煤田地质与勘探

作者：窦林名, 曹安业, 杨耀, 贺虎, 杨垚鑫, 白贤栖, 顾倩悦, 李松徽, 付相超, 顾颖诗, 吴震, 张帝,

关键词：巨厚覆岩, 矿震孕育, 破裂机制, 应力反演, 触发机制,

目的深部开采巨厚覆岩破断导致引起地表震感的矿震频发，已成为制约矿区高效生产的最严峻难题，亟待改变矿区巨厚覆岩矿震频度高、防控难现状。方法以内蒙古自治区鄂尔多斯呼吉尔特矿区某邻空综采工作面频发巨厚覆岩矿震为研究对象，应用厚板理论分析巨厚覆岩结构破断演化规律，提取矿震波形主成分并采用矩张量反演方法定量研究矿震震源破裂机制，基于张拉、压缩及混合破裂震源主应力作用方式修正应力反演模型，改进应力反演算法，分析矿震震源孕育破裂特征及应力场演化规律，定量解析矿震应力触发机制。结果和结论结果表明，巨厚覆岩破断运移为矿震孕育触发的动力、能量源；主成分分析方法可快速提取因采矿环境干扰波形的主成分，为矩张量求解提供优质反演数据；修正后应力反演算法能够满足采动诱发非剪切破裂震源应力反演需求，实现对典型张拉、压缩等非剪切破裂矿震震源应力场反演；工作面邻空回采期间，顶板逐层向上与侧向采空区联动破断，采空区影响使得孕震期间顶板活动性增强，巨厚覆岩断裂特征整体呈显著张拉状态；矿震孕育过程中主应力作用方位基本一致，应力形因子分别为0.66、0.71和0.30，覆岩应力分布由单轴挤压转变为挤压张拉状态，最大主应力单轴挤压作用导致巨厚覆岩瞬时断裂释放大量弹性能是诱发“2·6”和“10·30”矿震的主要原因，工作面邻更大范围采空区开采，最大、最小主应力挤压张拉协同作用将可能诱发更大能级矿震。研究结论可为矿区及周边因矿震问题限制高效生产的矿井从源头调控降载减震提供理论支撑。

来源：2024年第10期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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