成果簡介
（主要包括：立項背景、成果特點，創(chuàng)新性，成果水平，應用效果
及推廣前景等，2000字）
“撫順礦震時間—空間—強度預測及其對城市危害性評價研究”
1．立項背景
老撫順是一個礦業(yè)開發(fā)類城市。近年來，由于老虎臺礦井地下開采而引發(fā)的礦震時有發(fā)生。日漸頻繁的礦震不僅嚴重影響到礦井的生產(chǎn)安全，而且對城市的安全也構成嚴重威脅。對此，撫順市委、市政府、撫順礦務局都給予了高度重視。1999年底由北京科技大學、市地震局、老虎臺煤礦和煤科總院撫順分院四個單位組成礦震問題研究課題組，進行本項目的研究。該項研究的總體目標是：預測出現(xiàn)行開采、未來開采可能引發(fā)礦震的最大規(guī)模（強度）及其在時間－空間上的演化規(guī)律；劃定礦震的影響范圍并完成礦震對城區(qū)危害程度的基本評價及區(qū)劃；摸清礦震發(fā)生的原因和機理。
2．成果特點及創(chuàng)新性
項目采取了地震學研究和采礦工程研究相結合的研究方法。
與國內(nèi)外同類研究相比，“撫順礦震時間—空間—強度預測及其對城市危害性評價研究”項目具有以下特點：
（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)災害及其環(huán)境及社會問題融為一體進行研究，并實現(xiàn)了深部開采過程中伴生沖擊性災害對地下生產(chǎn)和地面環(huán)境及城市安全影響的危險性定量評價。研究內(nèi)容涉及采礦工程與工程力學、地震工程與工程抗震、城市規(guī)劃、建筑工程、環(huán)境災害評價與區(qū)劃、城市與建筑災害與防治等多個學科。
（2）利用地震學的知識來研究礦山誘發(fā)地震是國內(nèi)外相關研究通用的方法。在本項研究中，首次提出了開采擾動勢的概念，并以此為基礎來定量分析礦震活動的動力加速趨勢與開采深度、開采強度、地質(zhì)構造等因素的關系。從而更加密切了地震學與工程學科的聯(lián)系，為利用地震學中關于震級-頻度的關系、震源機制分析及地震危險性評價等理論和技術來研究深部開采過程中沖擊性災害問題提供了科學依據(jù)和工程范例。如此系統(tǒng)的礦震機理研究在國內(nèi)外屬首次。對未來開采可能引發(fā)礦震最大震級做出定量預測在國內(nèi)外也屬首次。
（3）對礦井一百年的開采歷史進行三維動態(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研究沖擊性災害的能量演化過程，從而解決人工誘發(fā)地震的能量預測、空間預測和時間預測即時、空、強定量預測問題。預測結果已被后續(xù)的礦震事實所證實。如此大規(guī)模、系統(tǒng)、全面的力學反演在國內(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重要問題。目前世界上還幾乎沒有成功的范例可循。在本項研究中，根據(jù)撫順市以往發(fā)生的大震級礦震事件，在進行廣泛社會調(diào)查的基礎上，實現(xiàn)了對于礦震的地面烈度劃分。所預測的最大礦震規(guī)模和烈度區(qū)劃對于撫順市的城市安全、城市規(guī)劃、市政建設、建筑規(guī)劃與設計提供了重要參考依據(jù)，對于維持社會穩(wěn)定和生活秩序、防止礦震災害具有重要社會意義。將礦震研究和采礦方法研究、城市規(guī)劃、建筑規(guī)劃與設計研究緊密結合在一起，使礦震研究成果具有很強的實用性，這在國內(nèi)外也屬首次。
（5）實現(xiàn)了井下礦震及沖擊地壓危險性的區(qū)域評價。根據(jù)可能發(fā)生沖擊地壓及礦震的危險性大小，將礦井未來開采的范圍劃分為五個不同等級的危險區(qū)。所得出的地下礦震危險性分區(qū)以及提出的未來開采的建議對于保障礦井生產(chǎn)安全、有效控制礦震災害具有重要的實際意義。
專家鑒定認為，本項目研究成果總體上達到國際先進水平，主要關鍵技術具有開拓性和創(chuàng)新性。
3．應用效果及推廣前景
（1）項目鑒定后的一個月，即在2002年1月23日撫順發(fā)生里氏3.7 級礦震事件。這是撫順有史以來所發(fā)生的最大規(guī)模的礦震。研究結論的正確性得到了初步證實。
（2）所給出的極限震級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、城市減災防災和市政建設的重要決策依據(jù)。為了防災，位于6度區(qū)里的市委辦公大樓由于沒有抗震設防已經(jīng)決定推倒重建。位于礦震作用范圍內(nèi)的市政、住宅等建筑設施已經(jīng)開始進行搬遷或者加固。市政府已經(jīng)責成有關部門對礦震影響范圍內(nèi)的城市用地進行抗震性能的安全性進行重新評估。
（3）所提出的小震級事件的頻繁作用對城區(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論已經(jīng)得到政府及有關部門的重視和采納。目前正在加緊礦震檢測系統(tǒng)的配套和完善。2002年，撫順市政府投資100萬元用于礦震監(jiān)測系統(tǒng)的改造和建設。
（4）所得出的對老虎臺礦井下沖擊地壓及礦震震源的危險性分區(qū)已經(jīng)成為指導老虎臺礦進行后續(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)模不斷擴大，由此而引發(fā)的工程安全事故也越來越多。其中由于礦震、沖擊地壓、巖爆等沖擊性災害所引發(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、煤及瓦斯突出等災害頻繁發(fā)生。這不僅對于礦井生產(chǎn)構成威脅，同時對于城市安全和周邊環(huán)境構成嚴重威脅。對這類沖擊性災害的研究、預報、控制和預防不僅是礦業(yè)生產(chǎn)安全的重要問題，同時也是保障城市及其周邊環(huán)境安全、維護社會穩(wěn)定的重要問題。該項目的研究方法，不僅對于情況與老虎臺煤礦相似的礦山具有推廣價值，而且對于冶金、有色、隧道、軍工、核工業(yè)礦山等地下工程中沖擊性地質(zhì)災害的預報與評價、保證生產(chǎn)安全都具有普適性。
申報單位名稱
北京科技大學
通訊地址
北京市海淀區(qū)學院路30號
郵政編碼
100083
聯(lián)系人
紀洪廣
電話(區(qū)號)
010-62333867
電子信箱
jihongguang@ces.ustb.edu.cn
傳真(區(qū)號)
010-62332465
成果完成單位
1. 北京科技大學
2. 撫順市地震局
3. 遼寧天寶能源股份有限責任公司老虎臺煤業(yè)分公司
4. 煤科總院撫順分院
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