随着矿山浅部资源的逐渐枯竭,面向深部开采将成为企业可持续发展的一种必然趋势。在深部开采过程中,必将面临着许多安全问题,而矿山地震则是深部开采所面临的最为严峻的安全问题。为了矿山的可持续发展及井下人员的生命安全,非常有必要加强矿震活动规律及其危险性预测等基础研究。本文结合国家“十五”科技攻关项目和冬瓜山铜矿矿山开采实际,运用定量地震学和统计学方法,深入研究了冬瓜山铜矿地震活动的响应规律,包括矿山地震的时间、空间规律、震级-频度特征、能量-地震矩特征、应力变形规律以及矿山地震活动与开采活动关系等各方面的研究;最后还运用人工神经网络方法对矿震危险性进行了模拟和预测,取得了较为理想的结果。本文主要的研究成果如下:(一)运用统计学和非线性动力学方法对矿震的时间分布规律进行了研究,结果表明:(1)冬瓜山矿震事件大部分发生在每天的01:00—03:00、06:00—08:00、14:00—16:00以及22:00—24:00四个时间段里。(2)震级大于0的事件主要分布在每天的05:00—07:00、13:00—16:00以及22:00—24:00三个时间段,与三班作业时间基本相同,稍微超前于三班作业时间,具有非常明显的前震现象。(3)震级在-2＜M≤-1的事件总数随时间呈逐渐增大趋势。(4)-2≤M＜-1、-1＜M≤0、0＜M≤1三个级别的矿震具有非常好的分形特征,小震级矿震事件比大震级矿震事件的分形特征要明显,前者主要受开采条件的影响,而后者主要受自然地震、地质构造等影响。(二)运用统计学和定量地震学原理对矿震的空间分布规律进行了研究,研究发现:(1)矿区绝大部分矿震事件分布在52线-56线之间的1-14#采场以及沿脉运输巷道和穿脉出矿巷道等其它巷道,分布深度范围为-670m—-850m之间。(2)矿震活动集中区主要位于52线的2、6-10、12#采场,54线的2、6、8、10#采场,以及52、54线采场的出矿进路及其联络道。矿震集中区随开采位置的变化而变化,且各集中区都相互独立。(三)分别对矿震频度-震级分布和能量-地震矩分布进行了统计研究,得出如下结果:(1)频度-震级分布和能量-地震矩分布均存在两种分布模式,并且通过线性拟合得到了其各自分布模式的数学表示式。(2)岩体处于硬化阶段时,矿震事件少,且事件的震级也较小;处于软化阶段时,矿震事件多,且事件的震级也较大。(四)运用定量地震学方法对矿震应力应变进行了研究,得出如下结果:(1)在时间上,矿震应力随开采的推进呈逐渐增大趋势,而矿震变形则变化较小。(2)在空间上,矿震应力集中区主要位于采掘活动区域,并随采掘区域的变化而变化;矿震变形的集中区主要跟采区的空区结构有关,大的空区产生大的变形和应力集中,且主要分布在空区边界一定范围内的岩体。(五)运用统计和数值分析方法对矿震活动与开采活动的关系进行研究之后,得出:(1)累积矿震能量与累积采掘岩石体积有时存在斜率为负的对数线性关系,而矿震事件数则与采掘的岩石体积是成对数线性的正比例关系。(2)较大矿震事件主要发生在采场附近以及大爆破之后的时间内,采场大爆破之后,矿震活动呈现从强到弱再从弱到强的变化过程。(3)爆破药量与矿震活动存在着一定的对数线性关系,采掘爆破药量的多少基本上能反映矿震活动性的强弱性。(六)通过对矿震各项诱导因素的统计分析,运用人工神经网络方法对多因素诱导的矿震的危险性进行了模拟预测,预测结果表明:矿震危险性受爆破药量、岩爆倾向性、自然地震和过去岩体释放的能量的影响非常大,而受开采深度、空区体积和岩层强度比的影响较小。BP神经网络用于模拟预测多因素影响的矿震危险性来说,是一种非常准确而快捷的预测手段。