成果簡(jiǎn)介  
 （主要包括：立項(xiàng)背景、成果特點(diǎn)，創(chuàng)新性，成果水平，應(yīng)用效果

及推廣前景等，2000字） 

“撫順礦震時(shí)間—空間—強(qiáng)度預(yù)測(cè)及其對(duì)城市危害性評(píng)價(jià)研究”

 

1．立項(xiàng)背景

老撫順是一個(gè)礦業(yè)開發(fā)類城市。近年來(lái)，由于老虎臺(tái)礦井地下開采而引發(fā)的礦震時(shí)有發(fā)生。日漸頻繁的礦震不僅嚴(yán)重影響到礦井的生產(chǎn)安全，而且對(duì)城市的安全也構(gòu)成嚴(yán)重威脅。對(duì)此，撫順市委、市政府、撫順礦務(wù)局都給予了高度重視。1999年底由北京科技大學(xué)、市地震局、老虎臺(tái)煤礦和煤科總院撫順分院四個(gè)單位組成礦震問題研究課題組，進(jìn)行本項(xiàng)目的研究。該項(xiàng)研究的總體目標(biāo)是：預(yù)測(cè)出現(xiàn)行開采、未來(lái)開采可能引發(fā)礦震的最大規(guī)模（強(qiáng)度）及其在時(shí)間－空間上的演化規(guī)律；劃定礦震的影響范圍并完成礦震對(duì)城區(qū)危害程度的基本評(píng)價(jià)及區(qū)劃；摸清礦震發(fā)生的原因和機(jī)理。

2．成果特點(diǎn)及創(chuàng)新性

項(xiàng)目采取了地震學(xué)研究和采礦工程研究相結(jié)合的研究方法。

與國(guó)內(nèi)外同類研究相比，“撫順礦震時(shí)間—空間—強(qiáng)度預(yù)測(cè)及其對(duì)城市危害性評(píng)價(jià)研究”項(xiàng)目具有以下特點(diǎn)：

（1）將礦井安全問題同城市及其周邊環(huán)境安全問題、工程地質(zhì)災(zāi)害及其環(huán)境及社會(huì)問題融為一體進(jìn)行研究，并實(shí)現(xiàn)了深部開采過程中伴生沖擊性災(zāi)害對(duì)地下生產(chǎn)和地面環(huán)境及城市安全影響的危險(xiǎn)性定量評(píng)價(jià)。研究?jī)?nèi)容涉及采礦工程與工程力學(xué)、地震工程與工程抗震、城市規(guī)劃、建筑工程、環(huán)境災(zāi)害評(píng)價(jià)與區(qū)劃、城市與建筑災(zāi)害與防治等多個(gè)學(xué)科。

（2）利用地震學(xué)的知識(shí)來(lái)研究礦山誘發(fā)地震是國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究通用的方法。在本項(xiàng)研究中，首次提出了開采擾動(dòng)勢(shì)的概念，并以此為基礎(chǔ)來(lái)定量分析礦震活動(dòng)的動(dòng)力加速趨勢(shì)與開采深度、開采強(qiáng)度、地質(zhì)構(gòu)造等因素的關(guān)系。從而更加密切了地震學(xué)與工程學(xué)科的聯(lián)系，為利用地震學(xué)中關(guān)于震級(jí)-頻度的關(guān)系、震源機(jī)制分析及地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)等理論和技術(shù)來(lái)研究深部開采過程中沖擊性災(zāi)害問題提供了科學(xué)依據(jù)和工程范例。如此系統(tǒng)的礦震機(jī)理研究在國(guó)內(nèi)外屬首次。對(duì)未來(lái)開采可能引發(fā)礦震最大震級(jí)做出定量預(yù)測(cè)在國(guó)內(nèi)外也屬首次。

（3）對(duì)礦井一百年的開采歷史進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)數(shù)值模擬，再現(xiàn)了礦井百年開采過程中能量集聚和演化的規(guī)律。根據(jù)礦井近百年的開采過程來(lái)研究沖擊性災(zāi)害的能量演化過程，從而解決人工誘發(fā)地震的能量預(yù)測(cè)、空間預(yù)測(cè)和時(shí)間預(yù)測(cè)即時(shí)、空、強(qiáng)定量預(yù)測(cè)問題。預(yù)測(cè)結(jié)果已被后續(xù)的礦震事實(shí)所證實(shí)。如此大規(guī)模、系統(tǒng)、全面的力學(xué)反演在國(guó)內(nèi)外尚屬首次。

（4）誘發(fā)地震的烈度劃分是不同與天然地震烈度的一個(gè)重要問題。目前世界上還幾乎沒有成功的范例可循。在本項(xiàng)研究中，根據(jù)撫順市以往發(fā)生的大震級(jí)礦震事件，在進(jìn)行廣泛社會(huì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于礦震的地面烈度劃分。所預(yù)測(cè)的最大礦震規(guī)模和烈度區(qū)劃對(duì)于撫順市的城市安全、城市規(guī)劃、市政建設(shè)、建筑規(guī)劃與設(shè)計(jì)提供了重要參考依據(jù)，對(duì)于維持社會(huì)穩(wěn)定和生活秩序、防止礦震災(zāi)害具有重要社會(huì)意義。將礦震研究和采礦方法研究、城市規(guī)劃、建筑規(guī)劃與設(shè)計(jì)研究緊密結(jié)合在一起，使礦震研究成果具有很強(qiáng)的實(shí)用性，這在國(guó)內(nèi)外也屬首次。

（5）實(shí)現(xiàn)了井下礦震及沖擊地壓危險(xiǎn)性的區(qū)域評(píng)價(jià)。根據(jù)可能發(fā)生沖擊地壓及礦震的危險(xiǎn)性大小，將礦井未來(lái)開采的范圍劃分為五個(gè)不同等級(jí)的危險(xiǎn)區(qū)。所得出的地下礦震危險(xiǎn)性分區(qū)以及提出的未來(lái)開采的建議對(duì)于保障礦井生產(chǎn)安全、有效控制礦震災(zāi)害具有重要的實(shí)際意義。

專家鑒定認(rèn)為，本項(xiàng)目研究成果總體上達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，主要關(guān)鍵技術(shù)具有開拓性和創(chuàng)新性。

3．應(yīng)用效果及推廣前景

（1）項(xiàng)目鑒定后的一個(gè)月，即在2002年1月23日撫順發(fā)生里氏3.7 級(jí)礦震事件。這是撫順有史以來(lái)所發(fā)生的最大規(guī)模的礦震。研究結(jié)論的正確性得到了初步證實(shí)。

（2）所給出的極限震級(jí)事件作用下地面烈度劃分已經(jīng)成為撫順市城市規(guī)劃、城區(qū)改造、城市減災(zāi)防災(zāi)和市政建設(shè)的重要決策依據(jù)。為了防災(zāi)，位于6度區(qū)里的市委辦公大樓由于沒有抗震設(shè)防已經(jīng)決定推倒重建。位于礦震作用范圍內(nèi)的市政、住宅等建筑設(shè)施已經(jīng)開始進(jìn)行搬遷或者加固。市政府已經(jīng)責(zé)成有關(guān)部門對(duì)礦震影響范圍內(nèi)的城市用地進(jìn)行抗震性能的安全性進(jìn)行重新評(píng)估。

（3）所提出的小震級(jí)事件的頻繁作用對(duì)城區(qū)及建筑物產(chǎn)生的影響以及礦震與天然地震的耦合作用等結(jié)論已經(jīng)得到政府及有關(guān)部門的重視和采納。目前正在加緊礦震檢測(cè)系統(tǒng)的配套和完善。2002年，撫順市政府投資100萬(wàn)元用于礦震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的改造和建設(shè)。

（4）所得出的對(duì)老虎臺(tái)礦井下沖擊地壓及礦震震源的危險(xiǎn)性分區(qū)已經(jīng)成為指導(dǎo)老虎臺(tái)礦進(jìn)行后續(xù)開采過程中優(yōu)化開采順序、調(diào)整開采布局、采取安全措施的重要依據(jù)。

隨著自然資源的大力開發(fā)，開采深度不斷增加，開采規(guī)模不斷擴(kuò)大，由此而引發(fā)的工程安全事故也越來(lái)越多。其中由于礦震、沖擊地壓、巖爆等沖擊性災(zāi)害所引發(fā)的安全事故和地質(zhì)環(huán)境問題也不斷增加。尤其是向老虎臺(tái)這類百年老礦，開采深度大、開采條件不斷惡化，礦震、沖擊地壓、煤及瓦斯突出等災(zāi)害頻繁發(fā)生。這不僅對(duì)于礦井生產(chǎn)構(gòu)成威脅，同時(shí)對(duì)于城市安全和周邊環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅。對(duì)這類沖擊性災(zāi)害的研究、預(yù)報(bào)、控制和預(yù)防不僅是礦業(yè)生產(chǎn)安全的重要問題，同時(shí)也是保障城市及其周邊環(huán)境安全、維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定的重要問題。該項(xiàng)目的研究方法，不僅對(duì)于情況與老虎臺(tái)煤礦相似的礦山具有推廣價(jià)值，而且對(duì)于冶金、有色、隧道、軍工、核工業(yè)礦山等地下工程中沖擊性地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)報(bào)與評(píng)價(jià)、保證生產(chǎn)安全都具有普適性。 
 

 申報(bào)單位名稱
 北京科技大學(xué)
 
通訊地址
 北京市海淀區(qū)學(xué)院路30號(hào)
 郵政編碼
 100083
 
聯(lián)系人
 紀(jì)洪廣
 電話(區(qū)號(hào))
 010-62333867
 
電子信箱
 jihongguang@ces.ustb.edu.cn
 傳真(區(qū)號(hào))
 010-62332465
 
成果完成單位
1.    北京科技大學(xué)

2.    撫順市地震局

3.    遼寧天寶能源股份有限責(zé)任公司老虎臺(tái)煤業(yè)分公司

4.    煤科總院撫順分院