朔里矿业岩浆活动规律研究

一、矿井及区域地质概况

　　矿井位于淮北市东北16km的朔里镇，闸河煤田复式向斜中段的西翼，中部锉楼背斜将整个井田分成南为黄湾复式向斜、北为葛凹向斜两个次级构造，简称南盆和北盆。开拓方式：立井、单一水平、上下山开采。开采方式：3、4、5煤层(下石盒子组)联合开采，6煤层(山西组)单独开采，3、5主采煤层，4、6煤层局部可采。地层出露较少，多为第四系冲、洪积层所覆盖。自下而上为奥陶系、石炭系、二叠系、第四系。燕山运动表现强烈，构造受东西向构造、北东向构造所控制，东西向和北东向构造为主要格局。岩浆活动频繁，煤系地层受第三次岩浆活动影响甚剧，其代表是丁里岩体。岩性为花岗斑岩及来自井田南部的辉绿岩。

　　二、岩浆岩体的产状及分布特征

　　岩浆侵入面积较广。据钻孔及生产开采揭露，岩浆岩的岩性主要有花岗斑岩和辉绿岩。花岗斑岩主要分布在矬楼背斜为界的井田北部的葛凹向斜两翼及核部，辉绿岩在南部柳园背斜和何凹地堑附近，均以岩床形式侵入。在王滩庄向斜和柳园背斜以东，以两条岩墙及一些岩脉，呈不整合侵入。①花岗斑岩：据钻孔和巷道揭露资料分析，分别沿北、东、西三个方向侵入太原群、山西组及下石盒子组。沿北、西方向多侵入太原群及山西组，未侵入六煤层。自东部侵入下石盒子3、4、5煤组的岩床是研究重点。②辉绿岩：井田西南部柳园背斜和何凹地堑附近，岩床形式侵入3煤层。王滩庄向斜和柳园背斜以东，由生产巷道实见2道岩墙及一些岩脉。

　　三、影响岩体分布的主要因素

　　1、岩浆性质对岩体产状和分布影响。岩浆的性质(粘度)对分布面积和厚度的影响起决定性作用。岩浆的粘度和硅酸饱和程度成增函数关系。①辉绿岩SiO2含量为47.76%，属硅酸弱饱和的基性岩类，岩浆粘度小，流动性较大，常呈岩墙、岩床侵入。侵入煤层后能以较快的速度在煤层内运移，较大的范围内扩散，形成薄而均匀的岩浆层。因而辉绿岩以岩床的形态产出在煤层内分布面积较大，厚度较小且相对稳定;以岩墙的形态产出穿越地层较厚，岩墙倾角近90°，平面摆动甚小。此岩分布面积最小，呈岩床侵入下石盒子组3煤层，厚度0.1-2.59m，侵入0.5Km2。两道岩墙0.3-5m宽，延展500-900m长，自5煤层底板下高岭土矿化层到3煤层均有揭露。②花岗斑岩SiO2含量高达76.36%，属硅酸过饱和酸性岩，岩浆粘度最大，流动性小。酸性度甚高的岩浆侵入煤层后，因粘度大，运移速度慢，只能缓慢的向前推进。当岩浆温度降低，开始冷凝固结的时候，粘稠的岩浆尚堆积在不大范围内，而后续大量的岩浆由于前端不能快速扩展空间堆积造成前端尖薄后端肥大，所以侵入煤层的花岗斑岩常面积不大，厚度变化大。北盆花岗斑岩来源北部的丁里岩体，岩浆来源充足，虽在煤田内侵入面小，但呈岩床沿下石盒子组的3、4、5煤层及附近地层分1-3支侵入葛凹向斜两翼，厚度0.02～30.34m。3煤层侵入约2.5Km2;4煤层局部可采，零星侵入，面积很小;5煤层侵入2.25Km2。岩浆粘度在侵入面积和厚度上的变化有较大差异。

　　2、煤层厚度对岩床厚度和分布面积影响。煤层是煤系地层中最软弱的层位，岩浆容易沿着煤层入侵。在高温下，煤的挥发分脱失可使煤的体积缩减至原来的60%。煤层越厚脱挥发分所形成的空间越大，越有利于岩浆的运移，形成的规模越大。3、5煤层厚度稳定，为岩浆活动提供了良好的通道及成岩空间，形成大片无煤区。北盆葛凹向斜4、6煤层发育薄，不可采，从钻孔和生产实际揭露看，岩浆活动不活跃。4煤层在葛凹向斜的南端北一采区有零星侵入;6煤层无岩浆活动。证明了煤层厚度对岩床厚度、分布面积的影响和控制。

　　四、岩浆岩对煤层影响

　　1、三煤层影响。辉绿岩：呈岩床、岩墙、岩脉侵入井田南部。岩床分布在西三采区何凹地堑附近，自南西向北东方向沿煤层顶板侵入柳园背斜的北翼，边缘呈串珠状，岩浆厚度沿侵入方向2.59-0.1m，0.5Km2，破坏整个西三采区左翼和南二采区右翼里段。岩墙发育在南二采区东翼，自南向北沿区域裂隙面侵入，对煤层影响破坏程度较低。少许岩脉亦自南向北侵入，分布在南二采区东翼与房庄矿交界处，沿煤层顶板少量侵入波状起伏，宽10-60m、厚0.3-1.2m，面积0.012Km2。对煤层侵入面积及破坏程度都较小。花岗斑岩：来自丁里岩体，自东向西、向南分1-3支侵入葛凹向斜的两翼及核部，主流沿煤层的中部侵入，岩体厚度变化大，总体向岩浆来源方向岩体厚度渐增，面积2.5Km2，形成大片的无煤区。由于多沿煤层中部侵入，即使顶、底稍有残余亦多不可采，对煤层破坏最甚。

　　2、四煤层影响。由于4煤层属于局部可采，仅有少量花岗斑岩侵入，岩浆侵蚀破坏较小。

　　3、五煤层影响。侵入5煤层的岩浆来自丁里岩体的花岗斑岩，自东向西侵入葛凹向斜。从残余煤层和天然焦的分布看，岩浆主流沿煤层顶板侵入，除无煤区外，底部残留煤层大多可采。主要分布在葛凹向斜两翼及核部，总面积2.25Km2。5煤层的侵入面积与3煤层接近，破坏较3煤层为轻。

　　4、六煤层影响。井田北盆六煤层不可采，岩浆岩对6煤层无影响。

　　五、岩浆对煤层影响规律分析

　　1、岩浆岩岩性分析对煤层的影响程度。从整体看，基性岩(辉绿岩)由于岩浆粘稠度低，运移速度快，岩浆所蕴含的热能在较大的范围内释放，大大降低了对煤层的溶蚀能力，能够形成面积大而厚度薄的岩浆层，故辉绿岩侵入面积大，岩浆层厚度匀而薄，对煤层的影响程度相对最低。酸性岩(花岗斑岩)岩浆粘度大，流动性小，侵入煤层后以较缓慢速度向前推进，形成面积小而厚度差异大的岩浆层，热能在较小的范围内集中释放。岩浆厚度大，冷凝固结时间长，对煤层溶蚀时间也变长，故花岗斑岩侵入面积小，厚度差异大对煤层影响最大，破坏最剧烈。井田内辉绿岩床面积小(0.5Km2)，厚度不大，是因为处于岩床边缘，岩浆温度已经降低开始冷凝固结，运移动能衰竭;花岗斑岩岩床达到2.25Km2，远大于辉绿岩床，是因为井田北盆紧靠丁里岩体，距离近，岩浆来源充足。

　　2、岩浆侵入煤层部位分析对煤层影响程度。岩床沿煤层顶板侵入为主，其次沿煤层底部及中部侵入。从钻孔资料统计以及生产实际揭露看，岩浆沿顶板侵入底部残余煤层大多可采，而沿中部及底部侵入的对煤层破坏程度大，残余煤层基本不可采。

　　3、岩浆侵入面积及残余可采面积对比分析对各煤层影响。3煤层残余可采面积0.41Km2，占侵入面积2.5Km2的16%;5煤层残余可采面积1.2Km2，占侵入面积2.25Km2的53%。可见岩浆对3煤层的破坏影响较之5煤层为重。

　　4、岩浆岩侵入煤层活动之规律。①井田内岩浆活动产状以岩床为主，岩墙虽有发育但对煤层破坏影响较小。②岩浆主体侵入方向：北盆花岗斑岩自东向西、向南侵入;辉绿岩自南西向北东方向侵入，岩墙自南向北伸展。③辉绿岩床岩体薄而匀，边缘多呈串珠状，但延伸远;花岗斑岩岩床厚度变化大，边缘地带从煤层全部被吞噬到煤层基本正常(15m左右)，距离短变化大。④煤层厚度对岩浆的运移具有一定控制作用，煤层薄岩浆活动空间小，影响面积小，而煤层厚岩浆活动空间大，影响面积大。⑤岩浆主流沿顶板侵入，对煤层破坏程度低，残余煤层多可采，沿中或底侵入对煤层破坏严重，残余煤层多不可采。⑥岩浆对煤层的破坏程度自3-5煤、北盆-南盆由重至轻。