山东省矿震监测工作现状分析探讨

董敏 张辉 马娟 刘昭 熊玮 迟国民 程树岐

摘 要：本文对山东省矿震灾害发生机理分析及矿震监测工作现状进行了调查，目前山东省矿区内矿震频发、危害大，且监测技术水平较低、优良装备较少、综合监测工作不到位，未形成全省范围内的完善综合监测系统，并针对这些问题提出了应对措施。

关键词：矿震；监测技术；应对措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.247

0 前言

山东省作为全国重要的煤炭、黄金等资源生产基地，矿震的发生严重威胁着矿区内人民群众的生命财产安全、不利于社会经济的快速发展、不利于社会的稳定，而且山东省的矿震灾害发生频次大、风险大、影响范围广，这更加剧了矿产资源开采的难度。了解矿震灾害发生的机理，加强矿震预防监测技术的研发，才能有效防范矿震灾害，提高矿震应急处置能力。对于企业安全生产、矿产资源的可持续开发利用和维护社会稳定具有重要意义。

1 山东矿区矿震灾害发生机理分析和监测系统现状调查

1.1 矿震灾害发生机理分析

引起矿山开采诱发地震的主要原因为：开采直接引起崩塌、冒落、瓦斯突出；开采缷载间接诱发地震，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；主关键层的突然破断导致覆岩大结构瞬时失稳。

（1）开采直接引起煤与瓦斯突出或瓦斯爆炸。在矿井生产过程中，当瓦斯含量高于维稳的临界值范围时，则矿井易发生以煤与瓦斯突出为主的动力灾害，引发矿震。山东境内高瓦斯矿井较少，但仍然存在。如山东三河口煤矿为煤与瓦斯突出矿井，需要根据煤与瓦斯突出的发生条件做出监测及预防。

（2）应力集中导致煤岩体发生瞬间能量的释放引发矿震。当开采程序不合理时，随着煤层推进，施加在煤岩体上的应力持续增大。则煤岩体所摄入的能量急剧增大，能量平衡系统被破坏，也使得其自组织平衡被打破，诱发能量的突然释放[1]，这是山东省部分矿区的矿震诱发机理。

（3）主关键层的突然破断导致覆岩大结构瞬时失稳。顶板岩层破裂高度随着工作面回采范围的增加逐渐向高位发展，重复开采后采高增加导致冒落高度增加，达到了巨厚坚硬岩层悬顶破断极限，最终诱发高位岩层结构再次失稳，从而诱发动力现象[2]；同时，采高增加导致岩层移动线外扩，高位巨厚坚硬岩层悬露范围扩大，直至失稳而诱发矿震。此为山东省大部分矿区发生矿震灾害的主要机理，如山东兖州矿区部分矿井地层中存在砾岩等坚硬岩层，在开采中存在发生矿震的危险性。

1.2 矿震监测系统现状

目前各大矿区已逐渐形成了以主要监测对象为中心的矿震监测网络平台，但也有部分矿区的监测台网密度不够，缺乏矿产企业间的交流，不能形成矿区一体化监测系统。以调查结果中的山东兖州矿区为例，了解目前矿震监测台网在矿区的建设及运作情况。

2005年，兖州矿区数字遥测矿震加测台网开始正式实施单台运行，随后变更为台网全部台站运行、监测，形成了以鲍店煤矿为台网中心，东滩矿、兴隆矿、南屯矿、济二矿、济三矿等8个观测台站组成的兖州矿区数字遥测矿震监测台网系统。而兖州矿区针对矿震发生的密集区，还实施追加多套地面流动台网从而加密观测，增加在灾害重点区域的矿震监测能力。因此目前的整个矿震监测台网系统各观测站运作方式大体如下：

矿震发生地震计接收地震数据采集器将模拟地震信号转为数字信号与GIS信号进行编码传输超短波数字传输电台发送台网中心接收信号。

对于当前所实施的矿震监测系统，矿区台网中心监测人员会及时总结矿震发生情况，确定矿震信息，包括发震时刻、震中坐标、震级，并将所得信息及时汇报上级主管部门，及时做出应对方案，尽可能降低矿震危害程度。但由于矿震台网属于稀疏监测，加上矿区机电干扰严重，介质结构强烈不均匀和波速强烈各向异性的条件，多数矿震不能监测记录清楚；且矿震监测系统中的地震计的灵敏度、反应定位设备的精度仍然需要进一步提高。

2 山东省矿震监测工作对策

对于矿震灾害的预防，我省针对部分矿区的矿震监测密度不到位，如测震台网密度、流动地震监测设备的配备、地震现场流动组网能力、矿山企业专用地震监测台网运行密度等，专业监测人员技术水平及震速报制度、流程及水平需要进一步加强。

（1）对于存在矿山地震危险性的各矿井企业，应当合理进行开采部署，减少覆岩的悬空面积与采空区周围的能量积聚；应督促其当建立健全监测预警系统。针对矿震发生机理，制定编制特定的监测预警方案，做好预防措施；能够准确确定矿震发生的时间、地点、震级，结合煤矿实际情况，完善矿区千米尺度破坏性矿震监测定位系统。

（2）地震局及其相关机构应当加强针对矿震频发矿区的矿井企业的监管，积极为企业培训预防矿震灾害的基本能力；加强对企业员工、企业领导的自我素质的提高；让矿区内人员了解矿震预防知识，减少矿震而导致的人身财产伤害。

（3）各科研机构及高校，应积极研究新技术、开发新设备、培养新人才。针对矿震诱发机理，研究防治矿震的新技术，努力争取从根本上杜绝矿井地震的发生；而与此同时应当积极研发监测设备，不仅仅是预测预警设备，还有矿震强度、地点等全方位预测设备，并为企业和相关部门培养相关人才。

3 结论

针对目前的矿震监测不足，山东省各矿区应积极推广应用远程在线预警综合系统，利用远程设备配备专家进行矿震的实时分析研究，提高监测水平，且将各个矿区的矿震监测信息汇入全省地震监测系统，统一进行管理；各级主管部门及相关科研机构和高校应积极发挥自主作用，积极研发新技术、新设备；矿区内地震灾害的发生需要各部门之间的通力合作，建立健全安全管理措施及政策，做好矿震的监测及预防。

参考文献：

[1]陆菜平，窦林名，曹安业等.深部高应力集中区域矿震活动规律研究[J].岩石力学与工程学报，2008，27（11）：2302-2308.

[2]刘健，吕建为，盛立等.关键层运动诱发矿震的SOS微震监测分析[J].中国煤炭，2012，38（05）：70-73.

基金项目：山东省地震局合同制科研项目资助（项目编号：16Y30）。

作者简介：董敏（1987-），女，助理工程师，主要从事地震监测工作。