金屬礦山的深部開采易引發(fā)冒落型礦震。本文對繁峙和代縣兩相鄰鐵礦區(qū)相繼發(fā)生的2次塌陷地震,從其發(fā)展到發(fā)生的過程特點、形態(tài)特征和成因機理等方面進行了分析和總結(jié),認為這兩次塌陷的孕育發(fā)生與區(qū)域構造應力、降雨和人為開采等因素密切相關。2次塌陷前前兆特征現(xiàn)象明顯,據(jù)此可充分利用測震臺網(wǎng)記錄到的塌陷數(shù)據(jù),通過甄別,收集更多的震例,研究總結(jié)其規(guī)律,并將研究成果應用于日常監(jiān)測中,以便能對較大礦震事件做到盡早預報預警,更好地服務社會,服務應急等相關部門。 

【文章來源】：中國地震. 2020,36(01)北大核心

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

繁峙和代縣2次塌陷及其周圍部分臺站、地震分布

2017年4月10日繁峙塌陷前40天，出現(xiàn)上下幅度不對稱的正弦波組，幅度很小，大致是地脈動的3～5倍，周期約0.6s，形態(tài)單一，為起始的微弱前兆，見圖2(a)。之后10～15天內(nèi)頻次和幅度基本沒有大的起伏，多日偶發(fā)或日發(fā)1～3次。該前兆只在最近的DAX臺有記錄。隨后日頻次逐漸增加到5～8次。3月21日日頻次開始明顯增多，為10～16次，圖2(b)為一組連發(fā)的前兆破裂波形記錄，幅度間或增大到原來的數(shù)倍至數(shù)十倍。波形顯示出持續(xù)震動的調(diào)整過程，這個過程為3～100s，見圖2(c)。列舉的初始前兆和調(diào)整波形記錄特點，與邢臺石膏礦發(fā)生礦震時贊皇地震臺記錄的以張力為主的微破裂形態(tài)相似(聞軍等，2007)。其間脈動中清晰記錄到似近距離爆破的高頻事件次數(shù)明顯增加，垂直向初動多數(shù)尖脈沖式向下，形態(tài)有別于爆破，有些連發(fā)多次的高頻事件N-S分向清晰，E-W分向次之，U-D分向微弱，如圖2(d)所示;圖2(d)圓角矩形放大框中是DAX臺U-D向矩形框部分的放大圖，清晰看到初動向下。4月10日19時18分繁峙塌陷前，前兆破裂次數(shù)暴增，增至每分鐘3～4次，幅度驟升到原來的數(shù)倍至數(shù)十倍。這些密集的短臨事件，預示著冒頂即將到來。19時43分在距離塌陷點7.1km左右，前后相差3s發(fā)生0.8級和1.5級2次爆破，緊隨爆破之后，引起持續(xù)振蕩，加劇局部破裂，于19時44分發(fā)生繁峙3.3級塌陷。2018年7月21日代縣塌陷與繁峙塌陷有相似之處，也有不同之處。相似之處為，在前期初始階段，前兆特征記錄基本相同，最后加速發(fā)展階段情形相似。不同之處為，代縣塌陷的發(fā)展形成過程中，高頻事件相對較少，調(diào)整現(xiàn)象較少，且調(diào)整持續(xù)時間短;最終塌陷發(fā)生前爆發(fā)2次短期的密集前兆破裂，即20日17時24～50分突然破裂幅度陡增數(shù)倍至數(shù)十倍，頻次每分鐘4～6次，之后相對平靜數(shù)小時，于21日02時36分又一波破裂襲來，一次接著一次，持續(xù)10min，之后發(fā)生3.0級塌陷，見圖2(e)。

2次塌陷地震具體波形顯示的特點為最近的DAX臺記錄初始較弱，三分向周期均約1.0s，縱橫波段界限不明，難以區(qū)分，3～5個周期后斷崖式衰減，繁峙塌陷尾波衰減快，見圖3(a)，代縣塌陷銜接4～6組明顯小于前面周期的橫波，見圖3(b)矩形框部分。震中距在1°左右時縱橫波段相對容易區(qū)分，尾波震動持續(xù)時間超過200s，且衰減形態(tài)不一，有的逐漸減弱，有的在漸弱后再次增強，面波均非常發(fā)育，圖3(c)為部分臺站的N-S向記錄，面波周期在3～10s;臺網(wǎng)距離震中最遠處5°的臺站面波記錄也很清楚�？偨Y(jié)來看，2次塌陷均是在數(shù)小時內(nèi)小能量前兆破裂加劇之后相繼發(fā)生的。這類事件主要特征是震中分布范圍小，無明顯遷移現(xiàn)象;震源淺、震級小、烈度高;地震波形簡單、周期較大(國家地震局研究所，1984);近臺衰減極快，遠臺面波清晰，尾波長衰減慢;引起地面震動輻射范圍廣，傳播距離遠;震時一般伴隨響聲和空氣沖擊波等。3 礦區(qū)地質(zhì)構造和地震地質(zhì)背景

【參考文獻】：
期刊論文
[1]大梨樹溝鐵礦采空區(qū)對地表穩(wěn)定性影響分析[J]. 楊美宏,李占金,郝家旺,郭廷儒.  礦業(yè)研究與開發(fā). 2018(06)
[2]深部大規(guī)模開采巖體穩(wěn)定性數(shù)值模擬研究[J]. 李占金,郝家旺,孫文誠,楊美宏.  金屬礦山. 2018(02)
[3]晉冀蒙交界地區(qū)構造應力場特征[J]. 郭祥云,韓立波.  國際地震動態(tài). 2017(08)
[4]采空區(qū)上地震時間剖面的特征分析[J]. 衛(wèi)紅學,查文鋒,馮春龍.  地球物理學進展. 2014(04)
[5]鄂爾多斯東緣地震重定位及拉張盆地過渡區(qū)的地震分布特征[J]. 蔡妍,吳建平,房立華,王未來,黃靜.  地球物理學報. 2014(04)
[6]非重復采集時移地震正演模擬及可行性分析[J]. 郭念民,吳國忱.  地球物理學進展. 2012(01)
[7]三維地震技術在探測煤礦腔狀采空區(qū)中的應用[J]. 段建華,楊文強,倪新輝.  中國煤炭地質(zhì). 2010(08)
[8]金屬礦山地下開采引起地面塌陷的規(guī)律[J]. 周春梅,李沛,虞玨,李先福.  武漢工程大學學報. 2010(01)
[9]疊前時間偏移技術在淮北某煤礦采區(qū)三維地震勘探中的應用與效果[J]. 武磊彬,徐奭.  地球物理學進展. 2009(06)
[10]基于雙巖模式的撫順煤田礦震成因機理探討[J]. 劉大勇,宋建潮,王恩德.  地質(zhì)災害與環(huán)境保護. 2007(02)



本文編號：3406364