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矿震频发，怎样远离冲击地压

　　2020年12月15日，陕西榆林市榆阳区发生2.6级矿震，金鸡滩煤矿停产；2020年12月23日，山东济宁曲阜市发生2.4级矿震，星村煤矿停止生产……多地矿震频发，矿震问题备受关注。

　　虽然近期矿震均未造成大的人员财产损失，但回想起由矿震引起的河南义马千秋煤矿“11·3”重大冲击地压事故等经历，依然让人心有余悸。矿震到底有哪些危害？与冲击地压有何关系？近年来如何防控？治理技术方面又取得了哪些进展？

　　“随着开采深度及采空区面积的增加，矿震影响范围和程度逐年扩大”

　　“煤矿矿震震级一般不超过4级，持续时间较短，虽然会有震感，但到目前为止，尚无由煤矿矿震造成地面建筑破坏和人员伤亡的记录。”中国矿业大学冲击地压防治工程研究中心主任窦林名教授指出，“矿震本身并不是灾害，是煤矿采掘活动中煤岩体内自发产生的动力和普遍现象，即使非冲击地压矿井，同样可以观测到不少小能量矿震现象。随着煤矿开采深度及采空区面积的增加，尤其对一些开采年限较长的老矿井而言，采空区发生的矿震影响和程度逐年扩大。”

　　窦林名将矿震分为三种类型。一种是采动破裂型矿震，主要是由采煤、掘进、割煤等活动来压产生，能量一般小于104焦耳，属于自然现象，是矿山压力显现的特殊形式，不会诱发冲击地压灾害。一种是巨厚覆岩型矿震，主要发生在采空区且距煤层较远（一般在80米以上）的地方，产生的能量较高，在105焦耳以上；尽管地震台网可以监测到，但能量传播到工作面、巷道已大幅衰减，一般不会破坏井下设施，但也有可能诱发冲击地压。

　　另一种是高能震动型矿震，主要发生在离工作面、巷道比较近的区域，能量一般在104焦耳以上。如果工作面遇到断层活化，将释放非常高的能量，很容易诱发冲击地压。

　　同时，窦林名告诉记者，并不是所有的高能震动都会引发冲击地压，一般能量越大，其致灾可能性也越大。能量大于106焦耳的矿震，造成破坏的概率为十分之一，能量降到105焦耳时，这个概率降到了万分之一。

　　“采取源头治理、通过局部卸压等方式，消除矿震产生的冲击地压灾害”

　　近日山东济宁曲阜市发生的2.4级矿震，周边居民普遍反应震感明显。窦林名指出，根据统计数据规律，每年6、7月以及11、12月，矿震相对比较集中，开采状态一样的情况下频发矿震，可能与地壳运动引起的地应力场变化有关，但这方面研究目前还相对缺失。

　　据介绍，诱发冲击地压的矿震主要危害表现在两方面，不仅会造成井下巷道变形破坏、工作面及巷道设备损坏、造成人员伤亡等，同时还会引起地面地表下沉、地表建筑物损坏、造成民众恐慌等社会公共安全问题。

　　“如果矿震破坏井下生产系统，直接影响煤炭的安全高效生产，也会引起矿井附近居民恐慌，间接给煤矿正常生产带来舆论压力。”窦林名进一步指出，目前解决矿震问题主要是针对危险性矿震，难点主要在于如何解决高能震动型矿震危害。

　　矿震带来的危害是否可控？窦林名介绍，一方面，要从源头防范，在矿井设计阶段就科学合理地进行开拓布局、巷道布置、制定参数，并选择相应的防控技术，避免形成应力集中区域；另一方面，可通过顶板卸压等方式进行局部卸压，消除大部分矿震产生的冲击地压灾害，只有矿震没有冲击。

　　窦林名也直言，大约10%的矿震，属于危险可预测但以当前技术手段无法控制与消除，这类矿井应严禁开采。“在无法保障矿井安全的前提下，开采风险较大的落后产能必须去除。”

　　“通过提前监测预警、防治等措施，大部分冲击地压可避免”

　　多位业内人士对记者表示，十几年来，我国冲击地压在机理研究、监测预警以及治理防控等方面发展迅速，也取得了一定突破，大大减少了冲击地压事故的发生。窦林名指出：“针对冲击地压矿井，必须进行提前预警和防治。通过监测预警、防治等措施，大部分冲击地压可以避免。”

　　据悉，为确保安全生产，中国地震局办公室和原国家煤矿安监局办公室联合建立了冲击地压矿井地震信息共享机制，实行危险性矿震发生时有震必报、联合共享分析的矿震发生机制。

　　“对矿震防控的关键在于准确掌握诱发高能量矿震的关键岩层层位，科学客观判识矿震的致灾风险。”中国矿业大学矿业学院教授曹安业介绍，对于近场矿震，通常可采取井下爆破预裂、水力压裂等技术进行防控；对于远程矿震，目前尝试采用地面压裂技术进行高位矿震防控的工业性试验。为降低矿震对井下巷道的冲击扰动，在实施防控技术的同时，还应不断提高巷道支护体系的抗冲击能力。他同时强调，合理控制采掘工作面推进速度、适当降低开采强度，是控制强矿震发生频次与能量大小的根本措施之一。

　　记者进一步了解到，目前我国除了普遍采用的顶板预裂爆破、煤层钻孔与爆破卸压、底板钻孔与爆破卸压等技术之外，坚硬煤岩体的强度弱化水力化防治技术也取得了较大进展。

　　此外，窦林名还对记者表示：“冲击地压防控过程中，存在人才队伍不足、大家对冲击地压认识不够等困难。此外，作为动力灾害，受监测手段的限制，矿震的孕育过程与机制、震源参数等信息的准确获取还有待深入研究和探索。”