浅析地震监测台网在矿山地震灾害评估中的应用

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2024年5月5日发(作者：)

浅析地震监测台网在矿山地震灾害评估中的应用

近年来，我国煤矿安全事故频发发生，给人民的生命财产造成了不可估量的

损失。其中，有些安全事故是并非全都是人为原因导致的，矿山地震也可以引发

煤矿安全事故。因此，做好矿山地震的预测预报工作，尽可能减少灾害带来的损

失，就显得尤为重要。其中，基于GPS技术的地震监测台网在矿山地震灾害评

估中发挥着重要的作用，它不仅可以准确定位地震发生的位置，而且能够地位矿

山地震所引发的的煤矿塌陷。因此，地震监测台网有助于矿区的安全生产作业。

标签：地震监测台网 矿山地震 灾害评估

近年来，我国矿山安全事故频发，主要是由矿山地震、瓦斯爆炸和媒体自燃

引发的，给矿山施工作业人员的生命安全构成严重的威胁，甚至影响到了社会的

稳定和经济社会的可持续发展。解决这些问题，需要做大量的工作。近年来，矿

山地震监测、电磁波等应用取得了一定的进展。为了有效分析地震监测台网在矿

山地震灾害评估中的应用，本文以大同市燕子山煤矿和老杨沟煤矿为例，展开具

体的分析，主要分析了老杨沟煤矿顶板塌陷的基本参数等。

一、燕子山矿山地震灾区的地质情况

1.燕子山矿区的地质地貌情况分析

燕子山矿区位于吕梁山区的黄土丘陵地带，地势是东北低西南高，矿区的最

高点位于震区的西南方向，海拔约1300米，而最低点则在震区的东北方向，其

海拔高度是1225米。而老杨沟塌陷中心的海拔高位于两者之间，是1227米。

2.震区的含煤层和采空区

本震区的最主要的含煤层是侏罗系大同组，其有两部分组成，一部分是碎屑

岩，一部分是煤层。该区煤层的平均厚度是9米左右，主采煤区分为两个地带，

一个是四号地带，一个是八号地带。其中，四号地带的煤炭约在低下30处，煤

层的厚度大约为1米，其顶板地质为细砂岩，底板的地质为砂页岩；该煤层的结

构比较简单，煤层比较稳定。而八号地带的煤炭约在地下七八十米处，煤层厚度

在1.5米到2米之间，一般煤层的厚度为1.6米；该煤层顶板的地质为中细砂岩，

底板则为泥岩，煤层结构也比较的简单，其是本震区的主要采煤层。

二、GPS控制网的布置分析

1.由于要满足测区内矿体 1∶5000 比例尺地形测绘、井探工程测量、地质

点坐标及其高程测量， 所以测区内布设 E 级 GPS 控制网作为首级控制以满足

详查要求。为保证观测工作的顺利进行和测量成果的可靠性，GPS 控制点的选

择和布网遵守下列原则：

1.1大部分GPS点直接布设到各个矿体内， 一些矿体GPS选点困难， 布

点时也尽量靠近矿体。

1.2较大矿体布设两个或两个以上相互通视的GPS点。考虑测图需要， 可

加密布设一些GPS点。较小矿体且相邻较近的几个小矿体布设两个或两个以上

相互通视的GPS点。

1.3 GPS控制點尽量远离高压输电线路和大功率无线电发射源（ 如电视发射

塔， 微波站等） ， 以减少对GPS 信号的干扰。

1.4GPS点位的选取以方便交通、便于使用和保存、以及点位基础坚实稳固

为首选。由于矿区内都为岩溶地貌， 选择基础坚实的岩石， 刻凿 GPS 中心标

志及编号， 以红油漆填涂， 以便GPS数据的保存和使用， 及节省GPS作业

成本和时间。

1.5为便于全网整体观测， 整体平差， 提高精度，GPS 控制网采取三角网

锁连接方式。

2.观测方法

在 GPS 观测前， 检查星历及图形强度因子 PDOP值， 当点位观测条件

欠佳或 PDOP 值接近 6 以及同步边较长时， 适当延长观测时间， PDOP 急剧

变化时， 停止数据记录， 待降到正常值时， 再进行观测， 这样就确保了基线

向量的正确解和精度。每时段观测前后各量取天线高 1 次（ 量至毫米位数） ，

两次量取的天线高差不> 3mm， 并取其平均值作为最后天线高。开机后认真记

录测量手簿， GPS 接收机开始采集数据后， 时刻注意接收机的工作状态， 如

PDOP、接收信号的类型和数量、存储容量、电池容量等， 发现异常及时处理。

在接收机观测过程中， 禁止靠近接收机使用对讲机及手机， 雷雨季节注意防雷；

而且观测者不得离开测站， 防止人及其他物体震动、碰动天线或遮挡卫星信号。

每日观测结束后， 及时将数据转存或备份， 确保观测数据不丢失。

三、燕子山煤矿矿山地震灾害评估及其成因的分析

1.燕子山煤矿矿山地震的灾害评估

根据实地调查结果显示，煤矿的采空区在燕子山的一处公路上，该位置的地

理坐标为北纬40度5分28，东经11度56分22，与大同市地震监测台网监测到

的塌陷位置基本吻合。此次塌陷所引发的的燕子山煤矿矿山地震的级别2.1级，

震源深度也就是采空区的深度，仅仅80米而已。此次矿山地震对地面建筑物造

成了严重的破坏。

在塌陷中心，产生了深度超过10米的地面沉降，公路和附近的铁路出现了

不同程度的变形。此外，此次地震还使地面出现了裂缝，且裂缝的长度和深度都

是罕见的。

2.老杨沟煤矿顶板塌陷的成因分析

在上文中，笔者指出了老杨沟顶板塌陷的地震基本参数。由此我们可以看出，

其距离燕子山煤矿的距离非常近，因此，矿山地震发生时，老杨沟煤矿会遭到压

缩气浪和地震的双重打击，从而使井巷遭到比较严重的破坏。笔者注意到，老杨

沟煤矿的抗震设防烈度很低，此次矿山地震已经超出了它设防烈度，因此，在遭

遇高强度矿山地震时，就会出现顶板塌陷的状况。

四、结语

综上所述，我们不难发现，利用地震监测台网和GPS技术确实可以定位矿

山地震的具体位置，而且可以定位矿山地震所引起的塌陷的具体位置。因此，地

震监测台网对矿山的安全生产起到了一定的作用。但又有地震监测台网的监测点

比较稀疏，其主要功能也是监测大地震，因此，其对矿山地震的监测能力就大打

折扣，定位的精确度也因此降低。不过，将地震监测台网等地球物理系统应用到

矿山安全生产中，可以提高矿山安全生产的整体水平，对于实现矿山生产的信息

化和智能化有着很好的推动作用。地球物理系统完全应用到矿山生产中，还任重

而道远，需要做大量的工作。

参考文献

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本文标签： 地震矿山监测观测台网