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摘要
矿震是深部矿井开采必然出现的动力现象，针对鄂尔多斯矿区白垩系巨厚覆岩临空采动强矿震频发的现状，本文采用地面离层探测、地表岩移监测等技术，结合Reissner厚板理论与相对矩张量反演方法，分析了工作面临空采动下白垩系巨厚覆岩破断运移特征，研究了工作面实体煤阶段向临空回采阶段过渡区域频发矿震震源破裂模式的演化规律，揭示了白垩系巨厚覆岩深部煤层临空采动强矿震孕育发生机理。结果表明：综放工作面实体煤回采阶段，白垩系巨厚覆岩无明显裂隙产生，地表沉降稳定，沉降量最大为0.23m左右；临空回采阶段，裂隙发育高度最大至煤层上方444.8m处白垩系巨厚覆岩，强矿震震源处地表总是最先达到最大沉降，强矿震发生前地表最大沉降量快速增加，较近期监测最大沉降量增大超60%，表明白垩系巨厚覆岩破断运动为强矿震动力源，强矿震扰动作用下，巨厚覆岩失稳引起地表再次快速沉降。白垩系巨厚覆岩初次破断步距为307.7m，与工作面实际推进度基本吻合，佐证了强矿震由白垩系巨厚覆岩初次破断诱发；巨厚覆岩破断厚度增大，其初次破断步距增幅逐渐变缓；工作面面长增大，巨厚覆岩初次破断步距线性增长，巨厚覆岩初次破断形式由横“O-X”形转变为竖“O-X”形。临空采动下，白垩系巨厚覆岩下岩层逐级向上破断，岩层自下而上破断诱发矿震震源主导破裂模式由压缩、剪切破裂向压缩、张拉破裂转变；随着临空工作面采空范围进一步增大，裂隙扩展至白垩系巨厚覆岩后，不稳定巨厚覆岩张拉破断是诱发“8.20”强矿震的根本原因。研究结论可为深部矿井巨厚覆岩临空采动强矿震的防控提供参考。
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单位中国矿业大学（北京）; 煤炭资源与安全开采国家重点实验室; 中国矿业大学
