柴金飞等：基于矩张量反演的矿山突水孕育过程 273 根据式(6)计算纯剪切破裂矩张量得出微震事件 列入表4. 破裂方位角（走向p。,倾向δ，滑动角）等震源机制解 表4各微震事件的纯剪切成分破裂方位及破裂类型 Table 4 Pure shear component fracture orientation and fracture type of seismic events 微震事件，n 走向/() 倾向/() 滑动角/（°） Poc/% 破裂类型 震源海滩球 63.2 34.8 117.4 71.1 剪切破裂 57.4 42.7 115.8 56.5 混合破裂 3 61.8 50.8 114.5 28.3 张拉破裂 4 62.4 53.3 112.1 68.8 剪切破裂 5 58.1 62.7 111.4 58.5 混合破裂 6 60.5 59.7 108.6 88.7 剪切破裂 7 58.6 61.3 109.2 74.9 剪切破裂 62.1 57.9 113.5 50.0 混合破裂 3.3突水孕育过程分析 类型 建立矾山磷矿微震监测三维效果图，并将微震事 (2)利用Surpac软件建立矾山磷矿微震监测三维 件显示在三维效果图中（如图2）.根据各微震事件的 效果图，根据各微震事件的空间位置及破裂方位，拟合 空间位置及破裂方位，判断出微震事件均在同一组破 出一组破裂方位角随空间位置变化的岩石破裂面，即 裂面附近，拟合出一组破裂方位角随空间位置变化的 潜在涌水通道. 岩石破裂面，即潜在突水通道. (3)分析监测区域巷道与微震事件的空间位置关 分析监测区域巷道与微震事件的空间位置关系， 系，标定突水危险区域范围，为矿山突水的超前预警预 距离470开采水平巷道最近的微震事件5（震级为 报提供了一种有效的研究方法 0.53级)和微震事件6（震级为0.60级）仅25m左右， 并有进一步延伸至470开采水平巷道而引发突水灾害 参：考文献 的可能.故如图2所示470开采水平巷道为突水危险 区域，矿山应进行重点监测，以判断该破裂面是否继续 [1]Peng S P.Wang J A.Safely Coal Mine on the Confined Aquifer. 发育，必要时应采取巷道加固措施，以防止矿山突水灾 Beijing:China Coal Industry Publishing House,2001 (彭苏萍，王金安.承压水体上安全采煤.北京：煤炭工业出 害的发生 版社，2001) 2] Zhang J C,Zhang YZ,Liu T Q.Rock Mass Permeability and Coal Mine Water Inrush.Beijing:Geological Publishing House, 1997 (张金才，张玉卓，刘天泉.岩体渗流与煤层底板突水.北 京：地质出版社，1997) B] Wu Y Q,Zhang Z Y.Introduction to Rock Mass Hydraulics. 02含水层 Chengdu:Southwest Jiaotong University Press,1995 (忤彦卿，张倬元.岩体水力学导论.成都：西南交通大学出 版社，1995) 突水危险区域 Qian M G,Miao XX,Xu J L,et al.Key Strata Theory in Ground ■破裂面一515水平一470水平一425水平一380水平·微震事件 Control.Beijing:China University of Mining and Technology Press,2000 图2微震事件震源机制 (钱鸣高，缪协兴，徐家林，等.岩层控制的关键层理论.北 Fig.2 Focal mechanism of microseismic events 京：中国矿业大学出版社，2000) 5]Zhao YS,Hu Y Q.Theory and Technology of Coal Mine on the 4结论 Confined Aquifer.Beijing:China Coal Industry Publishing House, 2004 (1)利用河北矾山磷矿具有代表性的八个异常微 (赵阳升，胡耀青.承压水上采煤理论与技术.北京：煤炭工 震事件（震级大于0.5级），引入矩张量反演方法，计 业出版社，2004) 算各微震事件的震源机制解，计算纯剪切破裂成分所 [6]Shi L Q,Han J.Floor Water-nrush Mechanism and Prediction 占比重及其破裂方位角，判别各微震事件的岩石破裂 Beijing:China University of Mining and Technology Press,2004柴金飞等: 基于矩张量反演的矿山突水孕育过程 根据式( 6) 计算纯剪切破裂矩张量得出微震事件 破裂方位角( 走向 φs，倾向 δ，滑动角 λ) 等震源机制解 列入表 4． 表 4 各微震事件的纯剪切成分破裂方位及破裂类型 Table 4 Pure shear component fracture orientation and fracture type of seismic events 微震事件，n 走向/( °) 倾向/( °) 滑动角/( °) PDC /% 破裂类型 震源海滩球 1 63. 2 34. 8 117. 4 71. 1 剪切破裂 2 57. 4 42. 7 115. 8 56. 5 混合破裂 3 61. 8 50. 8 114. 5 28. 3 张拉破裂 4 62. 4 53. 3 112. 1 68. 8 剪切破裂 5 58. 1 62. 7 111. 4 58. 5 混合破裂 6 60. 5 59. 7 108. 6 88. 7 剪切破裂 7 58. 6 61. 3 109. 2 74. 9 剪切破裂 8 62. 1 57. 9 113. 5 50. 0 混合破裂 3. 3 突水孕育过程分析 建立矾山磷矿微震监测三维效果图，并将微震事 件显示在三维效果图中( 如图 2) ． 根据各微震事件的 空间位置及破裂方位，判断出微震事件均在同一组破 裂面附近，拟合出一组破裂方位角随空间位置变化的 岩石破裂面，即潜在突水通道． 分析监测区域巷道与微震事件的空间位置关系， 距离 470 开采水平巷道最近的微震事件 5 ( 震级为 0. 53 级) 和微震事件6 ( 震级为0. 60 级) 仅25 m 左右， 并有进一步延伸至 470 开采水平巷道而引发突水灾害 的可能． 故如图 2 所示 470 开采水平巷道为突水危险 区域，矿山应进行重点监测，以判断该破裂面是否继续 发育，必要时应采取巷道加固措施，以防止矿山突水灾 害的发生． 图 2 微震事件震源机制 Fig． 2 Focal mechanism of microseismic events 4 结论 ( 1) 利用河北矾山磷矿具有代表性的八个异常微 震事件( 震级大于 0. 5 级) ，引入矩张量反演方法，计 算各微震事件的震源机制解，计算纯剪切破裂成分所 占比重及其破裂方位角，判别各微震事件的岩石破裂 类型． ( 2) 利用 Surpac 软件建立矾山磷矿微震监测三维 效果图，根据各微震事件的空间位置及破裂方位，拟合 出一组破裂方位角随空间位置变化的岩石破裂面，即 潜在涌水通道． ( 3) 分析监测区域巷道与微震事件的空间位置关 系，标定突水危险区域范围，为矿山突水的超前预警预 报提供了一种有效的研究方法． 参 考 文 献 ［1］ Peng S P，Wang J A． Safely Coal Mine on the Confined Aquifer． Beijing: China Coal Industry Publishing House，2001 ( 彭苏萍，王金安． 承压水体上安全采煤． 北京: 煤炭工业出 版社，2001) ［2］ Zhang J C，Zhang Y Z，Liu T Q． Ｒock Mass Permeability and Coal Mine Water Inrush． Beijing: Geological Publishing House， 1997 ( 张金才，张玉卓，刘天泉． 岩体渗流与煤层底板突水． 北 京: 地质出版社，1997) ［3］ Wu Y Q，Zhang Z Y． Introduction to Ｒock Mass Hydraulics． Chengdu: Southwest Jiaotong University Press，1995 ( 忤彦卿，张倬元． 岩体水力学导论． 成都: 西南交通大学出 版社，1995) ［4］ Qian M G，Miao X X，Xu J L，et al． Key Strata Theory in Ground Control． Beijing: China University of Mining and Technology Press，2000 ( 钱鸣高，缪协兴，徐家林，等． 岩层控制的关键层理论． 北 京: 中国矿业大学出版社，2000) ［5］ Zhao Y S，Hu Y Q． Theory and Technology of Coal Mine on the Confined Aquifer． Beijing: China Coal Industry Publishing House， 2004 ( 赵阳升，胡耀青． 承压水上采煤理论与技术． 北京: 煤炭工 业出版社，2004) ［6］ Shi L Q，Han J． Floor Water-Inrush Mechanism and Prediction． Beijing: China University of Mining and Technology Press，2004 · 372 ·