一、矿井及区域地质调查
矿井位于淮北市东北16公里处的李硕镇,位于闸河煤田复式向斜中部的西翼,中央拉苏楼背斜将整个井田分为两个次级构造,即南部的黄湾复式向斜和北部的葛坳向斜,简称南盆地和北盆地。开拓方式:立井、单水平、上山下山开采。开采方法:3、4、5号煤层(下石盒子组)联合开采,6号煤层(山西组)单独开采。煤层3和5为主要煤层,煤层4和6为局部开采。该层暴露较少,大部分被第四纪冲积和洪积沉积物覆盖。从下到上依次是奥陶纪、石炭纪、二叠纪和第四纪。燕山运动强烈,构造受东西向构造和东北向构造控制,为主要格局。岩浆活动频繁,煤系地层受第三期岩浆活动影响较大,以丁里岩体为代表。井田南部岩性为花岗斑岩和辉绿岩。
二。岩浆岩的产状和分布特征
岩浆侵入面积广。根据钻探和生产,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以党楼背斜为界的井田北部葛坳向斜的两翼和核部,辉绿岩以基岩形式侵入南部柳园背斜和贺坳地堑附近。在王坛庄向斜和柳园背斜以东,有两条岩脉和部分岩脉侵入不整合。①花岗斑岩:根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组、山西组和下石盒子组。沿北西向侵入太原组和山西组,但未侵入6号煤层。从东部侵入下石盒子组3、4、5煤组的基岩是研究的重点。②辉绿岩:在井田西南部柳园背斜和贺坳地堑附近,基岩侵入3号煤层。在王庄向斜和柳园背斜的东面,从生产巷道中实际看到两个岩脉和一些岩脉。
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的影响。岩浆的性质(粘度)对分布面积和厚度起决定性作用。岩浆的粘度与硅酸饱和度呈递增函数关系。①辉绿岩的二氧化硅含量为47.76%,属于硅酸饱和较弱的基性岩。岩浆粘度低,流动性大,常被岩壁和基岩侵入。侵入后,煤层能在煤层中以很快的速度运动,并在很大范围内扩散,形成薄而均匀的岩浆层。所以辉绿岩以基岩形式产出,分布面积大,厚度小,在煤层中相对稳定;岩壁形式,穿越地层较厚,岩壁倾角近90 & deg,飞机摆动很小。该岩石分布面积最小,基岩侵入下石盒子组3煤层,厚度0.1-2.59米,侵入量0.5平方公里,两岩壁宽0.3-5米,长500-900米,出露于5煤层底板下的高岭土矿化层至3煤层。②花岗斑岩,SiO2含量高达76.36%,属于硅酸过饱和酸性岩石,岩浆粘度最高,流动性低。高酸度的岩浆侵入煤层后,由于粘度大,运移速度慢,只能缓慢前进。当岩浆温度降低,开始凝结凝固时,粘稠的岩浆仍在小范围内堆积。而大量岩浆在前端空无法快速膨胀,导致前端变细,后端变大。所以侵入煤层的花岗斑岩通常面积小,厚度变化大。北盆地花岗斑岩起源于北部的丁里岩体,岩浆来源丰富。其侵入面在煤田内虽小,但岩层沿下石盒子组3、4、5煤层及附近地层侵入葛坳向斜两翼1-3个分支,厚度0.02 ~ 30.34米,3煤层侵入量约2.5平方公里;4.煤层局部可采,零星侵入,面积较小;5煤层侵入量为2.25Km2,侵入区和厚度的岩浆粘度变化差异较大。
2.煤层厚度对基岩厚度及分布区域的影响。是煤系地层中最薄弱的地层,岩浆容易沿煤层侵入。在高温下,煤的挥发可以使煤的体积减少到60%。煤层越厚,脱挥发分形成的空空间越大,越有利于岩浆运移,形成规模越大。3、5煤层厚度稳定,为岩浆活动和成岩作用空提供了良好的通道,形成了大面积的无煤区。北岙向斜4号和6号煤层薄,不可采。根据钻探和实际生产,岩浆活动并不活跃。4.葛坳向斜南端的北矿区有零星煤层侵入;6号煤层无岩浆活动。论证了煤层厚度对基岩厚度及分布区域的影响和控制。
四。岩浆岩对煤层的影响
1、三煤层影响。辉绿岩:岩床、岩壁和岩脉侵入井田南部。基岩分布在西三采区贺坳地堑附近,沿煤层顶板自西南向东北侵入柳园背斜北翼。边缘串珠状,岩浆厚度2.59-0.1m,沿侵入方向0.5Km2,破坏了西三采区的整个左翼和南二采区的右翼段。南二采区东翼岩壁发育,沿区域裂隙面由南向北侵入,对煤层影响不大。少数岩脉也自南向北侵入,分布在南二矿区东翼与方庄矿交界处,沿煤层顶板有少量侵入波状起伏,宽10-60m,厚0.3-1.2m,面积0.012Km2,侵入面积和煤层破坏程度较小。花岗斑岩:从丁里岩体开始,1-3条分支自东向西、向南侵入葛坳向斜两翼及核心。主流沿煤层中部侵入,岩体厚度变化较大。一般岩体厚度向岩浆源区逐渐增加,面积为2.5Km2,形成一大片无煤区。由于沿煤层中部侵入,即使上下有轻微残留,也不可回收,对煤层破坏最大。
2.四个煤层的影响。由于4号煤层局部可采,仅有少量花岗斑岩侵入,岩浆侵蚀破坏较小。
3.五煤层的影响。侵入5号煤层的岩浆来自丁里岩体花岗斑岩,自东向西侵入葛坳向斜。从残留煤层和天然焦的分布来看,岩浆主流沿煤层顶板侵入,除无煤区外,底部大部分残留煤层均可开采。主要分布在葛坳向斜两翼和核心,总面积2.25Km2,5号煤层侵入面积与3号煤层接近,损害较3号煤层轻。
4、六煤层影响。北部盆地6号煤层不可采,岩浆岩对6号煤层无影响。
5.岩浆对煤层的影响规律分析
1.岩浆岩岩性分析对煤层的影响程度。整体来看,基性岩(辉绿岩)粘度低,运移速度快,岩浆中所含热能大范围释放,大大降低了溶解煤层的能力,可形成大而薄的岩浆层。所以辉绿岩侵入面积大,岩浆层厚度均匀薄,对煤层影响最低。酸性岩(花岗斑岩)岩浆粘度高,流动性低。侵入煤层后缓慢推进,形成面积小、厚度差大的岩浆层,热能在小范围内释放。岩浆厚度大,凝结固结时间长,煤层溶解时间变长,所以花岗斑岩侵入面积小,厚度差对煤层影响最大,破坏最严重。井田内辉绿岩床面积小(0.5Km2),厚度小,因为处于床的边缘,岩浆温度已经降低并开始凝结固结,运移能量耗尽。花岗斑岩岩层达到2.25Km2,远大于辉绿岩岩层,因为井田北部盆地靠近丁里岩体,距离短,岩浆来源充足。
2.分析岩浆侵入煤层的影响程度。岩层主要沿煤层顶板侵入,其次是煤层底部和中部。从钻孔资料统计和实际生产揭露可以看出,沿顶板岩浆侵入的残留煤层大部分是可采的,而沿中、底部侵入的对煤层的破坏很大,残留煤层基本上是不可采的。
3.对比分析了岩浆侵入区和剩余可采区对各煤层的影响。3煤层剩余可采面积0.41Km2,占2.5Km2侵限面积的16%;5煤层剩余可采面积1.2Km2,占2.25Km2侵入面积的53%,可见岩浆对3煤层的影响比5煤层严重。
4.岩浆岩侵入煤层的规律。①井田内岩浆活动的发生以基岩为主,虽然基岩发育,但对煤层破坏影响不大。②岩浆侵入方向:北部盆地花岗斑岩自东向西向南侵入;辉绿岩自西南向东北侵入,岩脉自南向北延伸。(3)辉绿岩岩体薄而均匀,边缘多呈串珠状,但延伸较远;花岗斑岩层厚度变化较大,边缘带从煤层到基本正常的煤层(约15m)被完全吞没。短距离变化很大。④煤层厚度对岩浆运移有一定的控制作用。薄煤层岩浆活动空小,影响面积小,而厚煤层岩浆活动空大,影响面积大。⑤岩浆主流沿顶板侵入,对煤层伤害低,大部分残留煤层可开采;沿中部或底部侵入对煤层破坏严重,大部分残留煤层不可开采。⑥岩浆对煤层的破坏程度从北盆地到南盆地从3-5煤层由重到轻。