关于开展矿震事件监测工作的可行性研究

关于开展矿震事件监测工作的可行性研究

孙  特  王成斌  王宝权

铁法煤业集团大强煤矿有限责任公司   112500

摘  要  铁法煤业集团大强煤矿有限责任公司回采期间发生多次矿震事件，矿井现有的冲击地压监测系统局限在井田范围内采掘工作面区域，属于近场地震监测网络，缺乏对矿区附近更广范围的区域性地震事件的监测能力，通过分析矿井所在区域地震活动情况和现有地震系统的监测能力，研究分析建设矿区地震监测台网的可行性和必要性。

关键词矿震   监测分析

1  井田区域及近场地震活动性分析

1.1  地质结构分析

大强井田处于天山-阴山纬向构造带和新华夏系第二沉降带的交接复合部位。东界为八虎山隆起，西接后新丘隆起，北受辽阳窝堡东西向隆起的阻隔，南界为卧牛石隆起。上述隆起联合控制形成了南北狭长、东缓西陡的向斜盆地——张强盆地。

太古界变质岩系构成盆地基底，受北部辽阳窝堡断隆，南部卧牛石隆起，东部八虎山背斜，西部后新丘背斜的影响，在本区内产生了多个同沉积的短轴背、向斜构造，呈雁行状排列，同时产生了东西向、北西向、北东向三组断裂。

井田发育断层810条，其中落差30m以上的断层109条，褶曲构造不发育。含煤地层产状平缓，倾角一般5°～15°，为总体走向近东西，向南倾斜的单斜构造。煤层厚度0～10.70m，煤层直接顶板为泥岩，平均厚度65.25m。

1.2  地震活动性分析

根据《中国地震台网地震编目》资料对2000年至2022年矿井所在区域地震事件进行整理，并结合大强煤矿生产时间情况进行分析比对，2000年至2013年，即大强煤矿开采作业之前，区域内的地震事件比较正常，震级大于ML 2.0级的地震记录有5次，地震活动的频率和强度均未见异常。自20014年开始，即大强煤矿开采作业后，区域内的地震事件明显增加，震级大于ML2.0级地震记录由2000年至2013年间的5次增加到了35次。特别是2020年11月至2021年1月期间发生了康平小震群（24次），其中ML 0.0-0.9地震1次，ML 1.0-1.9地震13次，ML 2.0-2.9地震8次，ML 3.0-3.9地震1次， ML4.0-4.9地震1次，最大为ML 4.1级，从该区域发震M-T和频次的整体情况来看，1971年至2021年1月10日，该区域发生地震的震级从未超过ML4.0，最大为ML3.6。该区域鲜有ML1.0级以下地震发生，且发震时间间隔也较为平均，属于保持一定态势、持续释放的发震形势。而2020年11月直到2021年2月的康平震群，无论从频次、还是最大震级，都远远超于近几十年的水平。某种程度上来说，这种情况预示着该区域所属构造的地震活动性正在加强。

2  井田区域及近场现有地震监测能力分析

2.1  现有省级地震台网监测能力分析

大强井田大强矿井2014年开始开采以来，分别于2014年12月发生了一次M3.1级矿震、2015年4月和8月份分别发生了M3.3级和M2.9级矿震，2022年9月份发生了M2.3和M3.0级矿震。目前只有省级区域地震监测台网能兼顾康平矿震的监测，且其监测矿震的能力也很低。其主要原因是辽宁地震监测台网是满足监测天然地震而设立的，现有的地震台网点位布设相对于矿震而言，孔径较大，矿区距离最近的后新秋监测点23Km，距离法库监测点35 Km，距离新民监测点70Km,，距离沈阳监测点114Km，且这四个站点均分布在矿震的南部区域，直接造成监测的矿震结果与实际情况偏差较大，对矿区的矿震监测能力较低。目前对康平地区的矿震监测能力为ML1.5级、监测精度为5KM左右，无法满足康平矿震监测、研究和防治的基础要求。

2.2  现有冲击地压台网监测能力分析

大强煤矿微震监测系统自2018年至2022年监测到微震事件4098次，进行统计分类如下：其中2018年4~12月共49条，震级范围为-1.85~-0.90级，最大震级-0.90级，发生在2018年6月23日；

2019年全年共261条，震级范围为-1.86~-0.81级，最大震级-0.81级，发生在2019年7月20日；

2020年全年共358条，震级范围为-1.86~-0.79级，最大震级-0.79级，发生在2020年9月18日；

2021年全年共1544条，震级范围为-1.87~0.17级，0级以上地震共2次，最大震级0.17级发生在2021年2月19日；

2022年1月至2022年11月10日共1886条，震级范围为-1.86~0.96级，0级以上地震共15次，最大震级0.95发生在2022年9月28日，次最大震级0.88发生在2022年9月3日，其余震级均小于0.09级。

从矿区2018年4月以来微震事件发生的特征看，微震事件基本都发生在-1000m左右，从震中分布看，微震事件主要沿0908工作面展布，0901工作面微震事件较少，2022年“9.28”矿震就发生0908工作面内。从微震事件发生的强度分析， M≥-0.5的微震事件均集中发生在2022年的2-10月，之前只有在2021年2月份发生过4次。

结合矿区开采情况，大强矿矿震活动与开采活动密切相关，开采活动一旦停止（0901工作面），矿震活动很快衰减，2017年7月至2021年9月停采时间，微震事件只发生了1755次，最大震级0.1738，都是小能量释放，也就是说，现今构造运动对煤田采空区的作用，不足以继续孕育发生矿震，产生矿震的动力来源是残余构造应力释放和开采引起的次生附加应力。

目前大强煤矿矿井冲击地压监测系统局限在井田范围内采掘工作面区域，属于近场地震监测网络，例如：对于距离矿区20KM左右，2021年底康平小震群事件（或者更远的地震），该系统不能完整地记录到波形事件，给不出定位结果，这主要是由仪器设备的技术特点，使其无法满足对矿区附近更广范围的区域性地震事件的监测能力。

3  结论

当前省级地震监测台网能兼顾康平矿震的监测的能力也很低，监测能力仅为ML1.5级、监测精度为5KM左右，无法满足康平矿震监测、研究和防治的基础要求。大强煤矿现有矿井冲击地压监测系统主要局限在井田范围内采掘工作面区域，其仪器设备特点，布点安装位置，都使其缺乏对矿区附近更广范围的区域性地震事件的监测能力。

大强煤矿所在区域地震活动性与地质构造较为复杂，煤炭开采作业规模大，存在煤矿开采塌陷地震、边坡失稳等潜在危险性。同时，底部还存在石油开采活动，采煤、采油等人类生产活动都可能影响局部地质结构的改变，进而存在诱发地震的可能性，建设大强煤矿区域专用地震监测台网，监测区域地震活动是非常必要的；

第一作者简介：孙  特（1991-），男，工程师。2013年毕业于辽宁工程技术大学煤层煤层气工程专业，现任大强煤矿防冲办主任。