目录介绍：

• 1、矿井灾害的监测与预警
• 2、地震监测的监测体系
• 3、地震是怎么监测的
• 4、地震的发生机制是什么?
• 5、平煤集团十一矿简介

矿井灾害的监测与预警

(1)煤层自燃的监测

煤层自燃是由于自燃物质在一定条件下发生物理化学变化，聚积热量而导致燃烧的。一般煤层发生自燃的基本条件为:①具有低温氧化特性(即自燃倾向性)的煤呈碎裂状态存在;②通风供氧使煤的氧化过程不断发展;③在煤的氧化过程中生成的热大量聚积，难以及时疏散。

影响煤自燃倾向性的因素主要为其变质程度、水分、硫分、煤岩成分及粒度。一般情况下，低变质、少水分、丝煤和镜煤多、含硫量大而粒度小的煤，自燃倾向就高。煤的自燃实际上是煤自身氧化加速的过程，其氧化速度快到使产生的热量来不及向外扩散的程度时，就会形成自燃。

一般原煤具有较高电导率，而自燃区上覆岩层长期受煤层自燃烘烤，含水量小，电导率低，巨大的电性差异可以区分出原煤层与围岩;煤层经过自燃成为部分氧化煤或完全氧化煤，其成分发生巨变，从而引起电性的明显改变。因此，也容易区分完全燃烧煤、部分氧化煤及原煤，从而圈定火区范围。目前，可用于煤田火区探测的地球物理方法有:探地雷达、自然电场法、重力法、磁法及氡气测量。

以宁夏某矿区为例，目的煤层厚约28m，其中含10m夹矸，煤质为致密无烟煤;其上覆盖30～35m厚的致密砂泥岩，不含水;其下为12m厚的泥岩、砂质泥岩。采用瑞典RAMAC雷达系统10MHz低频天线，天线间距为8m，时窗为2476.31ns。图11.5和图11.6是该矿区煤层自燃区的探地雷达探测图像，图中A区为原煤区，B区为部分氧化煤，C区为完全氧化煤。在图中可直观清晰地看到煤层和自燃区的分布情况。由于煤层自燃，上覆砂岩逐次塌落，在地面上形成许多垂直裂缝，造成剖面反射波相位的不连续。原煤层一般表现为反射波相位连续，煤层未受影响。局部有裂缝引起煤层断开;而部分氧化煤(残留煤)表现为串珠状，煤层变薄;完全氧化煤则经过较充分的自燃，剖面上显示仅剩很薄或不清晰的煤层层位。图中原煤层分层特征明显，而完全氧化煤无明显反射界面，残留煤则介于二者之间。

图11.5煤层走向方向自燃区雷达探测图像及解释

图11.6煤层倾向方向自燃区雷达探测图像及解释

(2)陷落柱的探测

当煤系地层的底板为灰岩而且岩溶发育时，溶洞上方的煤系地层常常坍塌，形成煤层中的陷落洞，这些陷落洞随后又可能被其上方崩落的致密岩石充填，形成陷落柱。其规模有大有小，小者直径仅数米，大者可超过百米。陷落洞及随之形成的陷落柱常常是地下水的通道，有可能在采煤过程中导致突水，淹没矿井，造成巨大损失。陷落柱又是目前综合机械化采煤作业的主要障碍之一，往往导致综采作业的中断和采煤机械的损坏。目前尚缺乏探测陷落柱的有效手段，不同单位利用不同的地球物理方法进行试验，都取得一定效果。可以利用的地球物理方法有地震勘探、高密度电法和高精度磁测等。在实际应用中应采用综合地球物理方法进行探测。

目前已开展过三维地震探测陷落柱的可行性研究。结果表明，只要矿区具备地震勘探的施工条件，煤系地层能够产生足够强的反射波，就可以应用三维地震方法探明陷落柱的位置和形状。在陷落柱存在的地方，煤系地层同相轴发生明显变化，阻抗界面的凹陷导致同相轴的下凹，反射波的振幅也变低，振幅极小值与陷落柱中心相对应。为了提高探测的分辨率。北京西山矿务局科研所等单位还进行了利用地震层析成像探测陷落柱的物理模拟试验。试验结果表明，现有地震层析成像技术可以准确确定煤层中陷落柱的有无及其分布范围。

煤炭科学研究院西安分院曾利用槽波透射法探测陷落柱的位置。槽波是在煤层中激发，通过同一煤层传播、衰减或反射，并在同一煤层中被接收的地震波。由于煤的密度和波速基本上等于围岩的一半，因而在煤层内激发的弹性波大都集中在煤层内传播。槽波可以用来探测煤层的不连续性。槽波地震法根据其震源和接收点的相对位置不同而分为透射法和反射法。当震源和接收点位于工作面同一侧进行探测时为反射法，当震源和接收点位于不同侧，接收透射波时为透射法。例如在某煤矿的巷道－钻孔、巷道－巷道、钻孔－钻孔之间进行了槽波透射探测，发现了两块低速异常D和E，速度值仅1472m/s。其中D异常与工作面揭露的8号陷落柱位置对应。E异常为球形，也解释为陷落柱，并已用其他方法证实。由于水的波速是1400m/s，而陷落柱的波速是1472m/s，故推断陷落柱内的充填物胶结性不好，松散，富含水。将该资料提供给煤矿，避免了灾害的发生。

(3)突水的预测

突水又称灾害性涌水。当矿山巷道在施工过程中，穿过充水溶洞发育的地段、厚的含水砂砾石层、与地表水连通的较大断裂破碎带、积水老硐等时，会发生大量涌水的突发事件，使矿山被淹没。因此，为了预防突水，就需要事先查明含水地质体的位置。有时，矿山已经发生突水，需要查明突水位置，以便采取堵漏措施。

原郑州地质学校曾经利用天然电场选频法成功地发现了煤矿的充水坑道。天然电场选频法是音频大地电磁法的一种，它以天然大地电磁场作为工作场源，测量天然大地电磁场的几个不同频率在地面产生的电分量异常，来研究地下地电断面的电性变化。选频的目的在于:①提高抗干扰能力，压制工业电的干扰;②不同频率获得的异常曲线可以互相对比，增加资料解释的可靠程度;③不同频率的电磁波勘探深度不同，可以利用不同频率获得的异常曲线粗略估算异常激励体的埋深。

中国矿业大学对利用以巷道高密度电法为主的综合地球物理方法预测突水的理论和工作方法进行了系统研究。

(4)瓦斯突出的预测

煤矿瓦斯突出迄今仍然是威胁煤矿安全生产的主要灾害之一。通过地质勘探阶段的钻孔，可以了解煤层瓦斯的赋存状况，但由于钻孔孔距过大，一般为500～1000m，对指导煤矿日常安全生产缺乏实用意义。因此，近年来开始研究煤矿瓦斯富集带预测技术，就是在煤炭开采之前，在地面开展高密度、高精度的地球物理和地球化学探测，预测出瓦斯富集带。该项技术包括高分辨率地震、频谱激发极化、电导率成像和气体地球化学测量。

地震探测采用高密度高分辨率多道地震采集、高精度和高分辨率处理以及人机联作进行岩性剖面解释。利用地震纵波、横波和转换波取得有关煤层、煤层构造、煤层顶底板岩性、裂隙、孔隙度、瓦斯聚集带的一系列信息。这套地震探测系统不仅研究包括落差仅几米的断层在内的构造，更重要的是研究岩性、孔隙度变化和裂隙发育带等导致瓦斯富集的条件。

瓦斯垂直向上运移使上覆岩层的物理、化学性质发生变化，在近地表处形成次生的硫化矿物晕，因此可以采用谱激发极化方法预测瓦斯富集带。

电导率成像技术通过连续电导率剖面测量探测煤层顶底板岩性、裂隙发育程度，进而预测瓦斯富集带，瓦斯富集带在电性上表现为高阻。

瓦斯及存在于其中的其他气体(如汞)上移到近地表，或被土壤吸收，或逸散出地表，形成气晕异常。因此采用气体地球化学测量，在地面探测由地下逸出的微量烃类气体和汞蒸气等，可以预测煤矿的瓦斯富集带。

上述几项探测技术，形成煤矿瓦斯富集带预测的技术系列，在实际预测中可因地制宜选用两种或两种以上方法的组合，以减少多解性，提高预测的可靠程度。

(5)井喷的预防

地下流体压力超过静水压力20%或更高就属于过压，过压会导致井喷。对付过压可采用高密度泥浆或下套管。在未知地区，为了防止井喷，事先就可以采用高密度泥浆，但如果地下流体压力正常，这会导致泥浆大量渗入高渗透性层位，那里的油气就被挡在离钻孔一定的距离上，使试油的结果被歪曲。因此，预测过压带既有利于采取措施防止井喷，又有助于选用最佳工艺，避免重泥浆对正常压力和低压层位的不利影响。

根据测井结果，过压带的孔隙度高、密度降低，弹性波速尤其低。因此，可以采用共深度点法的地震反射测量来圈定过压带。工作中先通过统计处理求出正常压力地区波速与深度的关系曲线，然后将待研究区与正常压力区的波速－深度曲线加以对比，波速比正常值低可能是过压的反映。

(6)岩爆的预测

岩爆是一种极为常见的矿山地质灾害。深部岩体在高围压作用下变形所积聚的大量弹性能，在人工开挖巷道时，会急速释放出来，造成岩石突然爆裂和坍塌。

近年来为了进行岩爆预测，已做过大量研究，例如美国矿山局曾利用三维地震层析成像方法来了解矿山的异常应力状况，圈出应力集中区和应力释放区。

为了预报岩爆发生的位置和时间，苏联、美国和波兰等国还相继研制出试验性的声辐射监测系统，利用岩石破坏过程中产生的天然声辐射进行预测，以声脉冲能量的突然增大和脉冲时间间隔突然减小作为岩爆发生的前兆。

德国的鲁尔大学等单位还研究了利用重力法预测煤矿岩爆的可能性，因为岩体扩容作用的发展会引起随时间变化的异常重力场，不同时间测得的重力异常的差异及其随时间变化的趋势，可以作为岩石稳定性变化的前兆。根据异常差值的奇异点位置则可确定岩石密度变化带的中心。

地震监测的监测体系

我国地震监测预报、震灾防治和紧急救援三大工作体系已经建立，并实现了地震观测技术由模拟向数字化的换代，使地震检测预报能力和水平跃上新台阶。如今，全国采用数字化仪器观测到的数据，实时或准实时传到北京，有效地监视着地下构造活动。这对处于两大板块运动交界处、多地震的我国，社会经济意义尤为重大。10月11日，中国地质学会副理事长、中国地震局何永年研究员介绍了我国地震科学领域“九五”以来取得的成果。

我国的地震监测技术系统始建于20世纪60至70年代，经过多年的连续运转，观测技术系统老化、落后现象严重。“九五”期间，地震监测技术系统改造完成、数字化地震台网和大震预报系统建成。地震观测技术系统实现了由模拟向数字化的根本转变。中国数字地震观测技术系统建成后，国家地震台网和省级地震台网中近一半的台战、地震前兆台网中近三分之一的测项实现了数字化改造。目前，我国大陆已有由49个数字化地震台组成的国家地震台网和26个区域数字台网在运行。改变了过去观测资料精度低、信息不丰富、传递速度慢、时效性差的状况。

首都圈地震频繁，历史上地震灾害严重，因此，首都圈被列为地震监测预报重点加强地区，设立了首都圈地震应急专项和“首都圈防震减灾示范区系统工程建设”项目，在北京、天津、河北北部的15万平方公里内，新建改造了107个宽频带、大动态数字地震观测台，布设了120个强震观测台，改造了数字前兆台，建设了数据中心和台网中心，有效地增强了首都圈地区的地震监测预报能力、应急指挥能力和地震科普宣传教育能力。

中国地壳运动观测网络（GPS）作为第一批国家立项的“九五”国家大型科学工程，是跨行业、多部门联合执行项目。由中国地震局、国家测绘局和中国科学院三方共同承担。该网络是一个综合性、多用途、开放型、数据资源共享、全国统一的观测网络。具有连续动态监测功能。25个基准站（24小时观测和传输数据）、数百个基本站（定期观测和传输数据）和上千个流动站（需要时观测和传输数据）重点分布在我国大陆重要活动带上，构成网络的基本框架，以高精度和高稳定性的观测技术获取中国大陆大范围和时空密集的地壳运动观测数据，为大地震的预报提供关键性依据，并将成为地球动力学研究的实验基地，尤其对青藏高原的隆起成因研究起到决定性作用。同时网络所取得的各种基本信息及附带产品将为我国交通、公安、保险等部门提供服务。该工程的建立，使我国在卫星定位技术应用学科领域、网络观测系统、数据处理分析系统达到了国际先进水平。为了使我国的地震预报探索具有更坚实的科学基础，《大陆强震机理及预测》被列入国家重点基础研究规划项目（“937”），目前正在顺利进展中。该项目以活动块体动力学为主要科学思想深入研究，探讨我国大陆地震孕育规律的认识，特别是对强震地点的预测具有重要的科学意义。

地震是怎么监测的

根据所认识的地震发生规律，用科学方法对未来地震发生的时间、地点和强度作预先的估计。地震预报则是在具备一定可靠程度的前提下将地震预测的意见向公众宣布。有实用价值的地震预报必须同时报出时间、地点和强度。科学的地震预测是将来实现地震预报的基础。

地震预测是第二次世界大战结束以后开展的探索性研究项目，特别是中、短期或临震前的预测尚处于探索阶段，远远没有到可以实用的程度。一些学者对实现地震预报抱有怀疑，对于用行政手段组织地震预测持保留态度。

地震预测的科学前提是认识地震孕育和发生的物理过程，包括地球介质物理、力学性质的异常变化。但是人类对地震成因和地震发生的规律还知之甚少，主要是因为地震是宏观自然界中大规模的深层的变动过程，不同于实验室中单纯的可控条件下进行的样品试验，其影响因素过于复杂，还可能有人类未知的因素存在。人们所能做的是在地面上观测某些物理量，这种观测通常是不完全的和不完善的。在当代科学技术条件下，人们还不能深入地球内部直接或间接观测深层介质的物理状态 ，因为测量过程本身就将打破原有的状态。而所能观测的物理量异常变化是否与地震的发生真正相关还不能确知 。这就是地震预测研究所以进展缓慢的真实原因。

地震预测研究有3种不同的思路:

①地震地质。地震发生在地壳中上层，故认定地震应属于地质过程。研究已发生的大地震的地质构造特点，应有助于今后判定何处具备发生大地震的地质背景。但有些地震发生前，地质构造往往不甚明朗，震后才发现有某个断层，认为与地震有关。

②地震统计。对过去已发生的地震，运用数理统计方法，从中发现地震发生的规律，特别是时间序列的规律，根据过去以推测未来。此法把地震问题归结为数学问题。因需要对大量地震资料作统计，研究的区域往往过大，所以判定地震的地点有困难，而且外推常常不准确。

③地震前兆。地震是地球介质的破裂，故认定地震应属于物理过程。观测地球物理场各种参量以及地下水等异常变化，可能找到有用的地震前兆 。前兆研究中的最大困难是，观测中常遇到各种天然的和人为的干扰，而所谓的前兆与地震的对应往往也是经验性的。尚未找到一种普遍适用的可靠的前兆。

以上 3种思路都有片面性，都不能独立地解决地震预测问题 。实际采取的是综合的办法，把3种不同思路所得放在一起对比参照，力求对未来的地震活动作出估计。

地震预测是世界难题，第一，地球的不可入性。大家知道上天容易入地难，我们对地下发生的变化，只能通过地表的观测来推测；第二，地震孕律的复杂性。通过专家多年的研究，现在逐渐认识到地震孕育、发生、发展的过程十分复杂，在不同的地理构造环境、不同的时间阶段，不同震级的地震都显示出相当复杂的孕律过程；第三，地震发生的小概率性。大家可能都感觉到，全球每年都有地震发生，有些还是比较大的地震。但是对于一个地区来说，地震发生的重复性时间是很长的，几十年、几百年、上千年，而进行科学研究的话，都有统计样本。而这个样本的获取，在有生之年都非常困难。

由于地震预测作为一个世界性科学难题，全世界都在努力研究地震预测，探索地震预测的有效途径，但就现在来说，不管国内还是国际上，还很难完全准确地预报地震。一次真正的有社会显示度的预报意见必须给出未来地震时间、地点和震级，即时空强三要素，一种实用的预报方法必须具有较高的准确率。

动物对于地震更为敏感，许多动物的某些器官感觉特别灵敏，它能比人类提前知道一些灾害事件的发生，例如海洋中水母能预报风暴，老鼠能事先躲避矿井崩塌或有害气体等等。至于在视觉、听觉、触觉、振动觉，平衡觉器官中，哪些起了主要作用，哪些又起了辅助判断作用，对不同的动物可能有所不同。伴随地震而产生的物理、化学变化（振动、电、磁、气象、水氡含量异常等），往往能使一些动物的某种感觉器官受到刺激而发生异常反应。如一个地区的重力发生变异，某些动物可能能过它的平衡器官感觉到；一种振动异常，某些动物的听觉器官也许能够察觉出来。地震前地下岩层早已在逐日缓慢活动，呈现出蠕动状态，而断层面之间又具有强大的磨擦力，于是有人认为在磨擦的断层面上会产生一种每秒钟仅几次至十多次、低于人的听觉所能感觉到的低频声波。人要在每秒20次以上的声波才能感觉到，而动物则不然。那些感觉十分灵敏的动物，在感触到这种声波时，便会惊恐万状，以致出现冬蛇出洞，鱼跃水面，猪牛跳圈，狗哭狼吼等异常现象。动物异常的种类很多，有大牲畜、家禽、穴居动物、冬眠动物、鱼类等等。动物反常的情形，人们也有几句顺口溜总结得好：

震前动物有预兆，群测群防很重要。

牛羊骡马不进厩，猪不吃食狗乱咬。

鸭不下水岸上闹，鸡飞上树高声叫。

冰天雪地蛇出洞，大鼠叼着小鼠跑。

兔子竖耳蹦又撞，鱼跃水面惶惶跳。

蜜蜂群迁闹轰轰，鸽子惊飞不回巢。

家家户户都观察，发现异常快报告。

除此之外，有些植物在震前也有异常反应，如不适季节的发芽、开花、结果或大面积枯萎与异常繁茂等。

地震的发生机制是什么?

简单地说,地震的原因主要有:地球各个大板块之间互相挤压.另外还有火山喷发引起.

地震分为天然地震

和人工地震两大

类.天然地震主要是构造地震,它是由于地下深处岩石破裂、错动把长期积累起来的能量急剧释放出来,以地震波的形式向四面八方传播出去,到地面引起的房摇地动.构造地震约占地震总数的90%以上.其次是由火山喷发引起的地震,称为火山地震,约占地震总数的7%.此外,某些特殊情况下了也会产生地震,如岩洞崩塌（陷落地震）、大陨石冲击地面（陨石冲击地震）等.

人工地震是由人为活动引起的地震.如工业爆破、地下核爆炸造成的振动；在深井中进行高压注水以及大水库蓄水后增加了地壳的压力,有时也会诱发地震.

地震波发源的地方,叫作震源.震源在地面上的垂直投影,叫作震中.震中到震源的深度叫作震源深度.通常将震源深度小于70公里的叫浅源地震,深度在70-300公里的叫中源地震,深度大于300公里的叫深源地震.破坏性地震一般是浅源地震.如1976年的唐山地震的震源深度为12公里.

地幔物质的热对流.是由地球内部放射性元素衰变产生的能量所驱动的.是地球内部能量释放的外部表现.内部能量释放主要有一下形式：地震,火山,板块运动,地质构造.地震是其中之一.

〔1〕在地球内部有震源,震源向外释放能量（地震波）从而引起一定范围内的振动．

〔2〕其它地质灾害或自然灾害,也可以间接诱发地震．

地幔物质的热对流.是由地球内部放射性元素衰变产生的能量所驱动的.是地球内部能量释放的外部表现.内部能量释放主要有一下形式：地震,火山,板块运动,地质构造.地震是其中之一.

而降水,风,洋流,河流等地表过程都是由地球外部能量即太阳所驱动的.

平煤集团十一矿简介

平顶山煤业集团十一矿一、矿区简介1、地理位置平顶山煤业（集团）有限责任公司十一矿，位于平顶山市西郊香山脚下，距市中心约13公里。气候：平顶山市处于暖温带和亚热带气候交错的边缘地区，具有明显的过渡性特征。气温：年平均气温在15.2-15.8oC之间；与常年平均值相比显著偏高0.6-1.1oC。年极端最低气温为-10.4oC。降水：年降水量819毫米。3、交通条件平煤十一矿交通十分便利。铁路：平煤十一矿拥有矿区专用铁路与京广、焦枝线连接。公路：平煤十一矿与市区相连，即将修筑的平洛高速公路从矿区南侧通过。二、矿区发展1、矿区历史1972年8月十一矿开始动工兴建。1979年元月平煤十一矿简易投产,设计年生产能力60万吨。投产后,安全状况稳定发展,生产规模日益扩大，原煤产量稳步提高。1986年平煤十一矿顺利达产。1995年平煤十一矿开始进行矿井改扩建，煤炭产量稳步提高。1998年平煤十一矿一举扭转长期亏损局面，盈利水平逐步提高，成为平煤集团改革、管理和发展的一面旗帜。按照十一矿的发展战略和规划，该矿于2001年底完成改扩建任务，年生产能力达到120万吨。2002年平煤十一矿矿井生产能力预计达到150万吨，2004年将成为平煤集团的产量和利润大户。平煤十一矿先后荣获中煤总公司特级质量标准化矿井，原煤炭部特级质量标准化矿井、现代化矿井。2、矿区规划平煤十一矿改扩建项目：矿井设计能力由120万吨/年扩建到300万吨/年，新增规模180万吨/年，项目总投资64856.87万元，截至报告期末累计完成投资34042.89万元。 三、矿区现状1、矿区条件平顶山煤业（集团）有限责任公司十一矿是平煤集团的大型骨干矿井之一。现有固定资产3亿元，职工4700多人。 十一矿是平煤集团唯一开采急倾斜煤层的矿井。 井田东西走向长约7公里，倾斜宽约3公里，井田范围23.5平方公里，可采煤5组9层。①储量平煤十一矿煤炭的地质储量2.26亿吨，深部为无限井田、煤炭储量丰富，发展后劲充足。 ②生产能力目前，平煤十一矿矿井设计能力为120万吨/年。2、煤种煤质平煤十一矿主要煤炭品种为：1/3焦混煤、焦煤、块煤，具有低灰低磷低硫的特点。广泛适用于发电、冶金、建材等行业，畅销东南、西南各省份，商品质量和销售服务受到广大用户的广泛好评。主要煤质指标见下表： 一、产品简介和技术指标 煤种质量参数煤种质量参数筛混煤洗混煤发热量Qnet．arMJ/kg 21.6－23.824.3－27.6灰 分Ad% 23－2916－21挥发分 Vdaf%28－3728－37硫 分St．d% 0.50.5水 分Mt% 5－75－7粒 度mm5050二、产品各项认证产品生产许可证煤炭部发编号：G160401011产品质量认证曾连年荣获省级"质量信得过"企业，"重合同守信用"企业称号三、市场销售市场细分：产品畅销东南、西南各省份产品用途：主要用于发电、冶金、建材、化工、陶瓷、供热等营销途径：外运以火车运输为主；地销以汽车运输为主，在十一矿销售科办理手续四、矿区产量2006年平煤十一矿煤炭产量为产量180万吨。