帶變質(zhì)越大煤級(jí)也就越高。巖漿侵入也有助于煤炭巖化速度加快，可促進(jìn)大量瓦斯氣體生成，且煤層由于巖漿侵入透氣性變差，故對(duì)瓦斯起到很好的圈閉作用。

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作者簡介：張斌（1976-），男，安徽宿州人，助理工程師，從事水文地質(zhì)、煤田地質(zhì)勘探。