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矿震是采矿诱发的矿井地震,是矿井的一大自然灾难。
矿震发生时,煤、岩体内所积聚的能量大多数以动能的形式向外释放,造成煤岩体急剧破坏;
部分能量以应力波的形式释放,引起介质的震动。
其要紧表现在地下工程开挖过程中硬脆性围岩产生爆裂松脱、剥落、弹射甚至抛掷现象的一种动力失稳地质灾难①。
它直接威胁施工人员及设备的安全,阻碍工程进度,已成为世界性的地下工程难题之一。
矿震破坏巷道、工作面,造成顶板下沉、底板鼓起,颠覆生产设备、破坏支架、引起瓦斯涌出等,并造成人员伤亡。
由于矿震震源浅,造成震中烈度高于同级天然地震烈度,应力波传到地面后对地面建筑物也构成损害,因此对地面构筑物的阻碍也日益引起人们的关注[2]。
……
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1 矿震(章题序,黑体小二号)
本章重点在于对矿山微震的差不多特征进行分析,研究其特点及发生条件并按不同分类方法对其进行分类,进一步研究微震发生的机理,进一步讲明煤岩体破坏的缘故和规律,最后分析微震的危害与监测手段。
1.1 矿山微震(节题序,黑体小三号)
1.1.1 矿山微震的定义(三级题序,黑体四号)
矿山微震又称矿震,是井巷或工作面周围的煤岩体,由于弹性变形能的瞬间释放而产生的一种突然、剧烈破坏的动力现象,是矿山压力的一种专门显现形式[6]。
简单地讲,矿山微震确实是井下煤岩体突然的、爆炸式的破坏。
矿山微震发生时经常伴随有巨大的声响和剧烈的震动,因此人们又称它为“煤炮”、“煤爆”、“岩爆”等[9]。
1.1.2 矿山微震的特点
1)一般没有明显的宏观前兆。
难于事先准确确定发生的时刻、地点和强度。
2)发生过程短暂。
如放炮一样,有巨大的声响和强烈的震动,可使电机车等重型设备被移动,人员被弹起摔倒,震动波及范围可达几公里至几十公里。
地面有震动感受。
3)破坏性专门大。
有时顶板瞬间明显下沉;
地板突然开裂鼓起,甚至冒顶;
大量煤炭被挤出或抛出,把巷道和工作面堵塞,支架被摧跨,造成冒顶伤人事故。
1.2 矿震的分类
矿山微震是一种复杂的矿山动力现象。
其生成环境、发生地点、宏观和微观上的显现形态多种多样,以及它的显现强度和所造成的破坏程度相差专门大。
有的矿震阻碍范围仅几平方米或几十平方米,有的波及范围却专门广,达几千平方米;
有的矿震测得的地震能量不足10J,仅相当于地震1级一下,有的则高达107J以上,相当于地震3.9级;
有的震动波衰减专门快,仅能传播1000
2000m;
有的矿震震动持续不了几秒钟,有的却持续时刻长达几十秒。
有的矿震仅煤体冲击,有的则顶底板参与冲击,甚至断层构造活动造成。
此外,由于矿震发生机理存在不同的理论,提出各自不同的矿震发生条件和判不准则。
而且客观上不同矿井的矿震成因和特征也不同。
即使同一矿井,由于地质构造、开采条件和开采方法的差异,也使得矿震的成因、性质、特征、震源部位和破坏程度不同。
综上所述,矿震存在不同种类,不能用同一机理去解释不同矿震的成因和现象。
更不能用单一方法或措施去预测和防治矿震。
因此要对矿震进行分类,同时出现了多种分类方法[12]。
……………
2 矿山微震信号及其干扰因素
本章将在前一章研究矿震的基础上,进一步研究矿山微震信号的形成及其运动状态,并对矿震波的性质进行初探,简单介绍波动方程,建立P波、S波的速度方程,进而对矿山微震信号的干扰因素做简单的介绍。
2.1 微震信号
2.1.1 矿山微震信号的形成
由于震源力的作用,在震源弹性介质区域里,岩石发生形变,介质产生振动,连续质点互相阻碍,在震源周围的宽敞区域里形成振动,这种振动向外传播的过程形成震波。
………
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