地震学在减轻矿山地质灾害中的应用进展.pdf

第4期总第328期国 际 地 震 动 态No. 4 SerialNo1 328 2006年4月RecentDevelopments inWorld SeismologyApril 2006 综述与评述 地震学在减轻矿山地质灾害 中的应用进展 3 李世愚 1 和雪松 1 张天中 1 王林瑛 1 许忠淮 1 陆其鹄 1 陈佩燕 1 沈 萍 1 张少泉 1 蒋秀琴 2 潘 科 2 佟晓辉 2 宋绪友 2 李 铁 3 金贵杰 3 左 艳 3 管恩福 3 孙学会 4 李国宏 4 吕毓国 4 1 中国地震局地球物理研究所,北京100081 2 辽宁省地震局,沈阳110031 3 抚顺市地震局,抚顺113006 4 抚顺市矿务局,抚顺113006 摘 要 综述了煤矿安全对于地球物理应用的需求,以及近年来地震学在煤矿减轻地 质灾害的应用进展,特别是微震监测分析在若干典型煤矿应用得到的初步成果。 这些成 果不但对于煤矿安全具有重要意义,而且对于认识构造地震成因和验证预测方法,也具 有中尺度试验意义。 关键词 矿山地震;地震监测;煤矿安全;中尺度试验 中图分类号 P315. 75 文献标识码 A 1 概述 地球物理在矿山的应用,目前有两个最 迫切的问题,一个是煤矿安全,另一个是资 源勘探与合理利用。 本文着重论述煤矿安全 问题。 近年来我国煤矿事故的高发形势令人担 忧。 瓦斯爆炸、 矿震或冲击地压、 透水、 地面塌陷、 煤体自燃这些地质灾害严重威胁 着矿山人员生命安全,影响到社会稳定、 环 3 收稿日期 2006203210。 本项研究得到科技部社会公益研究专项资金项目 2001DI B和国家自然科学基金项目40474018的联合资 助。 中国地震局地球物理研究所论著06AC2006。 境生态、 经济可持续发展,已成为关系国家 战略安全问题之一。 造成这种情况,除管理不善、 违章开采 外,也还有安全投入不足、 技术落后和对灾 害机理认识不清的原因。 解决这些问题,需 要采矿工程专家和地球物理学家联合,将采 矿工艺和地球物理技术结合起来。 近年来, 矿山地震监测、 极微震地声监测、 电磁波 等方法的应用有了一定进展。 本文着重论述 矿山地震监测与分析研究的进展。 矿山地震的术语和概念界定在不同范 围、 不同行业不同。 以表1说明。 矿震类型的划分具有很大的人为性,实 际上没有明确界限 。 冲击地压一词来自20 表1 国际通用 [1] 国内采矿系统特 征 第一类矿震冲击地压发生在工作面几十米附近,震级较小,但对工作面威胁较大 第二类矿震矿山地震发生在大面积采空区,离工作面较远,震级偏大 世纪50年代前苏联有关文献翻译文本。 目 前安全部门也在沿用采矿系统的惯例,而国 际文献已不再使用这些术语。 地球物理学界 则多采用国际通用术语。对矿震机制和成 因,各界也缺乏互相沟通,公众则多误以为 矿震就是矿塌。这方面的科普宣传亟待加 强。 为照顾采矿行业习惯,本文在涉及煤矿 安全的内容中仍采用采矿行业术语,在不加 区分之处统称矿震mining2shock。 由于矿震震源浅 - 500 m～- 1200 m , 接近矿体,在震级达到2级以上时就有可能 产生破坏。 矿震的规模还随开采深度增加而 可能加大。 全球统计结果表明,开采深度大 于500 m的矿山就有发生3级以上矿震的可 能。 20世纪80年代矿山微震的监测曾在国 内许多大型煤矿得到应用,获得重要成果, 后因种种原因先后下马,坚持下来的很少。 采矿部门多认为矿山地震与采矿过程没有直 接关系,煤矿安全条例也不将矿山地震列为 责任事故,只列入冲击地压灾害的防治操作 内容,也没有规定要求监测。 鉴于矿山地震 造成的灾害日益严重,近年来,陆其鹄等协 助山东华丰煤矿,徐州三河尖煤矿等率先对 矿震监测系统进行了数字化技术改造,潘一 山等在北京木城涧煤矿架设了小孔径微震台 网,取得了宝贵数据。但如何找出成因机 理,改进思路,提高预测、 快速响应能力和 综合防治能力等,都是需要研究的新课题。 近期,越来越多的矿难资料和观测资料 表明,矿震和瓦斯突出、 透水、 塌陷、 采空 区煤体自燃等地质灾害不是孤立的,它们往 往互相伴生,因果关系错综复杂,是统一的 矿山动力过程的一部分。 因此,矿震的监测 与防治意义,已经不仅局限于矿震灾害本 身,它已经延拓到获得相关地质灾害的特征 信息和预测预警。 迄今为止,国内对瓦斯突出或溢出的 监测与防治基本上局限在用甲烷浓度监测来 进行,并没有和矿山动力过程以及其他地质 灾害联系起来。 瓦斯浓度的监测是以瓦斯在 开采空间内的扩散作为监测内容,属于被动 监测,一旦发现浓度异常就已经是既成事 实,难以实现快速响应,也不能用来分析瓦 斯突出前瓦斯在煤体内运移的动力过程。 传 统的方法在矿山灾害分析中具有很大的主观 性和局限性,不能摆脱灾害防治的被动局 面,迫切需要引入新方法,寻找相关的特征 信息,以推进瓦斯灾害的预测预警。 利用地震学和地球物理方法研究瓦斯运 移和突出机理,其理论根据是瓦斯突出和煤 岩体破裂的相关性,在观测上表现为瓦斯突 出与矿震和形变的相关性,在技术上是利用 了微震观测信息量大、 分辨率高和响应速度 快的三大优势。 国际上瓦斯突出的机理研究可以追朔到 20世纪60年代中期,南非的库克和苏联的 霍多特分别提出了瓦斯突出和冲击地压的能 量理论 [2, 3 ]。 近年来 ,国际上较先进的国家 如加拿大、 南非、 波兰已经形成了综合矿 山地质灾害的概念,即瓦斯、矿震、 透水、 塌陷和煤体自燃等是具有内在联系的、 统一 的动力过程,并研制成了综合监测硬件系统 和相应分析预警软件,作为矿山安全系统平 台。 而国内关于这个问题尚未达成共识。 各 种矿山地质灾害的监测和防治基本上处于互 2国 际 地 震 动 态 2006年 相分割状态。 国内近来就矿山瓦斯突出机理问题发表 了一系列基础性成果。 其内容主要有 1证明了在开采深度的压力条件下, 瓦斯甲烷在煤体中的赋存呈化学吸附、 物 理吸附和自由态,化学吸附和物理吸附呈固 态,而自由态流体甲烷呈超临界状态存 在 [426 ]。 2冲击地压和瓦斯突出多发生在应力 集中部位,而在卸压过程中,甲烷解吸和相 变,引起孔隙压增高,也是煤与瓦斯突出的 重要触发条件 [4, 3, 7 ]。 3煤岩体如果在内部形成破坏区,渗 流场与应力场的耦合有可能导致瓦斯延时突 出、 石门自揭岩石巷道掘进过程中临近煤 层时岩体失稳破坏等一类现象 [3 ]。 4煤与瓦斯突出煤层中瓦斯内能要比 煤体的弹性潜能大1～3个数量级 [8 ]。 这些成果表明,煤矿瓦斯突出和冲击地 压不仅在动力学意义上具有内在的统一性, 而且在发生的过程上也有密切关系 [7 ]。 上述理论主要针对工作面采动,特别是 石门揭煤直接引起的冲击地压,而对于采空 区发生的矿山地震与瓦斯等灾害的关系缺乏 研究。 工作面发生的煤与瓦斯突出可以通过 预卸压与瓦斯预抽放解决,而这些措施对采 空区发生的灾变则无能为力。 而采空区灾变 往往是煤矿大型地质灾害的主要原因。 其次 是冲击地压缺少实时的地球物理监测数据, 不利于矿山地质灾害的预测预警实施,也不 利于灾害机理的深入研究。 来自采空区瓦斯突出的机理有以下假 说 1顶板垮落说,认为是顶板跨落,将 采空区内的瓦斯挤出。 以往瓦斯灾害成因鉴 定多采用该说法。 2海绵挤出说,认为是应力增高时将 赋存瓦斯挤出煤岩层。 3振动捣出说,认为是地震波将赋存 瓦斯捣出。 例如油田采油工艺就是利用这种 办法。 4高压赋存瓦斯解吸说,认为是解吸 出的瓦斯增加了孔隙压力诱发矿震,并随矿 震破裂突出。最新资料分析多倾向于该说 法。 根据以上不同的理论模式,这里既有有 震破裂,也有无震破裂,或非破裂导致的瓦 斯溢出。 究竟是哪一种模式占主要比例,目 前没有多少现成的可靠实测统计。 这里最重 要的是现场实时监测数据。 不同煤矿情况不 同,复杂多变,不能一概而论。 甚至同一煤 矿的不同事故原因也不相同,不能套用一个 模式。 只有通过实时监测和深入分析,才能 在现场准确做出灾害原因判断和事故责任认 定。 对于无震破裂或非破裂导致的瓦斯溢 出,必须利用多种地球物理方法才能找出特 征信息,首先通过微震监测排除有震破裂, 然后通过形变等方法作为特征信息物理测 度。 国际上关于矿震与瓦斯灾害相关性的研 究不多,主要原因是发达国家在煤矿开采之 前就要求必须首先将矿体内瓦斯抽放,直到 瓦斯浓度达标,高压赋存瓦斯突出的危险很 少。 国内由于煤矿煤体透气性差,抽放成本 高,加上能源饥渴,几乎所有高瓦斯矿都在 边抽放边开采,这种状况在短期内还难以扭 转。 因此矿震及瓦斯突出灾害机理问题是中 国特有的问题,已有的借鉴又不多,只能靠 自己重新探索解决问题的途径。 关于矿震与采矿动态进程以下简称采 动的关系,以往的理论认为,只有冲击地 压与采动有关,而矿山地震是采空区应力变 动的结果,与采矿过程只是间接关系,没有 直接关系。 由于该理论长期占统治地位,煤 矿安全条例迄今没有将矿震监测和相关安全 措施的内容列入。 即使是冲击地压问题,也 只列入加强支护和卸压方面的措施,并没有 将震动与压力实时监测列入相关条例。 这就 3第4期 李世愚等地震学在减轻矿山地质灾害中的应用进展 使得煤矿安全措施不完整,安全检察也很难 抓住事故要害,难以排除隐患。 以上矿震与采动无关的说法即使在采矿 行业内也有许多专家持怀疑或否定态度,他 们指出,许多管理人员持这种说法实际是出 于推卸矿难的责任。 但要彻底打破这种行业 保护,揭示事情的本来面目,还需要实际监 测数据,需要科学的分析。 地球物理在矿山安全中的应用,将提高 矿山安全的科技含量,是实现矿山安全信息 化、 智能化的核心内容。 为了进一步推动矿 山安全中地球物理的应用,必须利用示范点 的地球物理监测资料,对矿山灾害的机理做 出深入分析。 矿震的震源机制研究涉及到了构造地震 成因,而矿震和瓦斯突出相关性则涉及到了 超临界流体的作用。 因此,地球物理在矿山 应用研究的结果同时具备公里尺度地震试验 场的意义,由于引入地震成因的非断层特征 构造和超临界流体的作用理论,对于构造地 震成因的研究,也将带来重要启示。 2 矿震监测速报系统的总体情况 从2002年开始,由中国地震局地球物 理所牵头,在抚顺老虎台煤矿周围建立了矿 山地震监测系统,共4个测点。 矿震台网的 遥测台之间南北跨度为6. 2 km,东西跨度为 3. 5 km。 拾震器采用三分向JCV2100型微震 仪港震公司生产 , 采样率为100样 /s 中 心台仍为50样/s ,数据向中心站用无线超 短波实时传输,速率为19. 2 kbit/s,中心站 完成定位等处理,并通过网上发布短信速 报 [9, 10 ]。 图 1给出了总体框图。 其中和瓦斯 监测系统的关系还只是对比结果,还有待于 实现真正意义上的联合监测。 图1 矿震监测总体设计框图 3 主要成果 3. 1 积累了城市环境下矿震监测的经验 如何在抚顺这样干扰严重的大工业城市 环境下监测矿震,并要求做到实时速报,又 要克服地下结构复杂,在波速未知的条件下 保证精度,是个具有挑战性的课题。 课题组 反复论证了方案,反复选址,选择基岩条件 或地基条件,躲避噪音环境,反复测试信号 强度,才最终选择了比较稳妥的方案,保证 了监测系统的稳定运行和数据的产出。 3. 2 矿震监测与定位 抚顺老虎台小孔径台网从2003年5月 到2005年6月,共获得8542条矿震事件波 形记录。 利用交切法进行初定位,经炮点验 证, 2级以上矿震定位精度可达到150 m左 4国 际 地 震 动 态 2006年 右,深度20 m左右。 利用偏振分析的方法进 行二次修订,大大提高了震相认定和震源方 位判断的精确度。 利用相对定位的方法,再 次提高了部分矿震定位精确度。 利用波形相 关方法经过重新定位后矿震的分布比原来更 为集中,特别是西区更为明显,重新定位后 矿震分布的北东走向十分清晰。 地震对走时 差的残差西区为0. 048 s;东区为0. 035 s。 图2给出了抚顺矿震与老虎台煤矿底板 等高线的关系。 从定位结果可以清楚地看出 开采区域与矿震发生区域的相关性。 证明了 矿震是在一定构造背景和应力环境下,开采 卸载诱发的结果。 定位结果表明,抚顺矿震 似乎主要是分布在老虎台矿东西两端与龙凤 矿和胜利矿交界处和中心偏东的3个向斜轴 部,而不是在浑河主断裂以及次级断裂的密 集部位。 这个结果对断层是否是地震发生的 第一条件提出了质疑,对于我们反思非断层 地震成因具有重要启示。 图2 抚顺老虎台煤矿一层煤底板等高线分布与矿震定位的关系 A 、C不在图幅范围内 3. 3 矿震与瓦斯溢出相关 获得了抚顺老虎台煤矿瓦斯溢出与矿震 相关的证据。 发现矿震发生后瓦斯浓度的低 值延时响应表现出与地震引发的海啸发生前 海平面响应类似图 3 。 从响应机理上,二 者有所不同,前者为流体扩散过程,而后者 为流体重力波,但本质上都是流体对固体破 裂的响应。 由此得出,该类型瓦斯溢出为矿 震的同震现象,该类型矿震可作为瓦斯灾变 的重要前兆和预警信息,而瓦斯的高压赋存 和煤岩体破裂是导致瓦斯溢出的根本原因。 研究结果表明,较大矿震可能是高瓦斯煤矿 瓦斯溢出的预警信号。 上述观点被国家煤矿 生产安全总局采纳,并通过现场调查取证, 获得了2005年“2. 14” 阜新矿难瓦斯溢出与 冲击地压矿震相关的确凿证据,其结论被 正式写入2005年“2. 14” 阜新孙家湾瓦斯爆 炸事件国务院调查组专家组的调查报告 [12 ]。 由于抚顺、 阜新煤矿深部甲烷平均空隙 压力超过4. 5 MPa,接近超临界状态,推断 在部分区域达到超临界状态,在煤与瓦斯突 出过程中起到主要能量储存和触发释放作 用。 因此瓦斯与矿震的相关性可能对流体在 地震成因中的作用给出重要启示。 该机理对 于解释矿震强度和频次突然升高的500 m临 界深度具有重要理论意义。 3. 4 矿震活动性分析 依照地震活动性的多参数综合研究方 法,对19682004年抚顺老虎台和山东兖 州鲍店煤矿矿震记录资料进行了统计分析。 结果认为,不仅第一类矿震活动冲击地压 与煤矿开采有关,而且第二类较大矿震包 5第4期 李世愚等地震学在减轻矿山地质灾害中的应用进展 图3 2002年10月7日,抚顺ML3. 2矿震前后瓦斯浓度值记录曲线。 矿震发生后瓦斯浓度的低值延时响应 与地震引发的海啸发生前海平面响应类似,表明该次瓦斯溢出为矿震的同震现象 括3级以上矿震与开采活动也直接相关。 开采的周期来压现象不仅诱发冲击地压第 一类矿震 , 也会直接诱发采空区的较大矿 震第二类矿震。 当开采进度过快,或开采 进度不稳定,都容易诱发较大矿震的发生。 因此如果选取合适的开采方式如抚顺或 采取其他一些措施如山东兖州鲍店煤矿 , 对矿震活动会起到一定的控制作用。 适当地 选择地震活动性参数来描述矿震的时间分布 特征,其结果,对一部分较强矿震似乎有一 定的预警作用 [13 ]。 上述结论在山东兖州鲍 店煤矿得到应用,并获得良好效果。 通过多参数综合分析,提高了矿震预测 的准确率。 利用报准率得分R值进行评估, 在综合考虑报准、 虚报和漏报率的情况下, 多数时间段的R值可以达到0. 5以上,在部 分煤矿和部分阶段,R值可以达到0. 8以 上。 这个结果超出现有天然构造地震的报准 率。 我们认为和矿震原地重复性较好,样本 数足够大、 边界比较清楚有关。 通过加卸载响应比的分析,发现在较长 的时间尺度内, 3级以上矿震前,加卸载响 应比值出现升高到恢复的过程。 而在矿震高 发阶段,这种形态主要与3. 5级以上矿震的 发生相对应。 3. 5 用小波分析识别矿震与天然地震 小波分析是近年来发展起来的最新数据 处理技术。 小波包奇异值分解方法原用于生 物叫声识别,本项目将该方法引入地震学, 发现矿震与当地构造地震小波包能量奇异值 分布有明显区分,通过其特征因子可以明显 区分矿震与天然地震,并且对其物理意义进 行了探讨。 将抚顺资料和门头沟等地矿震和 天然地震的区分进行了比较,发现不同地区 矿震小波包能量奇异值有所不同,和当地震 源周围介质情况有关。 为识别矿震和天然地 震提供了定量判据 [14]。 3. 6 矿震震源机制解分析 通过震源机制分析,发现抚顺2级以上 矿震中大多数不属于纯重力型,而是含双力 偶成分即剪切破裂 , 纯重力型仅占29 , 而且并没有明显顶板坍塌的迹象。 这些结果 纠正了矿震就是“ 矿塌 ” 的流行性说法。 另外,抚顺矿震的应力释放主轴和当地 区域构造应力场的主轴基本一致,表明抚顺 矿震震源机制与当地构造地震有内在联 6国 际 地 震 动 态 2006年 系 [10 ]。 3. 7 矿震成因力学机制的理论与实验研究 和俄国科学院Ioffe技术物理研究所 Kuksenko等合作,利用SDAE28型声发射 地音系统,通过岩石破裂声发射实时定位 显示实验,模拟了采矿卸载和原有断层相互 作用诱发矿震的过程和特征。实验中还发 现,微破裂发育的充分性,与加载或卸载速 率有关。 对1993年5月北京房山一次ML2. 3强 矿震事件前20天井下近场多次记录中的低 频波现象进行了再分析,认为主震实际伴随 了煤体突出事件,而震前近场低频记录实际 是煤体逐步推出的非弹性形变过程 [15]。 通过岩石破裂的声发射和声波同步接收 实验,研究并证实了岩石破坏前低频波辐射 现象。 根据相似性原理,认为地震前存在低 频波辐射现象,从而解释了一系列震前低频 事件的机理,包括矿井下近场记录到的矿震 前低频波,强矿震前低频形变记录,以及地 震前井水水位、 次生波记录等现象 [16, 17 ]。 根据加载速率对于过程区微破裂发育的 影响和过程区尺度对于能量释放规模的影响 推断,矿山开采面卸载较快,过程区较小, 因此这里发生的矿震震级较低,而断层、 采 空区或煤层柱附近微破裂发育时间长,微破 裂发育比较充分,过程区较大,因此这里发 生的矿震震级较大。 3. 8 抚顺地区地震、 矿震史料的整理与研 究 将前人在抚顺地区开展的地震学工作进 行了挖掘、 整理和汇编,对整理出的资料进 行研究。 总的来说,抚顺地区天然地震活动 水平较低,但矿山诱发地震非常活跃。 本项工作对模拟地震监测台网的地震监 测工作进行的全面总结和规律的探索,对今 后研究抚顺区域构造应力场、 中长期地震趋 势分析、 制定城市防震减灾策略具有重要的 价值,为后续的地震科学研究提供了可靠的 基础资料。 4 矿震监测与分析在煤矿安全生产中 的应用价值 矿震监测定位结果,结束了关于矿震与 开采是否有关的争论,促进了采矿系统对冲 击地压的防治。2003上半年抚顺老虎台矿震 记录到的总次数为3501次,下半年为2168 次, 2004年上半年,为1910次,与上年同 期相比减少45. 4。 矿震频次逐渐下降似乎 和改进采掘技术,推广综合采掘工艺有关。 矿震与瓦斯溢出的关系,对瓦斯灾害具 有预测与防治的意义。 矿震与瓦斯灾害的相 关性已经引起了国家煤矿生产安全局等有关 部门的重视。 矿震与瓦斯的关系研究,有希 望开辟瓦斯防治和预测的新途径。 因此,矿 震与瓦斯联合监测与研究将成为煤矿生产安 全的重要一环。 我国煤炭生产在总能源中仍 占据80的比重,因此,该项目的成果在国 内能源生产中的意义将起到重要作用。 本项 目的实施和延续,将为贯彻煤矿安全生产条 例提供重要的技术支撑。 据国务院发布的地震监测管理条例 要求所有大中型煤矿企业必须建立矿震监 测系统。 该条例的发布,标志着矿震监测与 防治将进入法制轨道。 本项目为配合该条例 的实施提供了示范。 5 矿震监测与分析成果的科学意义 本项目的结果为构造地震的成因提供了 重要启示。 最新理论认为,地震成因与地下 流体作用有关。 在矿山- 500 m以下深度, 甲烷压力大于4. 63MPa时处于超临界状态, 而水在- 6 km以下,孔隙压力大于22 MPa, 温度高于374C处于超临界状态,瓦斯溢出 与矿震的相关性,证明了流体在矿震成因中 的作用,表明超临界瓦斯与二者的行为有若 7第4期 李世愚等地震学在减轻矿山地质灾害中的应用进展 干相似之处。 应力集中部位超临界流体的应 力腐蚀与相变时孔隙压力的突变可能是地震 破裂起始和能量释放的主要触发因素。 国际 上矿震研究最重要的进展,是证实了矿山地 震和天然地震机制的相似性①都具有双 力偶源的成分;②地震矩和应力降的关系 相似,都满足Kanamori提出的尺度不变 性 [1 ]。 这两个相似性 ,加上矿震震源的可见 性,是矿山成为国际上天然地震研究的中尺 度实验场的重要依据。 我们认为,矿震成因 中甲烷可能还包括二氧化碳流体的作用 与十几公里深部水同属超临界状态,因而解 吸作用相似,对于地震的发生都起到了触发 和释放应变能的作用。 这个观点如果得到证 实,则将证明矿震与天然地震存在第三个相 似性,即流体作用物理机制的相似性。 本项目的成果,为研究构造地震成因和 震前地球物理场的变化,提供了公里尺度实 验依据 [18 ]。 6 对今后研究工作的展望 老虎台矿震监测与分析为矿山地震灾害 的监测、 预测分析提供了良好的示范,它还 应该成为矿山地质灾害综合监测预警系统的 雏形。 6. 1 提高监测预警系统的综合能力 长期以来,矿山地质灾害的监测处于各 自为政的状况,监测系统相互不往来,防治 也是各自就事论事。 目前需要做的,就是整 合现有的矿山地质灾害的不同手段,并健全 监测与分析研究专家系统。 这样做,将方便 相关预警的实施,对于改进思路,提高综合 预测与防治能力具有重要意义。 6. 2 加强地质灾害防御的综合快速响应能 力 矿山地质灾害的袭击都是突如其来的。 瓦斯溢出、 矿震或冲击地压往往都在几秒钟 内发生。 因此,矿山指挥系统和现场操作人 员必须能在事发之时迅速做出判断,并在短 时间内完成有效部署。 但是,目前的管理系 统判别能力不足,联系和决策方式缓慢,往 往丧失最宝贵的响应时间。 解决的办法,就 是建立地质灾害综合监测系统。 这个系统通 过综合分析判断核心灾害的性质和预警。 首 先是能快速给出灾害发生的三要素 时 间、 地点、 强度,并向现场指挥调度人员指 出预警程度和应采取的相应措施。 6. 3 采用高新技术,提高矿山安全管理质 量 矿震监测是地球物理在矿山安全的良好 的切入点,但还必须引进其他高新技术,例 如矿山地质灾害综合监测系统,就需要以三 维动态地理信息系统作为中心平台。 在监测 地面形变中,需要引进GPS和I NSAR 干涉 合成孔径雷达技术,高精度重力方法和大 地电磁方法对于确定地下塌陷和孔洞也是行 之有效的。 利用大地电磁法、 电阻率法等确 定水窖边界,需要引进伪随机编码技术来提 高信噪比等。 矿山地震或冲击地压的监 测,更涉及波形采集、 时钟服务、 数字传输 技术和先进的定位、 确定震源机制等波形处 理技术。 6. 4 充实安全法规 目前执行的 煤矿安全法规 2001年颁 布在内容上主要是工程措施,在预测预警 方面缺少定量方法。 防治内容只是针对回采 工作面几十米范围内的问题,并没有考虑在 采空区发生的较大矿震以及伴生的各种灾害 之间的关系。 这样就使得许多矿山地质灾害 的防治缺少可操作规范。 有必要利用矿山地 质灾害综合监测系统,取得经验统计关系, 通过机理研究结果,充实安全法规和规程。 作者电子信箱,李世愚 geolisycn yahoo. com. cn 8国 际 地 震 动 态 2006年 参 考 文 献 [1 ] Gibowitz S J, Kijko A. 1993. An Introduction to Mining Seismology . New York Acadimic Press . 80.中译 本矿山地震学引论,修济刚、 徐平、 杨心平译.张少泉校.北京地震出版社. 1998 [2 ]邹德蕴,刘先贵.冲击地压和突出的统一预测及防治技术.矿业研究与开发, 2002, 221 16219 [3 ]俞善炳,谈庆明,丁雁生,等.含气多孔介质卸压层裂的间隔特征 突出的前兆.力学学报, 1998, 302 1452150 [4 ]张子敏,林又玲,吕绍林.中国煤层瓦斯分布特征.北京煤炭工业出版社. 1998 [5 ]张建博,王红岩,赵庆波.中国煤层气地质.北京地质出版社. 2002 [6 ]景耀光.煤与瓦斯突出时固态烃转化为气态烃的假说验证.矿业安全与环保, 2001, 28 Supp , 143 [7 ]蒋承林,俞启香.煤与瓦斯突出过程中能量耗散规律的研究.煤炭学报, 1996, 212 1732178 [8 ]郑哲敏.从数量级和量纲分析看煤和瓦斯突出的机理.力学与生产建设.北京北京大学出版社, 1982 1282137 [9 ]李世愚,和雪松,张少泉,等.矿山地震监测的仪器及观测情况.地球物理学进展, 2004, 194 8532859 [10 ]李世愚,和雪松,张天中,等.矿山地震冲击地压灾害监测速报系统建立和分析预测研究.矿山压 力与顶板管理, 2005S3 39242 [11 ]张天中,武巴特尔,和雪松,等.抚顺老虎台矿震的定位结果及分析.矿山压力与顶板管理, 2005 S3 69272 [12 ]李世愚,和雪松,许忠淮,等.矿山地震与瓦斯溢出相关性的研究及其在煤矿安全中的意义.矿山压力 与顶板管理, 2005 S3 26229 [13 ]王林瑛,陈佩燕,和雪松,等.抚顺矿震活动性分析与预测研究.矿山压力与顶板管理, 2005S3 51254 [14 ]和雪松,李世愚,沈萍.小波包识别天然地震和矿震波形.中国地球物理第19届年会,中国地球物理 年刊. 2004 [15 ]刘万琴,李世愚,郑治真,等.破坏性矿震震前短临阶段震源过程研究.地震学报, 1999, 21 1 57264 [16 ]唐林波,李世愚,苏 ,等.强地震前兆低频波的实验研究.中国地震, 2003, 19 1 48257 [17 ] Li Shiyu, TangLinbo, He Xuesong,et al .Experimental Research of the Low FrequencyWave That Radiated Into the AirBefore Failure of Rock.Earthquake Research in China, 2005, 191 86296 [18 ]李世愚,和雪松.以物理模型为指导,开展中尺度地震预测试验场研究.国际地震动态, 2005 5 1062111 RecentDevelopments ofM in ing Seismology for M itigatingM in ing Hazards L i Shiyu 1 , He Xuesong 1 , Zhang Ti anzhong 1 , Wang L inying 1 , Xu Zhonghua i 1 Chen Peiyan 1 , Lu Qihu 1 , Zhang Shaoquan 1 , Jiang Xiuqi n 2 , Pan Ke 2 Tong Xiaohui 2 , Song Xuyou 2 , L i Tie 3 , Jin Guijie 3 , Zuo Yan 3 Guan Enfu 3 , Sun Xuehui 4 , L i Guohong 4 , Lu Yuguo 4 1 Institute of Geophysics, CEA, Beijing 100081, China, e2mail geolisycnyahoo. com. cn 2 Earthquake Administration ofLiaoning Province, Shenyang 110031, China 3 Earthquake Administration of Funshun City, Fushun 113006, China 4 Mining Bureau of Fu Shun, Fushun, 113006, China Abstract The demand of application of seis mology into mining safety and the development of geophysics itigating mining hazards in recent years are summarized, in particular, the primary achievements of observation and analysisof slight2shocks in some typical coalmines in China. These achievements are not only significant in the safety of coalmining, but also in the medium scale ex2 periment to study the cause of earthquake and to test the s of earthquake prediction. Key words mining shock; earthquakemonitoring; safety of coalmine; experimentofmedium scale 9第4期 李世愚等地震学在减轻矿山地质灾害中的应用进展