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礦震頻發(fā)，怎樣遠(yuǎn)離沖擊地壓

　　2020年12月15日，陜西榆林市榆陽(yáng)區(qū)發(fā)生2.6級(jí)礦震，金雞灘煤礦停產(chǎn)；2020年12月23日，山東濟(jì)寧曲阜市發(fā)生2.4級(jí)礦震，星村煤礦停止生產(chǎn)……多地礦震頻發(fā)，礦震問題備受關(guān)注。

　　雖然近期礦震均未造成大的人員財(cái)產(chǎn)損失，但回想起由礦震引起的河南義馬千秋煤礦“11·3”重大沖擊地壓事故等經(jīng)歷，依然讓人心有余悸。礦震到底有哪些危害？與沖擊地壓有何關(guān)系？近年來(lái)如何防控？治理技術(shù)方面又取得了哪些進(jìn)展？

　　“隨著開采深度及采空區(qū)面積的增加，礦震影響范圍和程度逐年擴(kuò)大”

　　“煤礦礦震震級(jí)一般不超過4級(jí)，持續(xù)時(shí)間較短，雖然會(huì)有震感，但到目前為止，尚無(wú)由煤礦礦震造成地面建筑破壞和人員傷亡的記錄?！敝袊?guó)礦業(yè)大學(xué)沖擊地壓防治工程研究中心主任竇林名教授指出，“礦震本身并不是災(zāi)害，是煤礦采掘活動(dòng)中煤巖體內(nèi)自發(fā)產(chǎn)生的動(dòng)力和普遍現(xiàn)象，即使非沖擊地壓礦井，同樣可以觀測(cè)到不少小能量礦震現(xiàn)象。隨著煤礦開采深度及采空區(qū)面積的增加，尤其對(duì)一些開采年限較長(zhǎng)的老礦井而言，采空區(qū)發(fā)生的礦震影響和程度逐年擴(kuò)大?！?/p>

　　竇林名將礦震分為三種類型。一種是采動(dòng)破裂型礦震，主要是由采煤、掘進(jìn)、割煤等活動(dòng)來(lái)壓產(chǎn)生，能量一般小于104焦耳，屬于自然現(xiàn)象，是礦山壓力顯現(xiàn)的特殊形式，不會(huì)誘發(fā)沖擊地壓災(zāi)害。一種是巨厚覆巖型礦震，主要發(fā)生在采空區(qū)且距煤層較遠(yuǎn)（一般在80米以上）的地方，產(chǎn)生的能量較高，在105焦耳以上；盡管地震臺(tái)網(wǎng)可以監(jiān)測(cè)到，但能量傳播到工作面、巷道已大幅衰減，一般不會(huì)破壞井下設(shè)施，但也有可能誘發(fā)沖擊地壓。

　　另一種是高能震動(dòng)型礦震，主要發(fā)生在離工作面、巷道比較近的區(qū)域，能量一般在104焦耳以上。如果工作面遇到斷層活化，將釋放非常高的能量，很容易誘發(fā)沖擊地壓。

　　同時(shí)，竇林名告訴記者，并不是所有的高能震動(dòng)都會(huì)引發(fā)沖擊地壓，一般能量越大，其致災(zāi)可能性也越大。能量大于106焦耳的礦震，造成破壞的概率為十分之一，能量降到105焦耳時(shí)，這個(gè)概率降到了萬(wàn)分之一。

　　“采取源頭治理、通過局部卸壓等方式，消除礦震產(chǎn)生的沖擊地壓災(zāi)害”

　　近日山東濟(jì)寧曲阜市發(fā)生的2.4級(jí)礦震，周邊居民普遍反應(yīng)震感明顯。竇林名指出，根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)規(guī)律，每年6、7月以及11、12月，礦震相對(duì)比較集中，開采狀態(tài)一樣的情況下頻發(fā)礦震，可能與地殼運(yùn)動(dòng)引起的地應(yīng)力場(chǎng)變化有關(guān)，但這方面研究目前還相對(duì)缺失。

　　據(jù)介紹，誘發(fā)沖擊地壓的礦震主要危害表現(xiàn)在兩方面，不僅會(huì)造成井下巷道變形破壞、工作面及巷道設(shè)備損壞、造成人員傷亡等，同時(shí)還會(huì)引起地面地表下沉、地表建筑物損壞、造成民眾恐慌等社會(huì)公共安全問題。

　　“如果礦震破壞井下生產(chǎn)系統(tǒng)，直接影響煤炭的安全高效生產(chǎn)，也會(huì)引起礦井附近居民恐慌，間接給煤礦正常生產(chǎn)帶來(lái)輿論壓力?！备]林名進(jìn)一步指出，目前解決礦震問題主要是針對(duì)危險(xiǎn)性礦震，難點(diǎn)主要在于如何解決高能震動(dòng)型礦震危害。

　　礦震帶來(lái)的危害是否可控？竇林名介紹，一方面，要從源頭防范，在礦井設(shè)計(jì)階段就科學(xué)合理地進(jìn)行開拓布局、巷道布置、制定參數(shù)，并選擇相應(yīng)的防控技術(shù)，避免形成應(yīng)力集中區(qū)域；另一方面，可通過頂板卸壓等方式進(jìn)行局部卸壓，消除大部分礦震產(chǎn)生的沖擊地壓災(zāi)害，只有礦震沒有沖擊。

　　竇林名也直言，大約10%的礦震，屬于危險(xiǎn)可預(yù)測(cè)但以當(dāng)前技術(shù)手段無(wú)法控制與消除，這類礦井應(yīng)嚴(yán)禁開采?！霸跓o(wú)法保障礦井安全的前提下，開采風(fēng)險(xiǎn)較大的落后產(chǎn)能必須去除。”

　　“通過提前監(jiān)測(cè)預(yù)警、防治等措施，大部分沖擊地壓可避免”

　　多位業(yè)內(nèi)人士對(duì)記者表示，十幾年來(lái)，我國(guó)沖擊地壓在機(jī)理研究、監(jiān)測(cè)預(yù)警以及治理防控等方面發(fā)展迅速，也取得了一定突破，大大減少了沖擊地壓事故的發(fā)生。竇林名指出：“針對(duì)沖擊地壓礦井，必須進(jìn)行提前預(yù)警和防治。通過監(jiān)測(cè)預(yù)警、防治等措施，大部分沖擊地壓可以避免?！?/p>

　　據(jù)悉，為確保安全生產(chǎn)，中國(guó)地震局辦公室和原國(guó)家煤礦安監(jiān)局辦公室聯(lián)合建立了沖擊地壓礦井地震信息共享機(jī)制，實(shí)行危險(xiǎn)性礦震發(fā)生時(shí)有震必報(bào)、聯(lián)合共享分析的礦震發(fā)生機(jī)制。

　　“對(duì)礦震防控的關(guān)鍵在于準(zhǔn)確掌握誘發(fā)高能量礦震的關(guān)鍵巖層層位，科學(xué)客觀判識(shí)礦震的致災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)?！敝袊?guó)礦業(yè)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院教授曹安業(yè)介紹，對(duì)于近場(chǎng)礦震，通?？刹扇【卤祁A(yù)裂、水力壓裂等技術(shù)進(jìn)行防控；對(duì)于遠(yuǎn)程礦震，目前嘗試采用地面壓裂技術(shù)進(jìn)行高位礦震防控的工業(yè)性試驗(yàn)。為降低礦震對(duì)井下巷道的沖擊擾動(dòng)，在實(shí)施防控技術(shù)的同時(shí)，還應(yīng)不斷提高巷道支護(hù)體系的抗沖擊能力。他同時(shí)強(qiáng)調(diào)，合理控制采掘工作面推進(jìn)速度、適當(dāng)降低開采強(qiáng)度，是控制強(qiáng)礦震發(fā)生頻次與能量大小的根本措施之一。

　　記者進(jìn)一步了解到，目前我國(guó)除了普遍采用的頂板預(yù)裂爆破、煤層鉆孔與爆破卸壓、底板鉆孔與爆破卸壓等技術(shù)之外，堅(jiān)硬煤巖體的強(qiáng)度弱化水力化防治技術(shù)也取得了較大進(jìn)展。

　　此外，竇林名還對(duì)記者表示：“沖擊地壓防控過程中，存在人才隊(duì)伍不足、大家對(duì)沖擊地壓認(rèn)識(shí)不夠等困難。此外，作為動(dòng)力災(zāi)害，受監(jiān)測(cè)手段的限制，礦震的孕育過程與機(jī)制、震源參數(shù)等信息的準(zhǔn)確獲取還有待深入研究和探索。”