文章来源《中国能源报》记者武晓娟
3月22日凌晨5时22分，陕西省榆林市神木县因采空区塌陷引发3级地震，塌陷地点在孙家岔镇新民沟沙渠煤矿采空区，所幸塌陷区无居民居住，未造成人员伤亡和财产损失。这是神木县今年以来的第3次地震，均因采空区塌陷所致。塌陷引发的地震在榆林一带并不鲜见，震级多在里氏2.0-3.5之间。 这种采矿诱发的地震简称为矿震。虽然矿震震动强度不大，但分布广、发生频繁、与矿区工程活动和周围人居环境密切接触，由此造成的人员伤亡、经济损失、工程损伤和社会影响都比较大，还有可能引发瓦斯、煤尘爆炸。我国早期的矿山建设忽略了矿产资源开发与环境建设的协调发展，导致矿产资源开发型城市受矿震影响很大。随着浅部资源濒临枯竭，我国的矿山将逐步转入深部开采，诱发更强矿震的可能性进一步增强，矿震由采矿安全演化为公共安全问题。
矿震到底是怎样形成？其危害有多大？又如何进行预防？为此，记者采访了中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室主任，采矿工程国家重点学科学术带头人窦林名教授，由他为我们解读矿震。
矿震成因
窦林名教授介绍，矿震是矿区内在区域应力场和采矿活动作用影响下，采区及周围应力处于失调不稳的异常状态，在局部地区积累了一定能量后以冲击或重力等作用方式释放出来而产生的岩层震动。在矿震较强烈的情况下，在地面都能感觉到岩体的震动，甚至使地面的建筑物遭到破坏。简单而言，矿震发生原因是矿区开采人为地改变了原本稳定的地壳结构，导致地壳不均引发地震。
谈到矿震，还要引出另一个概念：冲击矿压。在特殊的情况下，矿震就是冲击矿压，它是发生在高应力区巷道、回采工作面围岩体内，以突然、急剧、猛烈破坏为特征的矿压动力现象。冲击矿压是矿山震动的事件集合之一，是岩体震动集合中的子集，每一次冲击矿压的发生都与岩体震动有关，但并非每一次岩体震动都会引发冲击矿压。矿震是一种现象，不可避免；冲击矿压是一种灾害，可采取一定手段预防，在一定程度上减弱或消除这种灾害。
矿震危害已逐渐凸显
矿震主要发生在井下，具有突发性、连锁反应的特点，给井下安全生产带来了很大危害，也对地面设施构成破坏和威胁，加剧了采煤沉陷和边坡失稳，必须加强防范。此外，工作面掘进和开采释放出的瓦斯和掘进进度是成比例的，以确保释放出的瓦斯会被等比例稀释掉，如果发生矿震，瓦斯有可能会突然大量涌出，造成更大的灾害。
我国最早的矿震报道见于1933年抚顺胜利煤矿，随着时间的推移，全国范围矿震灾害不断加剧，1950年前全国报道的发生矿震的矿区只见到2个，20世纪50年代增加到8个，60年代14个，70年代30个，到目前为止已见到120多个关于矿震详略不同的报道。大部分深采矿井都发生过矿震引发的冲击矿压灾害，表现出这种灾害与开采深度和矿产资源采出量的同步发展。在我国有近100多对大中型矿井发生过冲击矿压，而且随着矿井开采深度的不断增加，冲击矿压的危险和危害也日趋严重。
矿震主要发生在地质构造比较复杂、地应力较大、断裂活动比较显著的矿区。在我国，发生矿震并构成灾害的矿区有北京、新汶、抚顺、北票、大同、华亭、鹤岗、七台河、阜新、徐州、兖州、义马、平顶山等矿区。例如，在抚顺矿区，现在每年矿震（地震台能记录到的矿震）次数达3000-4500次，最大震级为ML3.3级；北京在门头沟矿自1947年首次测到ML3.8级矿震以来，随着开采深度的不断增加，矿震频度和能量均显著增加，最大矿震达ML4.2级，破坏巷道长达530米，北京市部分地区均有明显震感；新汶矿区现开采深度达700-1000米，矿震现象已十分突出，每年发生的矿震达100余次，地面震感强烈，影响范围可达10千米以上。
记者问道窦林名教授矿震大小带来的不同危害时，他指出，开采区域内的矿震是开采活动引起的，每个能量等级每年出现的震动次数是不同的。冲击矿压是矿山震动的一种形式，冲击矿压的发生和煤岩体内的震动事件有很密切的关系，一般用冲击矿压表示和矿震的关系。发生冲击矿压的可能性和震动的能量有很大的关系，震动的能量越大，发生冲击矿压的可能性就越大。从冲击矿压与岩体震动的关系来看，发生冲击矿压的最低能量为1×104焦耳；在能量级别为1×106焦耳时，发生的冲击矿压最多；当震动能量为4×1010焦耳时，其概率几乎为1。也就是说，能量低于1×104焦耳的矿震区域是安全的。
预防矿震迫在眉睫
一旦发生高能力的矿震就要立马采取相应的应急措施，当高能力的矿震刚发生且在尚可控制阶段时，从基本理论讲有两种方法：卸压和支护。窦林名教授对此做了一个形象的比喻：当人骑车发生突发情况要撞车时，一般会采取减慢速度和防御外界冲击两种措施来进行自我保护，减小危害程度。
然而，矿震引发的冲击矿压一旦发生就已经造成危害，只有防患于未然，采取科学的方法监测矿震，才是减小矿震引发冲击矿压灾害最有效的方法。
记者了解到矿震是世界深层采矿作业中最难掌握的现象，世界上许多国家都开展了对矿震的研究，以求经常性地预测较大的矿震事件。窦林名教授对此进行了多年探索研究，引进了“SOS”微震监测系统，并对矿震规律进行了深入的研究。
据介绍，“SOS”微震监测系统已在20多个冲击危险矿井安装运行，成功地监测预警了多次矿震和冲击矿压事件，大大降低了矿井可能造成的灾害。该系统能够给出冲击矿压等矿震信号的完全波形，可准确计算出能量大于100焦耳的震动及冲击矿压发生的时间、能量及空间三维坐标，确定出每次震动的震动类型，判断出冲击矿压发生力源，对矿井冲击矿压危险程度进行评价。能分析出矿井上覆岩层的断裂信息，实现描述空间岩层结构运动和应力场的迁移演化规律，为煤矿的安全生产服务。其研究和现场应用实施成果必将对煤矿冲击矿压等动力灾害防治等方面带来有益的借鉴作用，经济和社会效益巨大。
相信随着监测能力、观测质量的提高和相关学科的密切结合，在矿震的孕育、传播、破坏机理和控制、防治技术方面的研究会取得突破性进展，也有益于对天然地震预测的探索。
相关连接：http://paper.people.com.cn/zgnyb/html/2011-03/28/content_780056.htm?div=-1 附《中国能源报》截图：
