陈桂成

（福建省永定永强小坑井煤矿有限责任公司，福建 永定 364100）

摘  要：针对高陂煤矿第一水平揭露19煤层在第9勘探线以北岩浆岩侵蚀严重现象，结合该矿地质构造情况，对其成因进行了分析并提出应对策略。石英斑岩沿F18断层带向上冲，顺F18断层下盘向上扩展形成了大片岩床，对19煤层起了相当大地破坏，减少了煤炭的可采储量，但对煤质的影响较小；预测岩浆岩侵入19煤层在+50 m水平以下基本消失。开拓第二水平各区段的巷道在近F18断层和19煤层及岩浆岩体等部位、岩石节理裂隙较发育、结构破碎、井巷揭露时易产生冒顶、垮邦等现象，应加强支护管理和防范措施，防止冒顶、垮邦；煤运巷应布置在与其相距3 m左右的不可采的19下煤层中，并通过每30 m左右短石门与19煤层进行联系。

关键词：岩浆岩；侵入断层通道；煤层不可采成因与对策

中图分类号：P618.11；P588.1       文献标识码：B       文章编号：1006-2572（2019）04-0000-00

高陂煤矿2004年5月建井，2007年7月投产，年设计生产能力为0.21 Mt，开采标高+339 m～-210 m。分三个水平斜井下山开采，其中，第一水平为+339 m～+150 m，设计一、二、三、四等4个采区；第二水平+150 m～±0 m，设计五、六、七等3个采区；第三水平±0 m以下，设计第八采区。斜井井口标高为+339 m水平，位于永定区坎市镇辖区内。高陂矿位于高陂煤矿区中井田内，矿区地质构造复杂，总体构造形态为向北仰起，轴面走向南东--北西的复式向斜，其两翼产状波状起伏，次一级褶曲极其发育。主要断层有F₀、F₂、F₃、F₁₀、F₁₁、F₁₂、F₁₄等，矿区内小断层发育，并以正断层为主。

1  19煤层特征

1.1  岩浆岩侵入情况

高陂中井田内揭露的岩浆岩主要为辉绿岩，其矿物成份：辉石（50%±）、斜长石（30%±）、石英（3%±）。以岩墙、岩脉产出为主，少量中酸性喷出岩，主要沿F₀、F₂断层侵入。零星出露于边缘及构造带附近，呈岩墙或岩脉状。岩性以石英斑岩及辉绿岩为主，其含水性一般较差，富水性弱。从小煤窑调查和钻孔揭露情况看，区内主要含煤段13～23煤层间很少有岩浆岩侵入，其对主要煤层影响不大^[1]。

1.2  井田含煤性

高陂中井田含煤地层为二叠系下统童子岩组第三段，总厚度455 m，含煤35层，煤层总厚度12.53 m，含煤系数3%，含可采煤层4层（由上至下分别为13、18、19、23煤层），可采煤层总厚度4.00 m，可采含煤系数0.9%；局部可采煤层1层（14煤层）。其中第三段的中亚段含煤性最好，所含15层煤层中有4层可采，1层局部可采，含煤系数为4%，可采含煤系数为3%。在3层局部可采煤层中，14煤层部分可采点相对集中，参与资源量估算^[1]。各主要可采煤层厚度情况见表1。

表1  高陂中井田各可采煤层厚度情况

注：14煤层全区见煤点数26个，可采点14个，可采率54%，但可采点能连成片，为不稳定型的第二种情况。

1.3  各主采煤层物理化学特征

表2为各主采煤层物理化学特征。

表2  各主采煤层物理化学特征

1.4  19煤层主要特征

19煤层上距18煤层22.00 m，煤层结构较复杂，一般含1～3层夹矸，夹矸为砂质泥岩，呈透镜状，串珠状穿插于煤层中，当夹矸厚度较大时，对开采含造成一定的危害。粒状或条带状结构、块状构造，以亮煤为主，暗煤次之，属半亮型煤，最大厚度6.72 m（13-9孔），最小厚度0.10 m（13-13孔），平均厚度1.12 m。

该煤层厚度有如下变化规律：

（1）19煤层可采区域多集中于向斜东翼，其余均为不可采点或被断层切割。

（2）煤层厚度变化呈现突变的特点，如13-11钻孔煤厚为4.59 m，而相距429 m的13-13钻孔仅为0.10 m。

（3）19煤层在煤硐揭露中形态呈藕节状、串珠状。

煤层顶底板均为砂质泥岩，产少量动物化石，黄铁矿结核呈似层状，串珠状分布于层面上，甚至分布于煤层中；底板为砂质泥岩，间接底板为石英细砂岩。19煤层靠近F₂断层，常受挤压牵引，顶底板较破碎。建议在开采该煤层时，加强维护，防止冒顶事故的发生。

2  各区段揭露的19煤层情况

高陂煤矿第一水平（+339 m～+150 m）各区段实际揭露的19煤层情况：

2.1  第9勘探线以南

一采区+230 m区段、+190 m区段、+150 m区段等三个区段的石门和+150 m-19煤层南北运巷都未发现被岩浆岩侵入侵蚀或破坏，煤层赋存完整，煤层结构较复杂，局部含1-2层夹矸，夹矸为砂质泥岩，呈透镜状，串珠状穿插于煤层中，在+150 m区段19北运巷，夹矸厚度达0.6 m以上，给开采带来一定危害，见图1。

图1  +150 m一采区19煤层情况

2.2  第9勘探线以北

二采区+266 m区段、+190 m区段、+150 m区段等三个区段的石门和+230 m区段的19煤层巷道揭露，都发现石英斑岩侵入，对19煤层造成相当大的破坏。煤层很大部分为石英斑岩所代替，减少了煤炭的可采储量，但对煤质的影响较小。由于原地质报告没有勘查到此块段，主采19煤层侵入岩浆岩体的分布范围及其产状和形态不清，造成采区+266 m区段19运巷的报废，见图2。

石英斑岩侵入体的产状和形态：二采区石英斑岩侵入19煤层顺层呈整合侵入的岩浆岩体即形成岩床。其侵入体形态以及岩体界线极不规则，有时密集出现，沿19煤层层理面分布延伸，呈串珠状。图2中二采区+266 m-19煤层运巷素描图。

岩浆侵入体为石英斑岩，属酸性喷出岩（一种具有流纹岩成分的隐晶质岩石，斑晶以石英为主,含有少量透长石或正长石及黑云母，基质为隐晶质），熔化温度低，对煤质的影响较小。

图2  二采区19煤层被岩浆岩侵入情况

3  石英斑岩侵入19煤层的原因

根据石英斑岩侵入19煤层的活动特征，结合理论和经验总结，地下岩浆向上活动首先要有上冲的通道，其次就是要有利于活动的侵入层位。

1）根据各区段主采煤层即13、18、19、23煤层的巷道资料分析，石英斑岩上冲19煤层的通道为F₁₈正断层（该断层原地质报告未体现）。F₁₈正断层位于第9勘探线与第8勘探线之间切割所有主采煤层。断层走向为断层倾角50°～58°变化，断层倾向140°～160°之间，断距60 m左右。断层面较粗糙，断层带宽在200～350 mm之间，构造角砾岩尚未完全胶结，较松散、棱角分明。

2）岩浆侵入煤层形成岩床，具有选择层位的特点。一般选择煤层热熔点低，化学稳定性差，受热易被溶蚀的区段，特别易侵入到较厚煤层中。根据地质报告提供的各主采煤层化学特征（见表2）和19煤层揭露点的情况，19煤层在4层主采煤层中煤厚最大，结构较复杂，热熔点最低，化学稳性性差。因此，19煤层首当其冲为最佳选择侵入点。

3）岩浆岩侵入煤层顺煤层具有向上扩散的特点。高陂煤矿F₁₈断层为石英斑岩活动的通道（见图3），石英斑岩沿F₁₈正断层带向上冲，顺F₁₈断层下盘，即第9勘探线以北19煤层扩展形成了大片岩床。

图3  石英斑岩沿F₁₈断层侵入

4  石英斑岩侵入19煤层范围预测

图4是石英斑岩沿F₁₈断层侵入预测范围。

图4  石英斑岩沿F₁₈断层侵入范围预测

根据已掌握的岩浆岩侵入的通道为F₁₈断层，并已查明F₁₈断层的各要素，结合二水平+110 m区段和+60 m区段所揭露的19煤层被岩浆岩侵入破坏程度综合分析，预测F₁₈断层向下延伸到+50 m标高左右，即岩浆岩侵入的通道消失。+110 m、+60 m石门所揭露19煤层石英斑岩破坏程度较轻，煤厚较薄，与第一水平岩浆岩侵入比较，石英斑岩出现较少，局部块段成为可采，因此，预测高陂煤矿岩浆岩侵入19煤层在+50 m水平以下基本消失。

5  今后生产工作建议

首先，地质工作者应加强对煤的物理化学性质变化进行观察，有必要进行各区段煤质化验，再加以结合利用各区段见19煤层的挥发分数值变化，综合预测侵入体的变化和未开拓块段的煤层变化及侵入体的分布。同时，结合将来开拓第二水平（+150 m～±0 m）各区段的巷道在靠近F₁₈断层和19煤层及岩浆岩体等部位，其煤层岩石节理裂隙较发育、结构破碎，井巷揭露时易产生冒顶、垮邦，应加强这些部位的支护管理工作，并严密监视危险地段，及时采取防范措施，以防止冒顶、垮邦等事故的发生，确保安全生产。

其次，针对19煤层为急倾斜煤层，且结构复杂，顶底板岩性差等因素，建议煤运巷应布置在与其相距3 m左右的不可采的19_下煤层中，并通过每30 m左右短石门与19煤层进行联系。