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什么叫矿山地震？

百科百科问答 2020-09-26 19:31 3 34444

什么叫矿山地震？

煤矿矿震是矿震类型中最多的一种，所造成的损失亦相当严重。据不完全统计，我国已有北京门头沟、吉林辽源、贵州化处、山西大同等煤矿和辽宁北票、山东陶庄、湖南涟邵（涟源--邵阳）等煤田55座煤矿发生矿震或具备发生地震的潜在危险。为此，引起了地震和煤炭系统研究工作者的关注和致力于煤矿矿震的研究。多年来，中国地震局和山西、陕西、辽宁、河南等省地震局与煤炭部门的有关研究机构、矿务局，对煤矿安全开采和减灾等方面进行了全面研究，取得了-批重要成果和良好的社会经济效益。

#地震知识#

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admin

煤矿矿震在各类诱发地震中危害性最大，它直接关系到矿山的安全和劳动生产率问题。概括煤矿矿震特征及成灾原因有：
（1）煤矿矿震具震源浅，又处于矿山这种特殊条件下，地面上的建筑物会遭到损失，井下设施也会受到严重破坏，还会.
引起人员伤亡和惊恐。如1977 ~ 1991年间，山东省陶庄煤矿发生破坏性矿震180余次，摧毁巷道3000余米，伤亡90人。
（2）煤矿矿震通常震级小（最大矿震为北京门头沟1991年8月16日4.3级矿震，一般矿震震级为2一3级左右），波及范围不大，但它造成灾害往往比较严重。如1977年4月28日辽宁省北票煤田3.8级矿震，造成113间民房受损，几十家烟囱扭裂或倒塌，有12人受伤，其中2人重伤；再如1991年12月28日湖南省洞口县石下江煤矿1.6级矿震，震落俱乐部墙面玛赛克，井巷掉落夹石。
（3）煤矿矿晨破坏程度随井巷深度而增加。
（4）煤矿矿震往往引起矿区断裂“复活”，矿震的发生又与开采有关，所以开采区边界断裂部位与正常区、距开采层较近的岩层开采区与远离开采层底砾岩层、井巷工程位于岩层界面或其他较弱的介面与同-岩层相比，前者比后者破坏严重。如.
1981年8月22日辽宁省北票矿务局台吉煤矿3.3级矿震，井下580米处，断裂上盘向北、向上移动，造成轨道扭曲。（5）随着煤矿矿震的发生，矿区的塌陷和岩爆、岩炮、岩石突出等矿山压力现象增多、程度增大。如1986年5月7日，亚拉巴马州塔斯卡洛萨发生--次 3.6级矿震，同时长壁煤矿中伴生岩爆和顶部塌陷。
（6）煤矿矿震时，在强大的地应力作用下，岩层或煤层突然脱离母体向采空区闪射，同时产生强大的气流，引起井巷的破坏和人员伤亡。如1982年1月7日山东陶庄煤矿2.7级矿震，当时震中所处井下工作面18名工人全被冲击波击倒。

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admin

煤矿矿震的发生依赖于特定的环境背景。据对我国煤矿矿震的研究，概括成生相关的内外环境主要有：
（1）脆硬-软地层结构是煤矿矿震发生的内在介质力学环境。
已发生地震煤矿地层多为古生代石炭纪一中生代侏罗纪的碳酸盐岩、碎屑岩沉积，均为砂岩、泥岩、灰岩及硅质岩层间夹煤层，自下而上为脆硬一软（煤）一脆硬介质力学性质的地层结构。这种结构的抗剪、抗压、抗冲击及抗溶蚀能力的差异性较大，较之单纯的岩浆岩、变质岩和碳酸盐岩、碎屑岩对外力敏感性和抵抗性均较脆弱，利于在强大水平应力作用下形成层间虚脱。这可能就是煤矿易于发生矿震的内在因素。
（2）褶皱是煤矿矿震孕育、发展弹性能积累的构造环境。煤田大都处于褶皱构造之中，如山西大同煤矿处在大同向斜、湖南娄底和邵阳发生地震煤矿处在桥头河、恩口、斗笠山、牛马司、短陂桥等向斜构造。众所周知，褶皱是在水平挤压应力作用下的产物，当地壳内某--方向的应力减弱，可能造成物质的弹性恢复运动，特别是在具旋扭力学性质的褶皱地区。譬如湘中南地区发生矿震的娄底煤田、短陂桥煤田的煤矿处于“S”形旋扭向斜构造之上，该构造两端深部积累了相当高的弹性能，若岩石在不断地变化过程中，由于某种原因导致应力减弱时，局部地段就可能出现弹性恢复现象，发生方向相反的回弹旋扭运动，以致湘中南地区煤矿矿震频繁发生。另外，值得指出的是，在向斜轴部、顶部随深度的增加弹性能蓄积就越大，这可能是煤矿矿震随开采深度而加剧的基因。
（3）活动构造引起的“活化区"是煤矿矿震产生的动力环境。
发生煤矿矿震的山东省陶枣煤田处于郯庐深大活动性断裂带西侧；辽宁北票煤田存在晚近活动的龙潭、塔营子、尖山子、南天门等断裂；湘中南地区煤田（娄底、邵阳煤田及宁乡煤炭坝煤矿等）处在斜贯湖南省境的崇阳一宁乡一新宁活动断裂带旁侧（图9）等等。活动断裂的穿越必然造成影响地区内的活动与静态断裂、围岩限制抵触至静的对抗作用，这种不均匀构造应力使新、老构造作不同程度的继承性、新生性活动，有的构造从稳定状态逐渐活动或蠕动，有的被牵动局部活化，为煤矿矿震的孕育、发展提供了内在动力环境。
（4）地下水丰富和雨量充足是煤矿矿震发生的外界诱发因子。湖南省娄底煤田矿震78%发生在降雨量多的一-、二季度；辽宁省北票煤田矿震80%以上发生在春季多雨时节。说明地表径流渗透矿区地下水与矿区开采的大量抽排水疏干，造成地下水位的突降突升，致使岩体内应力的突减突增

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admin

从力学观点看，任何系统都存在于保持平衡的环境中，无论是内在动态、静态环境的改变，还是自然、人为的外界动力因子的作用，只要促其失稳的力度大于系统自身调整能力时，系统就会由一个平衡状态跃变到新的平衡状态。有鉴于此，煤.
矿区的采掘工程引起的附加应力会出现以下地震效应：当矿山顶板的重力或应力大于支撑力时，便会引起顶板整体或局部崩落的顶板冒落型矿震；如果顶板与地表“黏结”牢固，顶板在重力或应力作用下而积累的能量不能冒落释放时，只有通过自身调节一开裂变形来释放积蓄的顶板开裂型矿震；顶板不能以冒落和开裂形式释放能量，而附近又处于顶板和底板间的煤柱时，煤柱就会成为能量快速转移和积累的场所，进而引起煤柱断裂造成矿柱冲击型矿震；大量抽排地下水，矿区水位下降，流速加快，潜伏浅部的溶洞内的支撑力减弱，造成溶洞、矿洞塌陷型矿震；采掘卸载和抽排地下水诱发断裂构造瞬间“复活”，引起构造矿震及上述矿震效应复合型矿展，等等。从煤矿矿震类型看，除构造矿展的震级大、震源深（一般在1 ~ 8千米）外，其他类型矿震的震级都较小而震源浅，破坏力亦不及构造矿震。
综合发生地震煤矿的环境条件、煤矿矿震类型分析，得出以下煤矿矿震成因机制：地壳深部始终存在应力传递的“静态”应变调整运动，使地壳内部每一质点都处在围压均衡状态，而在受活动构造牵动影响的“活化区”内，于褶皱轴部、顶部及构造扭曲面、拐点、复合点等特殊部位积累了相当大的弹性初始应力和应变能，加之煤系地层对外力的敏感响应力和抵抗性脆弱的特性，煤矿区采掘的“卸载”附加应力作用使地壳内竖直应力降低，四周水平应力作用相对加强，此时，地壳深部不连续面出现虚脱现象，即深部隆起造成上下部的脱离，那些容易“复活”的能动地质构造进人应力积累状态，随着“卸载”附加应力逐渐增大，能动地质构造薄弱面上的岩石强度、摩擦力强度和粘滑度相应降低，特别是采掘工程不断向下深人，越来越接近能动构造的“闭锁”（障碍体）应力积累部位和地壳中实际竖直压力小于理论静压力的部位，以致诱发作用相应增大，当震源处于临界状态时，就引起了地质构造薄弱面局部瞬间激烈运动或构造塌陷释放应力、应变的地震效应。

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