巖漿侵入體熱作用對(duì)礦井地溫場(chǎng)的影響研究.pdf

1、我國(guó)是煤炭資源大國(guó)，隨著開(kāi)采深度的不斷延伸，礦井的熱害問(wèn)題日益突出，嚴(yán)重影響煤礦的安全開(kāi)采。安徽淮南部分礦區(qū)存在高溫異常區(qū)，尤其是潘三礦煤礦，具有煤層埋藏深、地溫地壓高、熱害范圍大的特點(diǎn)。隨著開(kāi)采深度的增加，原巖溫度不斷升高，采掘工作面的高溫?zé)岷θ找嫱怀?，?yán)重威脅了礦井的安全生產(chǎn)。
　　影響礦井地溫分布的因素有很多，包括井田內(nèi)的斷層、褶曲、地下水活動(dòng)、松散層厚度以及巖漿侵入等。但是針對(duì)巖漿侵入對(duì)礦井地溫分布影響的系統(tǒng)研究成果還較少

2、。因此本文以潘三礦為例，在對(duì)潘三礦的地溫分布特征及地溫異常，并且對(duì)潘三礦巖漿巖的分布規(guī)律、侵入形式、侵入年代，巖性和化學(xué)成分等進(jìn)行分析研究的基礎(chǔ)上，采用解析解理論分析以及ANSYS數(shù)值模擬等手段，分析研究了巖漿侵入及其熱作用對(duì)圍巖溫度場(chǎng)的影響。通過(guò)本文研究，得出以下結(jié)論:
　　(1)潘三礦內(nèi)大部分區(qū)域的地溫梯度都超過(guò)了3.0℃/hm，屬于地溫正異常，溫度場(chǎng)呈較高狀態(tài)。潘三礦井田內(nèi)溫度由井田東北角的淺部向西南方向的深部，隨著煤層向深

3、處的延伸而逐漸增加。而且其一級(jí)熱害區(qū)和二級(jí)熱害區(qū)分界面深度分別為530m及850m，礦區(qū)熱害較嚴(yán)重。
　　(2)在潘三礦井田巖漿巖分布廣泛，受到巖漿侵蝕而產(chǎn)生變質(zhì)作用的最高層位在8煤，至上而下巖漿的侵入范圍逐漸變大。其侵入年齡為ll8Ma，位于第三次燕山期晚期活動(dòng)侵入。主要順煤層和斷層破碎帶侵入煤系地層，以巖床為主，其巖性為正長(zhǎng)煌斑巖、正長(zhǎng)斑巖等。
　　(3)理論分析和數(shù)值分析表明，當(dāng)高溫的巖漿侵入圍巖之后，導(dǎo)致了熱的極不平

4、衡，侵入體所釋放的熱急速的向四周傳遞，致使圍巖溫度增加，形成一定的溫度場(chǎng)。與巖漿侵入體直接接觸部分的圍巖溫度較高，隨著與侵入體距離的遠(yuǎn)離，溫度將逐漸降低，形成了一個(gè)以侵入體為中心的溫度場(chǎng)。
　　在巖漿侵入圍巖的前期，溫度迅速下降，后期溫度下降的速率明顯降低。當(dāng)巖漿侵入時(shí)間達(dá)到數(shù)十萬(wàn)年以后，圍巖溫度將恢復(fù)到初始溫度，巖漿高溫侵入體對(duì)圍巖的溫度將沒(méi)有影響。另外，巖漿侵入前期對(duì)圍巖溫度的影響受多種因素的控制，如侵入體初始溫度、侵入體形態(tài)

5、、侵入后持續(xù)時(shí)間、侵入體厚度以及松散層厚度等。但綜合以上研究表明，各因素對(duì)溫度場(chǎng)的影響均只表現(xiàn)在巖漿侵入后短時(shí)間內(nèi)的降溫過(guò)程，當(dāng)侵入后的年限足夠長(zhǎng)，這些因素對(duì)溫度場(chǎng)分布特征的影響都將消失。
　　(4)根據(jù)鉆孔及地溫資料分析得出，潘三礦地溫異常區(qū)域與巖漿侵入?yún)^(qū)域范圍并不一致，二者之間并沒(méi)有明顯的相關(guān)性。同時(shí)，理論分析與數(shù)值分析結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代，巖漿侵入體本身熱作用對(duì)礦井現(xiàn)今地溫場(chǎng)的影響都將消失。而且，對(duì)研究區(qū)內(nèi)巖漿巖巖樣