刘希庆

(大同煤矿集团有限责任公司马脊梁矿地测科，山西大同 037027)

岩浆的侵入，破坏了煤层的连续性和完整性，改变了原有构造形态的规律性[1]，改变了煤中的矿物组成，使煤层的物理性质、化学成分和工艺性能也发生了显著变化，工业价值降低，储量减少。同时，岩浆侵入促进了煤层的热演化，使煤体的变质程度、孔隙结构、吸附解吸特性等产生了极大的改变，且侵入岩尖灭处是发生瓦斯突出的危险位置，探寻岩浆侵入体的赋存特征及规律，对于矿井安全高效生产有重要意义。

以钻孔、样品测试数据为依据，以大同石炭纪煤田马脊梁矿为例，探讨煌斑岩赋存特征及对煤质的影响。

1 地质概况

大同煤田位于华北板块北部的华北克拉通内部, 在石炭-二叠纪形成东西向的大型内陆含煤盆地, 三叠纪后期逐渐抬升,处于剥蚀状态。直至侏罗纪再次形成一系列北东走向的盆地, 形成了一套陆内河湖相含煤沉积。在三叠纪隆起阶段,一套碱性一超钾质的煌斑岩一碳酸岩岩墙(床) 侵人大同石炭一二叠纪煤系地层, 地层遭受变质、破坏,同位素比值显示，岩浆为壳幔混合型，碳酸岩一煌斑岩岩浆是岩石圈地幔部分熔融的产物, 而岩墙群的侵位则是中上部地壳伸展作用的标志[2-3]，是在伸展构造背景下, 受到不同级别的构造控制[4-5]。

大同煤田为一开阔的、北东向的向斜构造，向北东倾伏。南东翼倾角一般20°～60°，局部直立、倒转；北西翼被白垩系覆盖。东与大同盆地接壤，南与洪涛山毗邻。

马脊梁井田位于大同煤田北部，受大同向斜和东部北东向大断裂构造控制。断层主要以NW向、NE向及近EW向为主，NW向断层集中分布于塔山井田中部及南部、东周窑井田的东部、马脊梁井田的西部；NE向断层集中分布于东周窑井田的东部、燕子山井田西北部、马脊梁井田的东南部、四台井田及同忻井田局部；近EW向断层主要分布于塔山井田北部和马脊梁井田的西南部。

开采资料显示，侏罗系含煤地层中仅有辉绿岩墙侵入的痕迹(如马脊梁矿侏罗系14-2#煤层8107、8105工作面等揭露的辉绿岩墙)，而未发现煌斑岩侵入证据；马脊梁及其周边矿井钻孔资料显示，山4#煤层、石炭系2#、3#、5#、8#煤层均受煌斑岩床的大范围破坏以及辉绿岩墙的侵入，因此，马脊梁矿井田辉绿岩墙的相对年龄是在侏罗世至白垩世，即燕山期；煌斑岩的相对年龄是二叠世至三叠世，即印支期。

图1 马脊梁及周边井田构造纲要图Figure 1 Structural outline map of Majiliang coalmine and peripheral minefields

2 煌斑岩的赋存特征

基于马脊梁及周边井田118个钻孔数据，分析马脊梁矿主采煤层岩浆岩的赋存特征与分布规律。

2.1 3#煤层煌斑岩的赋存特征

井田内共14个钻孔发现煌斑岩在3#煤层有侵入的现象。煌斑岩侵入厚度0.17～3.05m，由东南向西北方向，3#煤层中煌斑岩的层数、厚度逐渐减小并尖灭。

除白5钻孔揭露的煤层全部被破坏外，其余钻孔揭露的煤层中上部基本全部被破坏，井田内东南方向靠近矿界部位的煤炭资源已失去工业利用价值，另外，在3#煤层揭露煌斑岩的14个钻孔中除了M44钻孔煌斑岩沿煤层底板侵入外，其余钻孔煌斑岩均沿中上部分层侵入，煌斑岩的分布面积7.35km2，占全区面积的17%，造成原煤结构的严重破坏。

2.2 5#煤层岩浆岩空间分布、赋存规律

井田内共有7个钻孔发现有1～3层煌斑岩在5#煤层有侵入的现象，煌斑岩厚度0.15～1.13m，煌斑岩的分布面积6.27km2，占全区面积的15%，主要分布于井田的西北部及东北部井田边部，对煤炭资源破坏较小，本文不对其详细叙述。

2.3 8#煤层岩浆岩空间分布、赋存规律

8#煤层位于太原组下部，下距底界K2砂岩15m左右，上距5#煤层18m左右。煤层厚度3.10～13.50m，平均为8.38m。煤层层位稳定，结构简单，夹矸0～2层，属稳定煤层。

8#煤层共有52个钻孔发现有煌斑岩侵入的现象，分布面积29.32km2，占全区面积的67%，主要分布于井田的东部，其中井田东部的白2钻孔见14层煌斑岩；白5钻孔见10层煌斑岩；8402、M33、M21钻孔均见7层煌斑岩；M41、M42、2011-4钻孔均见6层煌斑岩；其余钻孔均见1～5层煌斑岩。从钻孔揭露的煌斑岩层数及钻孔位置上可以看出，由东南向西北方向，8#煤层中煌斑岩的层数总体上有减少的趋势。总体上讲，8#煤层有1～14层煌斑岩侵入，也就是说煌斑岩侵入8#煤层普遍存在分叉现象。

煌斑岩厚度0.16～8.75m，其中M41、M42钻孔分别见8.75、7.09m煌斑岩，其余钻孔揭露煌斑岩0.16～4.9m。从煌斑岩厚度及钻孔位置上可以看出8#煤层煌斑岩厚度变化总体趋势为：井田东南部煌斑岩以M41、M42钻孔为中心向周边呈放射状，煌斑岩厚度逐渐减小至尖灭 ，但总体上来说，煌斑岩厚度是从东南方向向西北方向逐渐减小至尖灭；井田西北部煌斑岩厚度从北向南逐渐减小至尖灭。从厚度分布上可以看出：8#煤层东南部煌斑岩是由东南方向向西北方向侵入；西北部煌斑岩是由北向南侵入。

图2 8#煤层煌斑岩赋存特征Figure 2 Coal No.8 lamprophyre hosting features

从图2可知，除M36钻孔揭露的煌斑岩沿8#煤层底部侵入外，其余煌斑岩全部沿8#煤层中上部分层侵入。其中M28、M37、白24、白5、白3、白2、普32、8518、8404、8402、8401、8104钻孔揭露的煤层因接触热变质作用全部被破坏，其余钻孔揭露的煤层中上部因接触热变质作用基本全部被破坏，导致井田内东南方向靠近矿界部位的煤炭资源已失去了工业利用价值。

上述事实说明8#煤层煌斑岩的侵入普遍存在分叉现象，大部分煌斑岩沿煤层中上部侵入，除个别钻孔揭露的煌斑岩单层厚度达到1.5m以上外， 其余钻孔揭露的煌斑岩单层厚度较小；8#煤层因煌斑岩侵入，靠近井田东南部有13%区域的煤炭资源失去了工业利用价值，47%区域的煤炭资源工业利用价值降低。

3 岩浆岩侵入对煤层煤质的影响

3.1 接触变质煤的厚度及分布规律

为了掌握接触变质煤的分布范围及其与煌斑岩的关系，研究因煌斑岩侵入造成煤层发生接触热变质的规律性，本文根据现有钻孔资料，编制了8#煤层接触变质煤的厚度等值线图，通过与图3对比分析得出如下规律。

8#煤层接触变质煤的分布范围与煌斑岩的分布范围基本相同。个别钻孔，如M43钻孔接触变质煤发育而煌斑岩不发育，其原因就是其周边M42、2012-2钻孔煌斑岩单层侵入厚度超过1.5m，煌斑岩侵入时热量顺煤层传递的结果。

本井田内，影响范围和破坏作用较大的是太原组8#煤层，单层最大侵入厚度4.15m(M41孔)，侵入层数多达14层(白2孔)，最大侵入厚度8.75m，最小0.16m。其次是太原组3#煤，井田内5号煤层侵入范围较小，仅分布井田东南、北西及东北局部范围。从侵入煤层的厚度及范围分析，煌斑岩应由井田的东南及东北方向侵入，侵入煤层后由于压力逐渐得到释放，使得岩浆寻找相对薄弱的煤层顺层侵入，从而造成岩浆岩的层数增多而厚度变小。

3.2 岩浆岩侵入对煤质的影响

大同塔山井田煌斑岩侵入对煤层煤质的影响表现为煤的反射率(R0,max)由0.85%增高到5.49%;煤挥发分(Vdaf)由32.71%减少到11.93%；黏结性指数(G)由80 %以上突降至11 .5 %和0；胶质层(Y)厚度由大于12 mm或12 mm左右突变为7 mm直至0；灰分(Ad)的含量逐渐增大， 从27.37%逐渐增大到44.47%，在接触变质煤中出现了大量的白云石[6]。

图3 8#煤层变质煤厚度等值线图Figure 3 Isogram of coal No.8 metamorphous coal thicknesses

图4 煤质指标变化曲线Figure 4 Coal quality indicator variation curves

从图4可以看出：马脊梁井田天然焦灰分普遍较正常煤高11.61%～31.81%、挥发分低于正常煤1.32%～6.82%、发热量低于正常煤4.02%～12.67%、原煤灰分总体高于正常煤。

马脊梁井田煌斑岩侵入范围内天然焦灰分在39.29%～54.89%，发热量在12.44～19.36MJ/kg。

4 七皇斑岩侵入分析

马脊梁井田及周边井田3#、5#煤层煌斑岩在燕子山井田范围内仅有少量存在，主要分布于塔山井田、东周窑井田、马脊梁井田、同忻井田。马脊梁井田及周边井田8#煤层煌斑岩主要分布于塔山井田、马脊梁井田、燕子山井田、同忻井田(图5)。

图5 8#煤层煌斑岩分布图Figure 5 Distribution of lamprophyre in coal No.8

侵入煤层内的煌斑岩均以转化为小岩床的产状出现，靠近岩墙的岩床厚度大、层数多、 结构复杂，远离岩墙则逐渐尖灭；岩床侵入形式多以似层状、串珠状、透镜状沿煤层及含煤地层侵入。马脊梁井田及周边井田煌斑岩自下而上从8#煤层向5#、3#煤层沿各类裂隙侵入。综合对比分析，该区煌斑岩早期侵入主要受NE向断裂带控制，晚期主要受NW-SE向断裂带控制，是通过构造断裂带入侵。

5 结论

马脊梁矿煌斑岩侵入体在煤层中以岩床的形式产出，沿煤层中上部分层侵入，自8#- 3#煤层，侵入体厚度分别为0.16～8.75m、0.15～1.13m、0.17～3.05m，自下至上逐渐变薄，自东南方向向西北方向逐渐减小至尖灭；分布面积自8#- 3#煤层，分别占到全井田面积的67%、15%，10%，自下至上破坏面积逐渐减小。

变质煤的分布范围与煌斑岩的侵入范围基本一致。因煌斑岩侵入，造成变质煤原煤的灰分普遍较正常煤高11.61%～31.81%、浮煤挥发分低于正常煤1.32%～6.82%、原煤发热量低于正常煤4.02%～12.67%、原煤硫含量普遍较正常煤低0～2.86%。