陳四樓井田巖漿巖分布特征及其對礦床開采的影響

李恩花，陳卓利

(河南省資源環境調查二院，河南 洛陽 471900)

陳四樓井田1976—1986年歷經普詳勘，勘查過程中大量鉆孔揭露巖漿入侵現象。井田在1990年開始建礦開發，7年后投產，礦井生產能力為450萬t/a。采掘過程中經常揭見巖漿巖侵入。為了有效指導煤礦的安全生產，本文基于陳四樓井田礦井構造概況，分析了巖漿巖分布特征，并研究了巖漿巖對礦床開采的影響，研究為后期礦井安全開采提供了借鑒。

1 礦井構造

礦井位于永城背斜的西翼，構造基本形態為走向北北西、向南西西傾斜的單斜構造，地層傾角一般為5°～15°，僅在部分褶皺傾伏翼及斷層附近煤層傾角較大，可達26°。由于受構造運動影響，礦井內部地層有寬緩的波狀起伏，沿走向、傾向有一定變化。礦井內主要構造形跡以近東西向斷層表現為主、褶曲次之。褶曲軸向以近南北向為主，局部有巖漿活動。礦井地質構造形態如圖1所示。

圖1 礦井地質構造綱要Fig.1 Outline of mine geological structure

燕山早期受區域近南北的永城背斜形成的地應力牽引作用影響，井田內巖層物性存在差異而產生次級變形，發育了與永城背斜同軸向的褶曲(6條向斜及2條背斜)。由于區內不同區段所受地應力存在差異，局部發育2條軸向近東西向的次級向斜。次級褶曲軸向隨地層變形而發生轉向，導致井田內地層產狀沿走向、傾向有一定變化。燕山晚期在區域東西向地應力擠壓作用下，在井田脆性地段發育了近南北向的斷層[1-4]。這一時期地層活動相當活躍，區域熱事件普遍。該井田煤系中的巖漿巖體侵入主要發生于此時期。燕山末期到喜山早期，在南北擠壓應力作用下，該區域處于伸展活動變形環境中。由于強烈的斷塊差異活動，井田中產生大小不一的近東西向的斷層。后生成的近東西向的斷層切割并改造前期生成的近南北向斷層及褶曲[5-9]。各期形成的主要斷層(落差≥20 m)兩側常伴生有一定數量的小斷層，小斷層走向一般與主體斷層斜交。夾于同期生成的2條平行斷層之間的斷塊內，通常發育有與兩側斷層同走向數量不等的小斷層。

據《中國東部滑脫構造與找煤》《華北晚古生代聚煤規律與找煤》2個國家類科研項目成果，結合永城礦區勘探地質資料分析，該區地處華北板塊東南緣，構造位置處于中朝準地臺魯西臺隆永城陷褶斷束西緣。永城陷褶斷束大部分位于安徽省內，永城、夏邑位于該斷束西部邊緣。該區基底(結晶變質巖)呈斷塊格局，蓋層(沉積蓋層)則由斷塊、褶皺組成。

2 巖漿巖分布特征

2.1 巖漿巖發育時期及產狀

礦井內巖漿一般順煤層及軟弱層侵入，產狀多為巖床或巖墻。鉆孔揭露巖漿巖最大厚度31.57 m，平均厚度2.59 m。巖漿活動有2個期次：輝綠巖偏老，為華力西晚期的產物；花崗斑巖較新，為燕山早—晚期的產物。除三1煤外，區內可采煤層均受到不同程度的巖漿侵入影響，局部變質為天然焦或變薄、甚至被侵蝕。

2.2 巖漿巖分布特征

井田基性、酸性巖類均有發現。礦井內目前查明巖漿巖侵入二2煤層有9處(圖2、表1)，面積約為3.2 km2，大部分分布在1308、1006、0716、6406孔附近。

圖2 二2煤層巖漿巖侵入范圍分布Fig.2 Distribution of magmatic rock intrusion range of Ⅱ2 coal seam

表1 開采過程中揭露巖漿巖侵入二2煤層情況Tab.1 During the mining process，the magmatic rock intrusion into the Ⅱ2 coal seam was revealed

2.3 巖性特征

巖漿巖的種類較多，現將分布廣、穿見層次多、具有代表性的巖類分述如下。

(1)輝綠巖類。該類巖石分布最為廣泛，穿見鉆孔占礦井總鉆孔數的47%，占穿見巖漿巖鉆孔總數的80%，占各類巖漿巖穿見層次的76%。穿見的最大厚度為9.04 m(0428孔)，主要集中在礦井的中部，60—12勘探線一帶，在67—69線的東部亦有所發育。一般順煤層侵入，尤以三4煤層為多，呈巖脈(巖席)狀產出。

(2)閃長巖類。該類巖石有23個鉆孔穿見，占穿見巖漿巖孔數及穿見層次的17%，穿見最大厚度為9.55 m(0805孔)，主要分布在F9斷層東側及F26斷層的北端，在礦井中東部亦有零星分布。總體呈南北向不連續的線狀分布[10-13]。

(3)煌斑巖類。該類巖石分布范圍小，僅在北部的4個鉆孔中穿見4層次，最大厚度3.45 m(1507孔)。主要分布在礦井北部邊界F11斷層的南側。為近東西向的巖脈。

(4)細晶巖類。該巖類僅有2個孔穿見，最大厚度為13.26 m(0720孔)。僅在礦井西部6909及0720孔中見到。

(5)花崗巖類。該類巖石僅有6孔穿見14層。最大厚度31.57 m(1006孔花崗斑巖7層)，平均厚度5.40 m，大于礦井內巖漿巖的平均厚度。

3 巖漿巖對煤層、煤質的影響

礦井巖漿巖侵入層位、層次、范圍、厚度各異，加之煤層厚度、結構等特征不同，使二者之關系顯得較復雜，但仍有下述規律。

(1)由于受構造作用的影響，煤層頂、底板(一般為泥巖、砂質泥巖、砂巖)之間常因理化性質不同而造成層間裂隙發育，煤層又較松軟和易于溶融，酸性巖漿侵入層位一般在二2煤層，對煤層的破壞程度基本受巖體厚度和分布范圍的制約；厚度大，范圍廣，對煤層的破壞嚴重，例如1006、0716、6406孔，二2煤層受到厚度分別為1.57、6.61、4.35 m的花崗斑巖、閃長巖類的侵入，煤層被吞蝕殆盡。多數情況下，巖漿使煤層結構復雜化或變質為天然焦(圖3)，甚者有局部吞蝕煤層現象。

圖3 二2煤層受巖漿烘烤影響變為天然焦Fig.3 Ⅱ2 coal seam becomes natural coke affected by magma baking

4 結論

(2)巖漿常沿煤層底板軟弱部位或順煤層侵入，使煤層遭受一定程度的破壞或變質為天然焦。