山東省礦震監測工作現狀分析探討

董敏 張輝 馬娟 劉昭 熊瑋 遲國民 程樹岐

摘 要：本文對山東省礦震災害發生機理分析及礦震監測工作現狀進行了調查，目前山東省礦區內礦震頻發、危害大，且監測技術水平較低、優良裝備較少、綜合監測工作不到位，未形成全省范圍內的完善綜合監測系統，并針對這些問題提出了應對措施。

關鍵詞：礦震；監測技術；應對措施

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

0 前言

山東省作為全國重要的煤炭、黃金等資源生產基地，礦震的發生嚴重威脅著礦區內人民群眾的生命財產安全、不利于社會經濟的快速發展、不利于社會的穩定，而且山東省的礦震災害發生頻次大、風險大、影響范圍廣，這更加劇了礦產資源開采的難度。了解礦震災害發生的機理，加強礦震預防監測技術的研發，才能有效防范礦震災害，提高礦震應急處置能力。對于企業安全生產、礦產資源的可持續開發利用和維護社會穩定具有重要意義。

1 山東礦區礦震災害發生機理分析和監測系統現狀調查

1.1 礦震災害發生機理分析

引起礦山開采誘發地震的主要原因為：開采直接引起崩塌、冒落、瓦斯突出；開采缷載間接誘發地震，即在一定構造環境下，由于應力集中引起巖石破裂和應變能釋放；主關鍵層的突然破斷導致覆巖大結構瞬時失穩。

（1）開采直接引起煤與瓦斯突出或瓦斯爆炸。在礦井生產過程中，當瓦斯含量高于維穩的臨界值范圍時，則礦井易發生以煤與瓦斯突出為主的動力災害，引發礦震。山東境內高瓦斯礦井較少，但仍然存在。如山東三河口煤礦為煤與瓦斯突出礦井，需要根據煤與瓦斯突出的發生條件做出監測及預防。

（2）應力集中導致煤巖體發生瞬間能量的釋放引發礦震。當開采程序不合理時，隨著煤層推進，施加在煤巖體上的應力持續增大。則煤巖體所攝入的能量急劇增大，能量平衡系統被破壞，也使得其自組織平衡被打破，誘發能量的突然釋放[1]，這是山東省部分礦區的礦震誘發機理。

（3）主關鍵層的突然破斷導致覆巖大結構瞬時失穩。頂板巖層破裂高度隨著工作面回采范圍的增加逐漸向高位發展，重復開采后采高增加導致冒落高度增加，達到了巨厚堅硬巖層懸頂破斷極限，最終誘發高位巖層結構再次失穩，從而誘發動力現象[2]；同時，采高增加導致巖層移動線外擴，高位巨厚堅硬巖層懸露范圍擴大，直至失穩而誘發礦震。此為山東省大部分礦區發生礦震災害的主要機理，如山東兗州礦區部分礦井地層中存在礫巖等堅硬巖層，在開采中存在發生礦震的危險性。

1.2 礦震監測系統現狀

目前各大礦區已逐漸形成了以主要監測對象為中心的礦震監測網絡平臺，但也有部分礦區的監測臺網密度不夠，缺乏礦產企業間的交流，不能形成礦區一體化監測系統。以調查結果中的山東兗州礦區為例，了解目前礦震監測臺網在礦區的建設及運作情況。

2005年，兗州礦區數字遙測礦震加測臺網開始正式實施單臺運行，隨后變更為臺網全部臺站運行、監測，形成了以鮑店煤礦為臺網中心，東灘礦、興隆礦、南屯礦、濟二礦、濟三礦等8個觀測臺站組成的兗州礦區數字遙測礦震監測臺網系統。而兗州礦區針對礦震發生的密集區，還實施追加多套地面流動臺網從而加密觀測，增加在災害重點區域的礦震監測能力。因此目前的整個礦震監測臺網系統各觀測站運作方式大體如下：

礦震發生地震計接收地震數據采集器將模擬地震信號轉為數字信號與GIS信號進行編碼傳輸超短波數字傳輸電臺發送臺網中心接收信號。

對于當前所實施的礦震監測系統，礦區臺網中心監測人員會及時總結礦震發生情況，確定礦震信息，包括發震時刻、震中坐標、震級，并將所得信息及時匯報上級主管部門，及時做出應對方案，盡可能降低礦震危害程度。但由于礦震臺網屬于稀疏監測，加上礦區機電干擾嚴重，介質結構強烈不均勻和波速強烈各向異性的條件，多數礦震不能監測記錄清楚；且礦震監測系統中的地震計的靈敏度、反應定位設備的精度仍然需要進一步提高。

2 山東省礦震監測工作對策

對于礦震災害的預防，我省針對部分礦區的礦震監測密度不到位，如測震臺網密度、流動地震監測設備的配備、地震現場流動組網能力、礦山企業專用地震監測臺網運行密度等，專業監測人員技術水平及震速報制度、流程及水平需要進一步加強。

（1）對于存在礦山地震危險性的各礦井企業，應當合理進行開采部署，減少覆巖的懸空面積與采空區周圍的能量積聚；應督促其當建立健全監測預警系統。針對礦震發生機理，制定編制特定的監測預警方案，做好預防措施；能夠準確確定礦震發生的時間、地點、震級，結合煤礦實際情況，完善礦區千米尺度破壞性礦震監測定位系統。

（2）地震局及其相關機構應當加強針對礦震頻發礦區的礦井企業的監管，積極為企業培訓預防礦震災害的基本能力；加強對企業員工、企業領導的自我素質的提高；讓礦區內人員了解礦震預防知識，減少礦震而導致的人身財產傷害。

（3）各科研機構及高校，應積極研究新技術、開發新設備、培養新人才。針對礦震誘發機理，研究防治礦震的新技術，努力爭取從根本上杜絕礦井地震的發生；而與此同時應當積極研發監測設備，不僅僅是預測預警設備，還有礦震強度、地點等全方位預測設備，并為企業和相關部門培養相關人才。

3 結論

針對目前的礦震監測不足，山東省各礦區應積極推廣應用遠程在線預警綜合系統，利用遠程設備配備專家進行礦震的實時分析研究，提高監測水平，且將各個礦區的礦震監測信息匯入全省地震監測系統，統一進行管理；各級主管部門及相關科研機構和高校應積極發揮自主作用，積極研發新技術、新設備；礦區內地震災害的發生需要各部門之間的通力合作，建立健全安全管理措施及政策，做好礦震的監測及預防。

參考文獻：

[1]陸菜平，竇林名，曹安業等.深部高應力集中區域礦震活動規律研究[J].巖石力學與工程學報，2008，27（11）：2302-2308.

[2]劉健，呂建為，盛立等.關鍵層運動誘發礦震的SOS微震監測分析[J].中國煤炭，2012，38（05）：70-73.

基金項目：山東省地震局合同制科研項目資助（項目編號：16Y30）。

作者簡介：董敏（1987-），女，助理工程師，主要從事地震監測工作。