湖南礦山地震類型及特征分析

■李大雁

（核工業230研究所　湖南　長沙　410007）

湖南礦山地震類型及特征分析

■李大雁

（核工業230研究所湖南長沙410007）

湖南地處長江中游，腹內有諸多礦山資源，為當地群眾提供了充足的保障和良好的生活，然而礦山的不穩定往往也會造成很多自然災害，地震就是其中較為常見的一種。目前，結合礦山地震的形成原因，一般將其分為誘發構造型礦震、誘發塌陷型礦震、巖（煤）爆誘發型礦震等三類，本文主要結合湖南礦山實際，對各個類型的礦山地震進行深入分析，剖析其存在的特征和規律，以期為安全穩定開發湖南礦山提供對策建議，促進安全生產、防震減災，提高群眾的安全感。

湖南礦山礦山地震類型特征分析

工業革命以來，地下礦山資源的可用性逐漸被人們發現并使用，并為人們的生活帶來了豐富的各種產品和方便，成為日常生活中不可或缺的一部分。改革開放以來，我國地下礦源開發力度進一步加大，給原本平衡的自然生態圈造成了較大的影響和傷害，并且還在不斷地擴大，而這種影響也得到大自然的懲罰，形成了一次次的自然災害。而礦山地震，就是因為地質結構被破壞而引發的，并且已經成為礦山開發的一大殺手。

1　湖南礦山地震發生概況及其成因

首先，需要說明的是礦山地震屬于地震的一種，是典型的自然災害，是地殼運動所導致的一種現象。之所以稱為礦山地震，并不是指由于礦山開發或者其本身造成的地震，而是由于礦山開發導致應力集中或者地質變化等因素，引誘發生的地震。礦山地震與天然地震有諸多不同，其周期明顯長于天然地震，并且震源淺、震級低，最高記錄是5.5級。[1]

對于湖南而言，由于湖南地處長江中部，歷經多年遇水沖刷和生物繁衍，形成了豐富的地下礦物。湖南屬于多震省份，但是震級相對較小，據統計近30年來，先后發生各類地震達4000次，其中因礦山地震有100余次，約占2.5%；根據地震級別來分析，2級以上地震中，礦山地震占到了較大的比例，比如，根據國家科學統計，湖南從2002年到現在共發生各類地震330次，其中礦山地震發生了65次，占到19.7%，較總次數比例提高了近17個百分點。從這點也可以看出，礦山地震特征非常明顯，并且相對于自然地震而言，能夠摸索規律，做好預防，避免災害擴大或者增加。

2　礦山地震的類型及湖南礦山地震特征分析

目前，各界學者普遍認為，礦山地震依據其形成原因，主要可以分為誘發構造型礦震、誘發塌陷型礦震、巖（煤）爆誘發型礦震等三類，下面，筆者結合礦山地震的類型，逐一對湖南礦山地震相關情況進行分析。

2.1誘發構造型礦山地震

所謂構造型礦山地震是指，由于在礦山開采過程中，對當地的地形結構進行了部分改變，而這改變剛好又接觸到斷層，造成彈性能量釋放，從而引發地震。[2]這樣的礦山地震又可以根據施工類型的不同，分為抽水誘發的礦山地震和采礦引發的礦山地震，前者是指在采礦過程中，由于抽水造成水壓，侵潤了斷裂面，當水壓減去后，由于斷裂面瞬間去除壓力，會形成壓力偏差，而這個力度大于抗剪強度時，則會引起粘滑效應，從而導致地震發生，后者是指在礦山開采過程中，由于礦物地下承受的壓力失衡，引發的地震。通常，誘發構造型礦山地震的震源非常的淺，其鎮中處于比較深的開采區，鎮級相對而言偏低，一般處于3.5級以下，主要誘因是礦山開采活動。

綜上所述，湖南發生的構造型礦山地震在孕育過程當中，其受力經過積累一調整一釋放三個主要階段，屬于典型的前震一主震一余震的發震模式。

2.2誘發塌陷型礦震

正如其名，誘發塌陷型礦震主要是指因為礦山開采形成的空體塌陷形成的地震，該類地震在過去發生較多，主要是由于當時技術條件落后，生產工藝較差。當前，隨著各項科學技術的運用，該類礦山地震已經得到有效偵查和治理，發生越來越少。誘發塌陷型礦震與誘發構造型礦山地震存在明顯不同，與應力場之間的關系不是非常密切，其震中不固定，往往會發生遷移，呈現出群震型或孤立型。

湖南邵東牛馬司礦區曾于1997年9月和2001年5月分別發生過3.2級、3級的地震，屬于典型的誘發塌陷型礦震。主要原因是該煤礦礦區開發較早，自光緒初年就開始進行開采，后來改革開放后，開采力度進一步加大，但是大規模的開采缺乏統一的技術條件，造成裁決地面發生沉降，從而誘發了地震。地震時，據群眾反映，礦井內發生坍塌，內部裝置停止，礦井頂部有巖塊掉落，能夠聽到沉悶的響聲。從專業角度分析，該地震震中位于成片的采煤區，波形比較光滑，S波較明顯且周期大，P波初動向上，振幅明顯大于P波的振幅，同時，衰減非?？欤掷m時間比較短，類似于人工爆破。從群眾感受分析來看，能夠聽到沉悶的轟隆聲，個人有下沉的感受。

2.3巖（煤）爆誘發型礦震

該類地震發生條件要求較高，發生頻度非常低，危害相對較大。一般而言，巖（煤）爆誘發型礦震屬于漸進性的，可以分為三個階段，第一個階段是劈裂成板，第二個階段是剪斷成塊，第三個階段是塊片彈射。在大量應力變化下，存儲了諸多硬質脆性巖體，當礦上開采時，則造成圍巖的應力躍遷，集中了更多的能量，并逐漸形成剪脆性破壞，伴隨聲響和震動。在消耗部分彈性應變能的同時，剩余能量轉化為動能，使圍巖由靜態平衡向動態失穩發展，造成巖片隔離母體，獲得有效的彈射能量，猛烈向臨空方向拋射。

在湖南安化縣青山硫鐵礦曾于1996年7月發生過一次巖（煤）爆誘發型礦震，此次地震造成的損失非常嚴重，礦區在連續一周內接連發生余震，導致開采停工，埋了很多采礦設備。從此次礦山地震研究分析可以發現，巖（煤）爆誘發型礦震的發生必須具備四個條件，一是巖體經受較強的地應力作用；二是圍巖內儲存有較大的彈性應變能；三是埋藏位置有較緊密的圍限條件；四是機械開挖造成應力的突然釋放。[4]

3　結束語

筆者在湖南從事礦山地震研究多年，并親身經歷過多場礦山地震，為了更好地總結和研究礦山地震，筆者結合多年工作經驗，對近年來湖南的礦山地震發生情況進行了總結，并分類型對礦山地震的特征特點進行了探討分析，希望能夠為湖南礦山防震減災提供重要的依據和參考。

[1]童迎世,童敏,洪迅.湖南礦山地震類型及特征分析 [J].華南地震,2003,03:49-56.

[2]童迎世,李春鵬,童敏.湖南典型礦震震例分析與研究 [J].華南地震,2009,03:56-63.

[3]袁子清.礦震地震活動響應規律及其危險性預測研究 [D].中南大學,2007.

F416.1[文獻碼]B

1000-405X（2016）-9-13-1