王斌

摘 要：本論文分析了礦震的原理、礦震的監(jiān)測、礦震的預警等幾個重要的問題。

關(guān)鍵詞：礦震； 監(jiān)測； 預防

中圖分類號：TD82 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2013）06-174-001

礦震，在煤礦又稱為沖擊地壓，指礦井高應力區(qū)內(nèi)煤體、巖體及斷層在受外界擾動瞬間失衡破壞時，釋放出很大能量而引起以猛烈震動和爆發(fā)式破壞為特征的礦山動力現(xiàn)象。礦震是采礦誘發(fā)的礦井地震，是礦井的一大自然災害。如今，礦震由采礦安全演化為公共安全問題，因此，全面了解我國礦產(chǎn)資源開采誘發(fā)礦震的狀況，客觀看待檢測和研究現(xiàn)狀，抓住主要矛盾和共性問題有針對性地采取應對措施，對制定礦產(chǎn)資源深部開采宏觀戰(zhàn)略，有效防治礦震災害，保障公共安全具有重要意義。

一、礦震的致災因子的分析

礦震是人為開采活動導致地下局部應力的重新分布，進而在某些部位積累的應力值超過其強度或彈性形變量的限度時突然爆裂而產(chǎn)生的?？偨Y(jié)起來，礦震的致災因子包括以下幾方面的因素：

（1）開采直接引起崩塌、冒落、瓦斯爆炸等因素；

（2）開采卸載間接誘發(fā)地震，即在一定構(gòu)造環(huán)境下，由于應力集中引起巖石破裂和應變能釋放。長期強度的降低可誘發(fā)礦震；

（3）隨著主關(guān)鍵層懸頂面積的擴大、應力集中程度的升高、斷層活化，主關(guān)鍵層的破斷運動導致覆巖大結(jié)構(gòu)的瞬時失穩(wěn)，產(chǎn)生強大的沖擊氣流。

二、礦震的監(jiān)測方法

1.關(guān)鍵層位位移觀測

關(guān)鍵層位位移觀測法是對頂板巖層位移監(jiān)測，尤其是對關(guān)鍵層位巖層位移的監(jiān)測要經(jīng)歷采動影響階段和采后影響兩個階段， 因此測區(qū)只能布置在相鄰的巷道內(nèi)。沿工作面推進方向可布置兩個測站：一個位于推進長度的中間位置，另一個位于停采線煤壁附近。鉆孔布置成同一鉛垂面上的多層扇形。由于在孔內(nèi)只布置位移基點，故孔徑以便于施工鉆孔為宜， 終孔位置應位于關(guān)鍵層位巖層內(nèi)。

2.煤柱內(nèi)應力觀測

頂板的運動與煤體內(nèi)應力變化是緊密相關(guān)的，監(jiān)測煤柱內(nèi)的應力分布便可推斷覆巖大結(jié)構(gòu)的運動規(guī)律，并可監(jiān)測大結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)。區(qū)段煤柱與停采線煤柱內(nèi)均要布置應力測點。

3.煤體位移觀測

監(jiān)測煤柱內(nèi)應力與對應位置變形， 可以分析煤柱強度與變形性質(zhì)，尤其是研究支撐頂板兩側(cè)煤柱隨時間變化的流變性質(zhì)及其對頂板穩(wěn)定性的影響是至關(guān)重要的。煤柱變形觀測位置應與應力計觀測位置相對應，即在區(qū)段煤柱與停采線煤柱內(nèi)均要進行監(jiān)測，觀測儀器可用數(shù)顯示電腦動態(tài)儀。

4.采空區(qū)底板應力觀測

在采空區(qū)底板內(nèi)布設應力測點，可直觀地監(jiān)測分析頂板冒落后在采空區(qū)內(nèi)的壓實程度，進而分析頂板沿走向與傾向的結(jié)構(gòu)參數(shù)及沿厚鉛垂方向的離層組合運動規(guī)律。

5.電磁輻射觀測

采用流動式電磁幅射儀對煤體物理力學性態(tài)進行觀測，可以對煤體的完整性做出初步評價。具體做法是：在工作面回采過程中隨時對超前煤壁30m范圍內(nèi)的煤體進行電磁幅射監(jiān)測，尤其是在老頂初次來壓前夕、周期來壓前夕、采空區(qū)“見方”時的監(jiān)測更為重要。

6.采空區(qū)氣體分析法

采空區(qū)氣體分析法是在回采工作面后方采空區(qū)內(nèi)采取氣樣， 進行氣體成份分析，利用氧氣濃度變化規(guī)律預測預報礦震危險程度。通過試驗將采空區(qū)氧氣濃度指標暫定<10%，即當0.2<10%時，有發(fā)生礦震災害的危險。

三、礦震的防治措施

1.合理進行開采部署

煤柱：工作面之間盡可能不留設煤柱或只留設寬度極小的煤柱，以有利于采空區(qū)覆巖主關(guān)鍵層的運動與沉降，減少覆巖主關(guān)鍵層的懸空面積與采空區(qū)周圍的能量積聚。

推進方向：采取從斷層、褶曲軸部、采空區(qū)、煤柱開始回采的開采程序。應避免工作面向斷層方向推進，將開切眼布置在斷層一側(cè)，或者將工作面沿著斷層方向布置。

2.合理瀉風與構(gòu)筑強力堵風密閉

泄風：把沖擊氣浪引入專用排風井巷，排出地面。泄風井巷可用采區(qū)回風巷或礦井總回風巷替代，亦可在采區(qū)邊界或礦井邊界掘進專用的泄風巷或泄風井。

高強密閉：礦震壓縮空氣一般不超過1.0MPa，通過增加密閉強度，把壓縮空氣隔離在采空區(qū)內(nèi)，使其在采空區(qū)內(nèi)平衡是可行的。

3.覆巖主關(guān)鍵層下位離層注漿減沉

綜放面覆巖主關(guān)鍵層下位離層量大，閉合速度慢，甚至可以長期存在，對主關(guān)鍵層下位離層進行注漿，粉煤灰在離層空間內(nèi)沉淀形成充填體，減緩主鍵層的運動，來達到防治礦震災害的目的。

4.堅硬頂板強制放頂方案設計

對于分層厚度大整體性好的高位巖層，可通過注水壓裂弱化， 改變巖體的物理力學性質(zhì)，降低巖體強度，縮短自行冒落步距，變難冒落頂板為可冒落頂板。在采場的邊界，由于煤柱的支撐作用，很有可能無法自行冒落，對這一類頂板一般需要實施深孔大藥量集中爆破，以改變頂板巖體的來壓步距。

四、結(jié)語

礦震是地下開采中較為常見的工程災害，給正常的生產(chǎn)活動帶來重大危害。礦震的發(fā)生是有規(guī)律和前兆的，是可認識、監(jiān)測和防治的，地震部門近幾年的參與，使礦震的研究與防治工作取得了新的進展。礦震的孕育和發(fā)生具有復雜的過程，目前對其發(fā)生規(guī)律與機理的認識仍是比較粗淺的，完全有效的實現(xiàn)對礦震的預防與防治仍然是困難的，仍需要進行深入的研究和實踐。

參考文獻：

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