谢和平院士团队系统揭示煤矿矿震与冲击地压区别与联系

相关阅读：

深部煤岩原位扰动力学行为研究

深部岩体力学与开采理论研究进展

煤矿矿震与冲击地压最首要的动力显现特征分别是震动性和灾害性，首要动力显现特征不同是矿震与冲击地压最重要的区别。这是谢和平院士团队在近日发表的研究中得出的结论，相关研究成果于3月5日以《煤矿矿震与冲击地压的区别与联系及矿震扰动诱冲初探》为题在《煤炭学报》进行了网络首发。深圳大学深地科学与绿色能源研究院朱建波教授为第一作者。

　　煤矿矿震与冲击地压是煤炭安全稳定开采所面临的关键问题，阐明煤矿矿震与冲击地压的区别和联系是全面深入研究煤矿动力灾害的重要前提。

　　国际上关于矿震的定义是比较统一的，认为矿震是采矿诱发地震，但此定义未能体现出矿震的工程背景、发生机制和显现特征等因素。为了解决矿震与冲击地压的概念模糊问题，厘清矿震与冲击地压的区别与联系，获取矿震的本真特征，朱建波教授等首先提出了矿震的定义与特点：

　　矿震，又称采矿诱发地震，是伴随地下固体资源开发的因开采扰动岩体快速释放弹性能所造成的震动现象。

　　矿震具有广泛性、震动性与致灾性的特点。震动性是矿震的首要特点，是矿震最根本的显现特征。研究根据矿震震源岩体的基本断裂形式，将煤矿矿震分为张拉型矿震与剪切型矿震，同时从煤岩体的受力条件、能量释放特征和冲击破坏特征三方面对已有冲击地压分类方法进行了总结。

　　研究认为，煤矿矿震与冲击地压的主要区别表现在以下5方面：

　　(1)岩体破断的空间分布不同。对煤炭矿山而言，虽然冲击地压与矿震均由煤岩体破断产生，但其发生的空间范围存在明显区别。如图3所示，直接导致冲击地压灾害的煤岩体破断主要发生在煤矿回采工作面、掘进工作面和正在使用的煤矿巷道或硐室周围的近场围岩;从岩层垂直方向看，岩层破断主要集中在煤层及顶底板岩层附近的小范围区域。而产生矿震的煤岩体破断在受开采扰动的大范围岩层中均有可能发生。

　　(2)能量释放与动力显现的位置对应关系不同。由于巷道周围煤体在采动形成的应力集中作用下一般处于塑性或破碎状态，其所能储存的弹性能较小，大量能量储存在围岩深处弹性区煤体与顶底板岩层中。当顶底板作用力或煤层与顶底板之间的剪切作用力增大到一定程度后，围岩中储存的大量弹性能得以释放，并传递至破碎煤体，从而产生冲击地压灾害[]。因此，冲击地压的能量释放位置与煤岩体抛出位置是不同的，即冲击地压的动力显现位置与能量释放位置是不一致的。

　　矿震多发生在采掘空间远场坚硬岩体中。其完整性好，承载能力较高，在地应力与采动应力作用下能够储存大量弹性能，一旦满足岩体破断条件，大量弹性能得以释放，并以震动波的形式向外传递。矿震震源处的岩体破断诱发弹性能大量释放，引起周围岩体震动，形成矿震，即产生矿震的岩体破断位置与能量释放位置是一致的。

　　(3)主要动力显现特征不同。矿震是岩体中储存的弹性应变能快速释放引起周围岩层震动的现象，其产生的震动波由震源向外传播，对采掘空间围岩及地面构筑物的稳定性产生显著影响。震动性是矿震最根本的显现特征。冲击地压是以突然、急剧、猛烈的煤岩体动力破坏为主要特点的动力灾害显现，是否形成灾害是判别冲击地压是否发生的重要标志。因此，虽然煤矿矿震和冲击地压均为弹性能的快速释放，但两者最首要的动力显现特征分别是震动性和灾害性。首要动力显现特征不同是冲击地压与矿震最重要的区别。

　　(4)两者从属关系不同。冲击地压的形成伴随着大量弹性能的释放，会引起周围一定范围内岩体的震动。因此，一次冲击地压同时也可被认为是一次矿震。反之，未能引起煤岩体冲击破坏，造成巷道、人员或设备损坏的，未表现出灾害性的矿震均不属于冲击地压，即矿震并不一定是冲击地压。除冲击地压外，煤与瓦斯突出、煤柱体破断、大面积顶板冒落等动力显现过程同样伴随着弹性能释放并引起周围岩体震动，也可被认为是矿震，但与其所具有的震动性相比，以上动力现象产生的煤岩体冲击破坏、煤与瓦斯瞬间抛出、大面积岩体垮落等所表现的灾害性才是其首要特点，不同动力显现的诱发机制是主要研究对象。因此，尽管冲击地压、煤与瓦斯突出等动力灾害也是矿震，但与“矿震”这一术语相比，“冲击地压”、“煤与瓦斯突出”、“顶板冒落”等更能凸显其所产生的灾害性。

　　(5)两者防治目标不同。工程实践中对于冲击地压与煤矿矿震的防治目标也是有区别的。煤矿开采过程中的矿震活动是不可能消除的，只要进行煤炭开采就一定会有矿震的产生，因此需要加强对矿震的监测预警，并采用深孔爆破、水力压裂等措施控制矿震能量有序无灾释放。而冲击地压的防治要综合分析开采前后全过程的冲击危险，借助冲击地压综合监测预警平台，采用冲击地压解危技术，以消除冲击地压灾害为目标。

　　研究最后指出：

　　（1）震动性是矿震的首要特点，这是区别于冲击地压的首要方面。

　　（2）矿震震动波对采掘空间围岩产生的静载或动载扰动作用，都可能诱发冲击地压。应以叠加原理为理论基础分析矿震静载作用诱发冲击地压，以工程扰动岩石动力学和动静载叠加原理为理论基础分析矿震动载扰动诱发冲击地压。

　　（3）矿震扰动作用方向和强度与煤岩体空间方位具有很强的相关性。

　　文章最后对辽宁大学潘一山教授、中国矿业大学窦林名教授参与讨论并提出宝贵建议表达了感谢。

引用格式：朱建波,马斌文,谢和平,高峰,周宏伟,周昌台,郑福润.煤矿矿震与冲击地压的区别与联系及矿震扰动诱冲初探[J/OL].煤炭学报:1-15[2022-03-08].https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.2021.1714.