鹤岗地区矿山地震监测与瓦斯预警研究

发布时间：2020-05-30 06:39

【摘要】：本文以鹤岗地区的矿山动力灾害的成因为研究对象,通过系统研究煤岩震动与覆岩运动、采动及构造应力场等之间的关系,揭示鹤岗矿区及矿井具体工作面内天然地震和强矿震及瓦斯溢出的诱发机理及活动规律。并以此为基础探索矿区及矿井具体工作面冲击矿震等动力灾害的危险性预警准则及技术。鹤岗煤矿经过近百年的开采史,开采深度近千米,属高瓦斯、强矿震频发的矿山。鹤岗的地震地质构造背景复杂,其应力场的受大背景的板块构造运动影响的同时也受到矿山开采等局部应力应变的影响,该区域存在中强地震的孕育背景。在鹤岗地区已经建立的矿震监测台网也开始发挥效能,近年鹤岗矿山开采业投入了高精度的微震监测系统和高采样的瓦斯检测系统,结合以上观测事实,对鹤岗矿山地震产生机理的研究,找出其与相关构造区天然地震间的内在联系,同时矿震与矿井的瓦斯溢出等方面也有着紧密的联系,运用贝叶斯定律,在观测实例中找出其内在关联。在近场及相互关联构造区域内的天然地震对矿震有显著的诱发或者触发作用,在天然地震后的一周尺度内,矿震活动频次及震级都会有明显的增高趋势。这表明天然地震加剧了矿区的应力积累,在采空区及应力临界区域会有明显的释放。在矿震发生之后,局部矿井内瓦斯活动也呈现明显的先低后高特征,但距离较远的矿井,即使发生震级较大的矿震,也未必会伴随瓦斯溢出,这需要进一步做区域网格化研究。研究表明,以大尺度的矿山地震监测台网,结合高精度的微震监测数据为依据,在影响场发生地震后对为矿山的安全生产提供可靠的预警是可行的。建立完整的矿井动力灾害的矿(微)震监测、预警系统,以便为鹤岗矿区制定防御、减轻和控制冲击矿震等动力灾害提供可靠的科学依据。
【图文】：

图 1.1 煤矿环境地质灾害分类（据尹国勋，2000，已修改）根据图 1.1 的技术思路分析矿震的灾害，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都是矿区开采过程中常见的工程诱发动力地质灾害，是人为的外动力与自然力复合类的动力地质灾害，是世界范围内煤田矿井中最严重动力地质灾害。矿震发生时，就像在岩体内部装有大量炸药一样，煤和岩石突然被抛出（杨继国，2013）。造成井下巷道或采煤作业面被瞬间摧毁，同时伴有巨大声响和岩体震动，形成混合着大量煤尘的空气波，其猛烈程度是现有的人工支护难以抵挡的。强烈的矿震还会使地面建筑物受到一定程度的破坏。目前世界上记录到的最大矿震震级己超过里氏 5 级。矿震的震动持续时间通常只有十几秒。由于震源较浅，矿震的烈度和破坏力远远高于同等级别的天然地震。在瓦斯煤层，往往还伴有大量瓦斯涌出,造成矿井矿难（张天雷，2012）。自 1738 年英国的南斯塔福煤田发生了世界上第一例矿震以来，目前全世界几乎所有采矿国家都有矿震及瓦斯突出的发生。我国 1933 年抚顺的胜利煤矿发

图 2.1 中国大陆一级块体的划分（据中国地震预测研究所网站）根据块体内部次级块体稳定性及地壳运动特征差异，东北地区又划分为 3个二级地块，包括中蒙地块、中朝地块和燕山地块（图 2.1）。中蒙地块和中朝地块以依舒断裂为界，中蒙地块和燕山地块以开原-赤峰断裂为界。东北地区地处欧亚板块的东缘，紧邻太平洋板块。受西太平洋板块俯冲控制，，本地区地壳运动和构造活动相对活跃。区域内发育有三条规模较大的北东向断裂，自西向东依次为嫩江断裂、依兰—依通断裂、敦化—密山断裂(图 2.2)。其中依兰-伊通断裂和敦化—密山断裂是欧亚板块东部巨型构造带郯庐大断裂北沿两个分支，地震活动性较强（常金龙等，2014）。此外，东北地区相对活跃的断8
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD326;TD712

【参考文献】

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本文编号：2687735