李恩花，陳卓利

(河南省資源環(huán)境調(diào)查二院，河南 洛陽(yáng) 471900)

陳四樓井田1976—1986年歷經(jīng)普詳勘，勘查過(guò)程中大量鉆孔揭露巖漿入侵現(xiàn)象。井田在1990年開始建礦開發(fā)，7年后投產(chǎn)，礦井生產(chǎn)能力為450萬(wàn)t/a。采掘過(guò)程中經(jīng)常揭見(jiàn)巖漿巖侵入。為了有效指導(dǎo)煤礦的安全生產(chǎn)，本文基于陳四樓井田礦井構(gòu)造概況，分析了巖漿巖分布特征，并研究了巖漿巖對(duì)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(gòu)造

礦井位于永城背斜的西翼，構(gòu)造基本形態(tài)為走向北北西、向南西西傾斜的單斜構(gòu)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(dá)26°。由于受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，礦井內(nèi)部地層有寬緩的波狀起伏，沿走向、傾向有一定變化。礦井內(nèi)主要構(gòu)造形跡以近東西向斷層表現(xiàn)為主、褶曲次之。褶曲軸向以近南北向?yàn)橹?，局部有巖漿活動(dòng)。礦井地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)如圖1所示。

圖1 礦井地質(zhì)構(gòu)造綱要Fig.1 Outline of mine geological structure

燕山早期受區(qū)域近南北的永城背斜形成的地應(yīng)力牽引作用影響，井田內(nèi)巖層物性存在差異而產(chǎn)生次級(jí)變形，發(fā)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(qū)內(nèi)不同區(qū)段所受地應(yīng)力存在差異，局部發(fā)育2條軸向近東西向的次級(jí)向斜。次級(jí)褶曲軸向隨地層變形而發(fā)生轉(zhuǎn)向，導(dǎo)致井田內(nèi)地層產(chǎn)狀沿走向、傾向有一定變化。燕山晚期在區(qū)域東西向地應(yīng)力擠壓作用下，在井田脆性地段發(fā)育了近南北向的斷層[1-4]。這一時(shí)期地層活動(dòng)相當(dāng)活躍，區(qū)域熱事件普遍。該井田煤系中的巖漿巖體侵入主要發(fā)生于此時(shí)期。燕山末期到喜山早期，在南北擠壓應(yīng)力作用下，該區(qū)域處于伸展活動(dòng)變形環(huán)境中。由于強(qiáng)烈的斷塊差異活動(dòng)，井田中產(chǎn)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(cè)常伴生有一定數(shù)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(nèi)，通常發(fā)育有與兩側(cè)斷層同走向數(shù)量不等的小斷層。

據(jù)《中國(guó)東部滑脫構(gòu)造與找煤》《華北晚古生代聚煤規(guī)律與找煤》2個(gè)國(guó)家類科研項(xiàng)目成果，結(jié)合永城礦區(qū)勘探地質(zhì)資料分析，該區(qū)地處華北板塊東南緣，構(gòu)造位置處于中朝準(zhǔn)地臺(tái)魯西臺(tái)隆永城陷褶斷束西緣。永城陷褶斷束大部分位于安徽省內(nèi)，永城、夏邑位于該斷束西部邊緣。該區(qū)基底(結(jié)晶變質(zhì)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(fā)育時(shí)期及產(chǎn)狀

礦井內(nèi)巖漿一般順煤層及軟弱層侵入，產(chǎn)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(dòng)有2個(gè)期次：輝綠巖偏老，為華力西晚期的產(chǎn)物；花崗斑巖較新，為燕山早—晚期的產(chǎn)物。除三1煤外，區(qū)內(nèi)可采煤層均受到不同程度的巖漿侵入影響，局部變質(zhì)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(fā)現(xiàn)。礦井內(nèi)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(guò)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(xiàn)將分布廣、穿見(jiàn)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(jiàn)鉆孔占礦井總鉆孔數(shù)的47%，占穿見(jiàn)巖漿巖鉆孔總數(shù)的80%，占各類巖漿巖穿見(jiàn)層次的76%。穿見(jiàn)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(fā)育。一般順煤層侵入，尤以三4煤層為多，呈巖脈(巖席)狀產(chǎn)出。

(2)閃長(zhǎng)巖類。該類巖石有23個(gè)鉆孔穿見(jiàn)，占穿見(jiàn)巖漿巖孔數(shù)及穿見(jiàn)層次的17%，穿見(jiàn)最大厚度為9.55 m(0805孔)，主要分布在F9斷層?xùn)|側(cè)及F26斷層的北端，在礦井中東部亦有零星分布?？傮w呈南北向不連續(xù)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(gè)鉆孔中穿見(jiàn)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(cè)。為近東西向的巖脈。

(4)細(xì)晶巖類。該巖類僅有2個(gè)孔穿見(jiàn)，最大厚度為13.26 m(0720孔)。僅在礦井西部6909及0720孔中見(jiàn)到。

(5)花崗巖類。該類巖石僅有6孔穿見(jiàn)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(nèi)巖漿巖的平均厚度。

3 巖漿巖對(duì)煤層、煤質(zhì)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(jié)構(gòu)等特征不同，使二者之關(guān)系顯得較復(fù)雜，但仍有下述規(guī)律。

(1)由于受構(gòu)造作用的影響，煤層頂、底板(一般為泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖)之間常因理化性質(zhì)不同而造成層間裂隙發(fā)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(duì)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(duì)煤層的破壞嚴(yán)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(zhǎng)巖類的侵入，煤層被吞蝕殆盡。多數(shù)情況下，巖漿使煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜化或變質(zhì)為天然焦(圖3)，甚者有局部吞蝕煤層現(xiàn)象。

圖3 二2煤層受巖漿烘烤影響變?yōu)樘烊唤笷ig.3 Ⅱ2 coal seam becomes natural coke affected by magma baking

4 結(jié)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(zhì)為天然焦。