矿震与地震有什么区别？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-09-29 14:55 标签： 煤矿怕地震吗

曹妃甸地震台网天然地震与爆破波形记录特征

中国河北 063021 唐山地震中心台

基金项目：河北省地震局青年激励项目"曹妃甸测震台网地震波形特征分析"；河北省地震局科技星火计划项目"2015年9月14日昌黎4.2级地震序列及波速比研究"（项目编号：DZ）

作者简介：董祎玮(1990-), 女, 助理工程师, 2014年毕业于河北联合大学, 主要从事地震监测工作

摘要：统计曹妃甸地震台网成立以来记录的地震波形资料，对比天然地震和化学爆炸、矿爆的波形，发现天然地震与爆破震相特征在P波初动、周期、波形衰减及振幅等方面有很大不同，并对波形进行频谱分析，进一步识别天然地震及爆破。

震相分析是微观地震学的核心工作，是提取数据的主要手段()。震相在到时、波形、振幅、周期和质点运动方式等方面具有其自身特征。震相特征取决于震源、传播介质和接收仪器的特性()。在天然地震与人工地震事件分类识别中，如何提取有效的识别震相特征是关键()。天然地震多发生在地壳深处，震源是非对称剪切源；爆破多位于地表附近，爆破源为对称膨胀源。由于天然地震与爆破的震源机制不同，低频段和高频段的表现特征存在明显区别。需要及时识别人工源引发的非天然地震与天然地震信号，避免地震目录混淆，顺利开展地震编目及研究工作()。

曹妃甸地震台网位于渤海湾北部地区，该区属华北季风性暖温带滨海半湿润气候，大陆季风气候显著。春季干旱少雨；夏季多偏南风，炎热潮湿；秋季天气晴朗，昼暖夜凉；冬季盛行西北风，寒冷少雪()。渤海湾北部地区地形较为平坦，地貌类型单一，基底构造较复杂，附近构造主要有西南庄断裂、高柳断裂、柏各庄断裂、渤中断裂、唐山断裂等，新构造运动强烈，地震活动频繁，曾发生1888年7.5级地震和1969年7.4级地震。唐山市矿产资源丰富，是进行各种矿产资源开采的主要地区之一，曹妃甸地震台网日常记录中包含许多人工爆破信号，如2015年8月12日天津滨海化学爆炸信号即被接收。对天然地震与爆破进行对比分析并做频谱分析处理，可以快速准确地判断识别各类地震事件，提高地震速报的准确性，为天然地震监测和短临预报提供基础研究素材，进而为研究地震发生机制奠定基础。

曹妃甸地震台网始建于2010年，为河北省地震安全工程项目——曹妃甸近海海域地震观测台网建设工程，隶属于河北省地震局，2013年建成投入运行，主要负责环渤海地区地震活动观测，下辖南堡、甸头、月岛地震台3个子台，并通过网络实时接收临近地区34个地震台站波形数据()。

截取曹妃甸地震台网监测的0.8—4.2级天然地震及典型人工爆破波形进行分析，并对2015年8月12日天津爆炸、2015年9月14日河北昌黎4.2级地震及2015年10月5日河北迁安矿爆3个典型事件行重点分析，对比波形特征，并通过Matlab软件进行傅里叶变换，从而进一步识别天然地震与爆破信号，总结爆破波形判断依据。

天然地震是地球内部活动引发的地震，主要指地下岩石受应力超出其弹性限度时，沿地质断层发生突然滑动而产生的构造地震。天然地震振动时间较长，多为几秒至几十秒，震源深度较深，一般几千米至几百千米，其波形成分复杂，具有衰减慢、波及面积大等特点。爆破是人工源，瞬间发生，作用时间短，震源体积小，振动时间短，其优势周期比天然地震小()，主要由采矿等工程活动引发，一般发生在近地表至地下3 km范围内介质密度相对较低的地表岩层。统计2014年以来曹妃甸测震台网记录的天然地震和爆破，具体数据见。

由可知，曹妃甸测震台网几乎每天接收到爆破信号，一般集中在12时—18时，多发生在煤矿集中的河北迁西、迁安等地；而天然地震的发生时间是随机的，多发生在靠近断裂带的河北滦县等地。

由可见，天然地震P波初动方向不确定。这是因为，地震由岩石破裂或错动造成，产生的压缩波和膨胀波有象限分布()。与爆破相比，天然地震的衰减时间一般较慢，持续时间较长。以2015年9月14日昌黎4.2级地震为例，分析天然地震记录波形特征。曹妃甸地震台接收到的该地震波形见，使用MSDP软件观察波形特征，可知此次昌黎地震P波初动向下，开始时振幅较小，周期较小，S波到达后，振幅变大，周期变大，变化较为显著；P波、S波到达时间有一定间隔，且面波不发育、衰减慢，地震波形呈纺锤型。

由于爆破是膨胀源，产生的压缩波无象限分布()。从可知，爆破波形P波初动方向向上。爆破发生在地表，主要在地表浅层传播，能量损失较大，与天然地震相比，爆破的衰减时间一般较快。以2015年8月12日天津滨海新区爆炸波形及2016年10月5日河北迁安矿爆波形()为例，分析爆破波形特征。

由可知，爆破波形P头较大，在垂直方向初动向上，且形状尖锐，P波振幅较大，周期较长，S波振幅相对较小，体波为瞬时脉冲型记录，头部发育，且地震台网波形记录中均可观测到明显的面波。

3 频谱特征分析 3.1 快速傅里叶变换

快速傅里叶变换方法是重要的数字信号处理方法之一，属于一种特殊线性积分变化，能够将难以直接分析处理的振动信号转化易于理解的频域信号，从而较为准确地表述该振动信号的频率特征。非周期性连续时间信号x(t)的傅里叶变换公式为

式中，X为信号x(t)的连续频谱，但在实际控制系统中只能得到连续信号x(t)的离散采样值x(n)，此时需要利用离散信号x(n)计算x(t)的频谱。设有限长离散信号x(n)的DFT定义为

式中，x(n)为有限时间序列，N为有限时间序列采样点数，X(k)为x(n)的傅里叶变换()，WN= e-2jπ/N。

将2015年9月14日昌黎地震及天津滨海爆炸和迁安矿爆波形进行频谱分析，见和。由可见，天然地震波形振幅较大，优势频率域相对较宽，多集中在0—20 Hz，而在的爆破幅频曲线中，发现爆破波形振幅较小，优势频率域明显较窄，多集中在0—5 Hz。此规律可以作为天然地震与爆破的区别方法之一。

综上所述，可知爆破与天然地震判断的依据有：① 天然地震P波的初动方向不确定，而爆破记录波形P波初动向上，且天然地震持续时间长；② 爆破初动波形强而尖锐，P波振幅较大，周期较长，且振幅较S波大，而天然地震P波振幅则比S波小；③ 从频谱分析上看，4.0级以上天然地震振幅远高于爆破，其释放能量比爆破高得多；④ 爆破的高频成分能量衰减较快，优势频率域集中在较窄频段；而天然地震高频能量衰减较慢，且频率较为丰富，优势频率域较宽；⑤ 时间及地点可作为环渤海地区爆破与天然地震的辅助判据之一，这是因为，爆破多发生在固定时间和地点，且数量有限，而地震由地球内部活动引发，时间地点不确定。

通过对曹妃甸地震台网记录的爆破与天然地震数字化资料进行分析，得出一种普遍适用且简单高效的判断依据，有利于减轻环渤海地区地震灾害影响，为京津冀防震减灾工作提供政策依据，从而更加有效地保障国家和人民生命财产安全。当然，并非所有地震或爆破事件具备上述典型特征，需经多台站、多途径综合判别分析()。本文收集的地震事件资料有限，对判定天然地震与爆破性质尚有诸多不足，如：未进行地震与爆破的拐角频率分布、顶峰频率分布及卓越周期统计，在今后研究中将逐步完善。

靳玉贞, 林木金, 范晓瑜, 等. 山西地区爆破、塌陷(矿震)特殊地震动特征识别[J].
牟剑英, 韦峰, 谢夜玉, 等. 南丹大厂矿区人工爆破与天然地震的判定研究[J].
万永革. 数字信号处理的Matlab实现[M]. 北京: 科学出版社, .
王婷婷, 边银菊. 识别天然地震和人工爆破的判据选择[J].
许玉红, 陈建军, 李兴坚, 等. PDIF震相在嘉峪关地震台的记录特征分析[J].
闫俊岗, 宋克书, 李守勇, 等. 地震波形记录特征分析[J].
赵建明, 任佳, 符泽宇, 等. 曹妃甸地震台电磁扰动异常分析[J].
赵荣国. 震相分析是地震科学的心脏[J].
郑培玲. 平顶山地区爆破识别判据分析[J].
郑秀芬, 傅瑀, 许绍燮. 地震记录中小爆破的识别与判据研究[J].

中国地震台网正式测定：08月19日09时42分在辽宁抚顺市新抚区(矿震)（北纬41.87度，东经123.95度）发生3.0级地震。

注：矿震是由于地下开采活动引起采空区上面的性质不同的层状岩层有规律性的弯曲、离层、断裂下沉过程中，岩层内部储存的弹性能释放现象，瞬间释放能量的大小会让人们产生不同感受的震感，这种现象统称为“矿震”。矿震发生在采空区及地表之间的岩层中，震源在地表浅部（小于2公里），释放的能量波及范围小，属于采场影响范围内的局部轻微震动，也叫微震或“微地震”。

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