矿震灾害与预防

摘 要：本论文分析了矿震的原理、矿震的监测、矿震的预警等几个重要的问题。

关键词：矿震； 监测； 预防

中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2013）06-174-001

矿震，在煤矿又称为冲击地压，指矿井高应力区内煤体、岩体及断层在受外界扰动瞬间失衡破坏时，释放出很大能量而引起以猛烈震动和爆发式破坏为特征的矿山动力现象。矿震是采矿诱发的矿井地震，是矿井的一大自然灾害。如今，矿震由采矿安全演化为公共安全问题，因此，全面了解我国矿产资源开采诱发矿震的状况，客观看待检测和研究现状，抓住主要矛盾和共性问题有针对性地采取应对措施，对制定矿产资源深部开采宏观战略，有效防治矿震灾害，保障公共安全具有重要意义。

一、矿震的致灾因子的分析

矿震是人为开采活动导致地下局部应力的重新分布，进而在某些部位积累的应力值超过其强度或弹性形变量的限度时突然爆裂而产生的。总结起来，矿震的致灾因子包括以下几方面的因素：

（1）开采直接引起崩塌、冒落、瓦斯爆炸等因素；

（2）开采卸载间接诱发地震，即在一定构造环境下，由于应力集中引起岩石破裂和应变能释放。长期强度的降低可诱发矿震；

（3）随着主关键层悬顶面积的扩大、应力集中程度的升高、断层活化，主关键层的破断运动导致覆岩大结构的瞬时失稳，产生强大的冲击气流。

二、矿震的监测方法

1.关键层位位移观测

关键层位位移观测法是对顶板岩层位移监测，尤其是对关键层位岩层位移的监测要经历采动影响阶段和采后影响两个阶段， 因此测区只能布置在相邻的巷道内。沿工作面推进方向可布置两个测站：一个位于推进长度的中间位置，另一个位于停采线煤壁附近。钻孔布置成同一铅垂面上的多层扇形。由于在孔内只布置位移基点，故孔径以便于施工钻孔为宜， 终孔位置应位于关键层位岩层内。

2.煤柱内应力观测

顶板的运动与煤体内应力变化是紧密相关的，监测煤柱内的应力分布便可推断覆岩大结构的运动规律，并可监测大结构的几何参数。区段煤柱与停采线煤柱内均要布置应力测点。

3.煤移观测

监测煤柱内应力与对应位置变形， 可以分析煤柱强度与变形性质，尤其是研究支撑顶板两侧煤柱随时间变化的流变性质及其对顶板稳定性的影响是至关重要的。煤柱变形观测位置应与应力计观测位置相对应，即在区段煤柱与停采线煤柱内均要进行监测，观测仪器可用数显示电脑动态仪。

4.采空区底板应力观测

在采空区底板内布设应力测点，可直观地监测分析顶板冒落后在采空区内的压实程度，进而分析顶板沿走向与倾向的结构参数及沿厚铅垂方向的离层组合运动规律。

5.电磁辐射观测

采用流动式电磁幅射仪对煤体物理力学性态进行观测，可以对煤体的完整性做出初步评价。具体做法是：在工作面回采过程中随时对超前煤壁30m范围内的煤体进行电磁幅射监测，尤其是在老顶初次来压前夕、周期来压前夕、采空区“见方”时的监测更为重要。

6.采空区气体分析法

采空区气体分析法是在回采工作面后方采空区内采取气样， 进行气体成份分析，利用氧气浓度变化规律预测预报矿震危险程度。通过试验将采空区氧气浓度指标暂定

三、矿震的防治措施

1.合理进行开采部署

煤柱：工作面之间尽可能不留设煤柱或只留设宽度极小的煤柱，以有利于采空区覆岩主关键层的运动与沉降，减少覆岩主关键层的悬空面积与采空区周围的能量积聚。

推进方向：采取从断层、褶曲轴部、采空区、煤柱开始回采的开采程序。应避免工作面向断层方向推进，将开切眼布置在断层一侧，或者将工作面沿着断层方向布置。

2.合理泻风与构筑强力堵风密闭

泄风：把冲击气浪引入专用排风井巷，排出地面。泄风井巷可用采区回风巷或矿井总回风巷替代，亦可在采区边界或矿井边界掘进专用的泄风巷或泄风井。

高强密闭：矿震压缩空气一般不超过1.0MPa，通过增加密闭强度，把压缩空气隔离在采空区内，使其在采空区内平衡是可行的。

3.覆岩主关键层下位离层注浆减沉

综放面覆岩主关键层下位离层量大，闭合速度慢，甚至可以长期存在，对主关键层下位离层进行注浆，粉煤灰在离层空间内沉淀形成充填体，减缓主键层的运动，来达到防治矿震灾害的目的。

4.坚硬顶板强制放顶方案设计

对于分层厚度大整体性好的高位岩层，可通过注水压裂弱化， 改变岩体的物理力学性质，降低岩体强度，缩短自行冒落步距，变难冒落顶板为可冒落顶板。在采场的边界，由于煤柱的支撑作用，很有可能无法自行冒落，对这一类顶板一般需要实施深孔大药量集中爆破，以改变顶板岩体的来压步距。

四、结语

矿震是地下开采中较为常见的工程灾害，给正常的生产活动带来重大危害。矿震的发生是有规律和前兆的，是可认识、监测和防治的，地震部门近几年的参与，使矿震的研究与防治工作取得了新的进展。矿震的孕育和发生具有复杂的过程，目前对其发生规律与机理的认识仍是比较粗浅的，完全有效的实现对矿震的预防与防治仍然是困难的，仍需要进行深入的研究和实践。

参考文献：

[1]车用太，王琦，等.矿震及其前兆初探[J]中国地震，1994，9（4）：344-340

[2]车用太等.深井水位的矿震效应[J]地震学报，1995，19（1）：89-95