湖南矿山地震类型及特征分析

■李大雁

（核工业230研究所　湖南　长沙　410007）

湖南矿山地震类型及特征分析

■李大雁

（核工业230研究所湖南长沙410007）

湖南地处长江中游，腹内有诸多矿山资源，为当地群众提供了充足的保障和良好的生活，然而矿山的不稳定往往也会造成很多自然灾害，地震就是其中较为常见的一种。目前，结合矿山地震的形成原因，一般将其分为诱发构造型矿震、诱发塌陷型矿震、岩（煤）爆诱发型矿震等三类，本文主要结合湖南矿山实际，对各个类型的矿山地震进行深入分析，剖析其存在的特征和规律，以期为安全稳定开发湖南矿山提供对策建议，促进安全生产、防震减灾，提高群众的安全感。

湖南矿山矿山地震类型特征分析

工业革命以来，地下矿山资源的可用性逐渐被人们发现并使用，并为人们的生活带来了丰富的各种产品和方便，成为日常生活中不可或缺的一部分。改革开放以来，我国地下矿源开发力度进一步加大，给原本平衡的自然生态圈造成了较大的影响和伤害，并且还在不断地扩大，而这种影响也得到大自然的惩罚，形成了一次次的自然灾害。而矿山地震，就是因为地质结构被破坏而引发的，并且已经成为矿山开发的一大杀手。

1　湖南矿山地震发生概况及其成因

首先，需要说明的是矿山地震属于地震的一种，是典型的自然灾害，是地壳运动所导致的一种现象。之所以称为矿山地震，并不是指由于矿山开发或者其本身造成的地震，而是由于矿山开发导致应力集中或者地质变化等因素，引诱发生的地震。矿山地震与天然地震有诸多不同，其周期明显长于天然地震，并且震源浅、震级低，最高记录是5.5级。[1]

对于湖南而言，由于湖南地处长江中部，历经多年遇水冲刷和生物繁衍，形成了丰富的地下矿物。湖南属于多震省份，但是震级相对较小，据统计近30年来，先后发生各类地震达4000次，其中因矿山地震有100余次，约占2.5%；根据地震级别来分析，2级以上地震中，矿山地震占到了较大的比例，比如，根据国家科学统计，湖南从2002年到现在共发生各类地震330次，其中矿山地震发生了65次，占到19.7%，较总次数比例提高了近17个百分点。从这点也可以看出，矿山地震特征非常明显，并且相对于自然地震而言，能够摸索规律，做好预防，避免灾害扩大或者增加。

2　矿山地震的类型及湖南矿山地震特征分析

目前，各界学者普遍认为，矿山地震依据其形成原因，主要可以分为诱发构造型矿震、诱发塌陷型矿震、岩（煤）爆诱发型矿震等三类，下面，笔者结合矿山地震的类型，逐一对湖南矿山地震相关情况进行分析。

2.1诱发构造型矿山地震

所谓构造型矿山地震是指，由于在矿山开采过程中，对当地的地形结构进行了部分改变，而这改变刚好又接触到断层，造成弹性能量释放，从而引发地震。[2]这样的矿山地震又可以根据施工类型的不同，分为抽水诱发的矿山地震和采矿引发的矿山地震，前者是指在采矿过程中，由于抽水造成水压，侵润了断裂面，当水压减去后，由于断裂面瞬间去除压力，会形成压力偏差，而这个力度大于抗剪强度时，则会引起粘滑效应，从而导致地震发生，后者是指在矿山开采过程中，由于矿物地下承受的压力失衡，引发的地震。通常，诱发构造型矿山地震的震源非常的浅，其镇中处于比较深的开采区，镇级相对而言偏低，一般处于3.5级以下，主要诱因是矿山开采活动。

综上所述，湖南发生的构造型矿山地震在孕育过程当中，其受力经过积累一调整一释放三个主要阶段，属于典型的前震一主震一余震的发震模式。

2.2诱发塌陷型矿震

正如其名，诱发塌陷型矿震主要是指因为矿山开采形成的空体塌陷形成的地震，该类地震在过去发生较多，主要是由于当时技术条件落后，生产工艺较差。当前，随着各项科学技术的运用，该类矿山地震已经得到有效侦查和治理，发生越来越少。诱发塌陷型矿震与诱发构造型矿山地震存在明显不同，与应力场之间的关系不是非常密切，其震中不固定，往往会发生迁移，呈现出群震型或孤立型。

湖南邵东牛马司矿区曾于1997年9月和2001年5月分别发生过3.2级、3级的地震，属于典型的诱发塌陷型矿震。主要原因是该煤矿矿区开发较早，自光绪初年就开始进行开采，后来改革开放后，开采力度进一步加大，但是大规模的开采缺乏统一的技术条件，造成裁决地面发生沉降，从而诱发了地震。地震时，据群众反映，矿井内发生坍塌，内部装置停止，矿井顶部有岩块掉落，能够听到沉闷的响声。从专业角度分析，该地震震中位于成片的采煤区，波形比较光滑，S波较明显且周期大，P波初动向上，振幅明显大于P波的振幅，同时，衰减非常快，持续时间比较短，类似于人工爆破。从群众感受分析来看，能够听到沉闷的轰隆声，个人有下沉的感受。

2.3岩（煤）爆诱发型矿震

该类地震发生条件要求较高，发生频度非常低，危害相对较大。一般而言，岩（煤）爆诱发型矿震属于渐进性的，可以分为三个阶段，第一个阶段是劈裂成板，第二个阶段是剪断成块，第三个阶段是块片弹射。在大量应力变化下，存储了诸多硬质脆性岩体，当矿上开采时，则造成围岩的应力跃迁，集中了更多的能量，并逐渐形成剪脆性破坏，伴随声响和震动。在消耗部分弹性应变能的同时，剩余能量转化为动能，使围岩由静态平衡向动态失稳发展，造成岩片隔离母体，获得有效的弹射能量，猛烈向临空方向抛射。

在湖南安化县青山硫铁矿曾于1996年7月发生过一次岩（煤）爆诱发型矿震，此次地震造成的损失非常严重，矿区在连续一周内接连发生余震，导致开采停工，埋了很多采矿设备。从此次矿山地震研究分析可以发现，岩（煤）爆诱发型矿震的发生必须具备四个条件，一是岩体经受较强的地应力作用；二是围岩内储存有较大的弹性应变能；三是埋藏位置有较紧密的围限条件；四是机械开挖造成应力的突然释放。[4]

3　结束语

笔者在湖南从事矿山地震研究多年，并亲身经历过多场矿山地震，为了更好地总结和研究矿山地震，笔者结合多年工作经验，对近年来湖南的矿山地震发生情况进行了总结，并分类型对矿山地震的特征特点进行了探讨分析，希望能够为湖南矿山防震减灾提供重要的依据和参考。

[1]童迎世,童敏,洪迅.湖南矿山地震类型及特征分析 [J].华南地震,2003,03:49-56.

[2]童迎世,李春鹏,童敏.湖南典型矿震震例分析与研究 [J].华南地震,2009,03:56-63.

[3]袁子清.矿震地震活动响应规律及其危险性预测研究 [D].中南大学,2007.

F416.1[文献码]B

1000-405X（2016）-9-13-1