岩浆侵入对采煤的影响.pdf

科技信息 0煤矿天地0 S C I E N C ET E C H NO L O G Y I N F O R MAT I O N 2 0 0 7年第 2 8 期 岩浆侵入对采煤的影响 郭书科 任广信 赵存良。 刘晓晨。 1 ． 河北武安市国土资源局 河北 武安0 5 6 3 0 0 ； 2 ． 河北金牛能源股份有限公司章村矿3 ． 河北工程大学 【 摘要 】 岩浆侵入煤 系地层后 ， 对煤质 、 煤体 结构 、 煤层赋存 状态， 煤 中瓦斯的含量、 井巷施工条件等均有不 同程度的影响 ， 本文从 以上方 面入手， 论述岩浆对煤产生的影响。 【 关键词 】 岩浆 ； 煤层 ； 采掘； 施 工； 影响 0 ． 引 言 岩浆岩侵 入煤 层 ， 不仅使煤层被 侵人体 所代替 ， 破坏 了煤 层的连 续性 和完整性 ， 减少了煤炭 的可采储量 ， 而且由于接触变质的影响 ， 使 煤 的灰分增高 ， 粘结性减 弱 ， 煤质变差 ， 甚至 变成 天然焦 ， 降低 了煤 的 工业价值 ； 同时 ， 侵入煤层 中的岩浆岩因其硬度 大， 常妨 碍采 掘工作的 顺利进行 ， 影 响工程进度 ， 增加生产成本 ； 在煤层 中 ， 当分布若 干岩浆 岩体时 ． 会使采 区和工作 面的布置困难 ， 甚 至造成众 多废巷 ， 影 响煤 矿 正常生产。 由于岩浆岩体分布的极其复杂性及对煤层破坏方式的多样 性 ， 多年来我国煤 矿地质工作者还未能提出一套 十分有效 的预测 与圈 定煤矿未采掘区或新井 田岩浆岩侵人体的方法 。 1 ． 岩 浆 侵 入 对 煤层 煤 质 的 影 响 岩浆侵入或接近煤层时 ， 在高温 、 挥发物质和动压 的作用下 ， 煤层 发生变质f 接触变质 作用。 接触变质是在区域变质基础上进 行的。 变质 的强弱 、 变质带 的宽度主要受以下因素的控制 。 1 ． 1岩浆侵入体的产状岩浆侵入体 的产状反映岩浆与煤层接触 面积的大小 ， 对煤层接触变质的强弱有 密切关 系。岩墙垂直或斜交煤 层层理 ， 以狭窄条带与煤层接触 ， 因而对煤层影响较小。 仅局限于煤层 两侧数米范围内。 岩床顺煤层分布， 与煤层大面积接触 ， 因而对煤层不 仅破坏强烈 ， 而且影响范围较大。 1 ．2侵人体 的大小侵入体的大小反映侵入煤层 的岩浆数量及蕴 藏热量的多少 。 因此， 侵人体越大 ， 变质越深， 影 响范 围越广 。 在其他 因 素相同的条件下 ， 侵人体的厚度与煤 的变质程度和变质带宽度呈正相 关关系。 1 ．3侵人体在煤层 中的位置 侵 入体对其 } 部 的煤 层影响较火 ， 对其下部 的煤层影响较小。 这是由于岩浆中的气体和煤 变质过程 中产 生的挥发分易于携带热量向上扩散 的缘故 。因此 ， 侵人体位于煤层顶 部 ， 对下 部煤分层影 响较小 ； 而 处于煤层底部 时 ， 对上部 煤层影 响较 大 ； 当岩浆侵入体居于煤层中部 ， 对煤层影响最大 ， 形成上厚下薄的变 质带。 1 ． 4煤层距侵人体的距 离 岩浆侵入煤层 ，可形成一个热力变质 带 ， 变质带的变质程度与距侵人体 的距离有关 ， 一般是距侵 人体近者 变质深 ， 远者变质浅。 按变质程度深浅可以划分 出若干个带。 排列顺序 由近至远依次为 天然焦一 无烟煤及其 他接触变质煤一 正常煤。 2 ． 岩 浆侵 入 对 煤 层 气 的 影 响 岩浆侵入 含煤地层时 ， 由于高温 、 高压和挥发性气体的影响 ， 改变 了影响带内煤的结 构构造 、 变质程度及 相应 的物性特征 ， 因此 侵入岩 体的产状与分布在很大程度上影响 了煤层气的生成 、 储集和运移。 2 ． 1 岩浆侵入对煤层气生成的影响 据有关资料 P a l m e r I D， 秦 勇 ， 1 9 9 6 ， 从长焰煤至无烟煤每吨煤可生成甲烷气体 2 0 0 m3 左 右。随 煤变质程度 的增高 ， 其产气率也在增大。 煤与其它无机岩类不同 ， 在煤 的变质作用过程中 ， 温度是起主导作用的。 岩浆向煤 系地层入侵 ． 将其 携带的热量传导给煤层． 使煤层发生不同程度 的变质作 用。根据镜 质 组反射率f R o 研究岩浆侵入区煤的变质程度 ， 进 而分析岩浆侵入对 煤 层气生成 的影响。 2 ． 2岩浆侵入对煤层气储集的影响 煤层储 气能力受煤 级 变质 程度 、 煤的孔隙性 、 煤的渗透率及吸附性的影 响。由于岩浆侵 入的烘 烤和动力作用 ． 改变了煤层 的结构与构造 ， 必然影响到煤层气储集。 2 _ 3岩浆侵入对 煤层气运移的影响 岩浆 侵入过程中 ，煤 层受 到 岩浆烘烤 ， 产生大量 甲烷气 体 ， 使侵人体周 围煤层 中气体压力 明显升 高， 因而使煤层气 背向侵人体的方向运移 。由于高压气体在煤层 中的 各种裂隙中运 动． 对 裂隙有撑开作用 ． 总体是使煤层渗透率提高 ， 有利 于煤层气运移 3 ． 岩 浆 侵 入 煤 系对 煤层 瓦 斯 突 出 的影 响 岩浆侵入煤系地层或直接侵入煤层后， 除引起煤层 的变 质程度升 高 、 对煤层产生破 坏外 ， 还对煤 中瓦斯的含 量 ， 对瓦斯 突出有重要影 响 作用。这主要表现在如下几个方面。 3 ． 1 岩浆侵入煤系 ， 产生强大挤压 作用 ， 可 引起周 围煤层煤体结构 的改变。 主要表现为煤体力学强度降低 ， 由正常煤变为构造煤。 广泛发 育的构造煤为 瓦斯突 出准备了条件 。 3 _2岩浆侵入煤层后 ， 改变了煤层盖层 的透气性 ， 对煤 中瓦斯起封 闭作用 。这一方面使煤 中瓦斯富集 ， 另一方面这种瓦斯 的富集又为瓦 斯突出准备 了条件 。 4 ． 岩 浆 侵 入对 煤 层 连 续 性 和 完整 性 的 影 响 岩浆侵入煤层后 ， 导致岩浆熔蚀 交代煤层 ， 从 而破 坏了煤层的连 续性和完整性 ， 减少 了煤层的可采储量 。如山东临沂煤 田和官桥煤 田 内的诸 多煤矿 因受到侵入体 的影响 ， 煤层支离破碎 ， 极不连续 ， 因而严 重影响了这些矿 区的煤炭产量 ， 成为制约煤矿生产的重要 因素。 5 ． 岩 浆侵 入 对 采 掘 生产 的影 响 岩浆侵入煤层 ， 给采掘生产造成困难 。影响工作面的推进速度和 巷 道的掘进率 。 众所周知 ， 岩浆侵入体 的硬度较大， 其施工难度 比煤系 中的碎屑岩要大得多。习惯 于开凿煤系地层的掘进队， 一般难以适应 侵 入体 的施工 ， 致使遇到侵入体 的巷道施 工速度变慢 ， 影 响了掘进效 率 。 另外。 若在工作面中出现侵入体 ， 则会影响工作 面的推进速度。由 此 可见 ， 煤层 中出现岩浆 侵入体 ， 会给矿井生产部 门带来许多麻烦 。 6 ． 岩 浆侵 入 使 矿 井 水 文地 质 条 件 复 杂化 岩浆侵入煤层 ． 会改变局部地段 的矿井 水文地 质条件 ， 使其趋于 复杂化 。煤系中的侵人体 ， 或存在于煤层顶底部 ， 或 穿插 于煤层 中间。 有些起 阻水作用 ， 而有些可能起导水作 用， 这就改变了这些地段 的地 层结构 ． 从而使局部地段 的矿井水文地质条件变得复杂。 7 ． 结论 岩浆侵入后 ， 使煤层发生变质 ， 岩体 的产状与分布在很大程度上 影 响了煤层气的生成 、 储集和运移 ， 除引起煤层 的变质程度升高 、 对煤 层产生破坏外 ， 还对煤 中瓦斯的含量 ， 对瓦斯 突出有重要影 响作用 ， 给 采掘生产造成 困难 ， 改变局部地段的矿井水文地 质条件 ， 使其趋于复 杂化。 【 参考资料 】 [ 1 ] 刘起才， 李成栋． 河北煤炭开发技术f M] ． E 京煤 炭工业 出版社， 1 9 9 6 ． 1 4 8 ～1 5 1 ． [ 2] 孙鼎， 彭亚呜． 火成岩石学f M] 北京 地质出版社， 1 9 8 5 ． 1 ～ 5 [ 3] 秦忠诚． 东 高都井 田岩浆侵人对煤 层影 响程度分 析l J 1． 山东矿业 学院 学报， 1 9 9 8 5 1 1 3 5 - 1 3 9 ． [ 4] 杨孟达． 煤矿地质学f M] ． 北京煤炭工业出版社，2 0 0 0 ． 1 8 6 ～1 8 9 ． [ 5] 王大 曾． 瓦斯地质f M1 北京煤炭工业出版社， 1 9 9 2 ． 1 5 ～ 1 9 ． [ 6] 苏现波， 陈江峰．煤层气地质学与勘探开发【 M] ．北 京科学出版社，2 0 0 1 ． 5 ～ 9 ． [ 7 ] 时华星， 宋 明水等． 煤 型气地质综 合研究 思路 与方法【 M] ． 北京 地 质出版 社， 2 O o 4 ． 1 8 2 ～ 1 9 2 ． [ 8 ] 李 明潮， 梁生正， 赵克镜． 煤层气及其勘探 开发【 M] ． 北京 地质出版社， 1 9 9 6 ． 3 0 - 3 6． [ 9 ] 王红岩 山西沁水 盆地 高煤阶煤层气 成藏特征及构 造控 制作 用『 DI 北京 中国 地质大学 2 0 0 2 ． 6 2 ～ 6 7 ． [ 1 O ] 乔康存， 赵玉明． 安林煤矿岩浆 岩侵入对煤层 瓦斯 赋存 的影响『 J ] 煤矿 安全， 20 03． 4-6 ． [ 责任编辑 志隽] 2 61 维普资讯