白賢棲 ，曹安業(yè),2,3 ，楊 耀 ，王常彬 ，劉耀琪 ，趙迎春 ，郭文豪 ，顧穎詩 ，吳 震

（1.中國礦業(yè)大學 礦業(yè)工程學院, 江蘇 徐州 221116；2.中國礦業(yè)大學 江蘇省礦山地震監(jiān)測工程實驗室, 江蘇 徐州 221116；3.徐州物碩信息技術有限公司, 江蘇 徐州 221116；4.中國礦業(yè)大學 煤炭資源與安全開采國家重點實驗室, 江蘇 徐州 221116；5.內蒙古昊盛煤業(yè)有限公司, 內蒙古 鄂爾多斯 017000）

0 引 言

煤炭地下開采將引起上覆巖層的移動、破壞，最終可能造成地面沉降、地下水泄流、礦壓顯現(xiàn)等一系列礦山安全問題[1]。礦震是礦山壓力顯現(xiàn)的一種特殊形式，通常伴隨著彈性能快速釋放，并以震動波的形式向外傳遞[2]。強礦震活動不僅易誘發(fā)井下沖擊地壓，還可能造成地表晃動、塌陷、地面建筑物損傷等災害[3]。我國已有超過120 多處礦井有發(fā)生強礦震的相關報道，尤其是近年來鄂爾多斯礦區(qū)隨著開采面積增大，強礦震現(xiàn)象越發(fā)頻繁[4]。2021 年來，鄂爾多斯某礦就發(fā)生了5 次2.0 級以上的強礦震事件，造成礦井停產(chǎn)，限產(chǎn)總計290 余天，嚴重影響了礦井的正常生產(chǎn)秩序。

鄂爾多斯礦區(qū)侏羅紀煤層厚度較大，常采用綜合放頂煤工藝回采；并且覆巖中常見巨厚白堊系層狀砂巖組，該砂巖層組距離煤層較遠、層厚較大、整體性較好，工作面回采后地表下沉偏小，形成的覆巖結構跨度較大[5]，當采空區(qū)面積較大時該巨厚覆巖發(fā)生破斷、滑移容易誘發(fā)“巨厚覆巖型礦震”[6]。因此，深入研究鄂爾多斯礦區(qū)頂板巖層結構與覆巖運移規(guī)律，對于揭示巨厚覆巖型礦震觸發(fā)機制具有重要的意義。

然而，采動巖層運移規(guī)律是一個非常復雜的“黑箱”問題，至今仍難以準確判識巖層運移規(guī)律[7]。在理論研究方面，國內外學者針對巖層移動特征提出了多種假說和理論，有代表性的有壓力拱假說、懸臂梁假說、鉸接巖塊假說、關鍵層理論、砌體梁理論以及彈性薄板理論等[8]，其中錢鳴高[9]提出的關鍵層理論，將煤層至關鍵層的巖層運動進行統(tǒng)一研究，為研究煤礦采動覆巖結構的形成與失穩(wěn)提供了理論依據(jù)?，F(xiàn)場監(jiān)測方面，錢鳴高等[10]采用鉆孔深基點監(jiān)測方法對下煤層開采后頂板巖層內部移動規(guī)律開展了研究；張海峰等[11]采用空間地震探測技術、地面鉆孔窺視技術、地表沉降監(jiān)測技術等綜合分析了綜放工作面覆巖變形和破壞規(guī)律；于斌等[12]采用地表沉陷-覆巖運移-井下礦壓的“三位一體”聯(lián)動觀測，研究了堅硬頂板特厚煤層開采大空間遠、近場巖層失穩(wěn)破斷特征；鞠金峰等[13]采用地面鉆孔原位監(jiān)測方法，開展了深井大采高條件下覆巖內部移動規(guī)律研究；以上研究對揭示采動巖移問題提供了較為實用的技術手段。

針對采動覆巖活動誘發(fā)礦震問題，姜福興等[14]和成云海等[15]對堅硬厚覆巖的空間結構進行了研究，揭示了高能量礦震事件與巖層運動間的關系；曹安業(yè)等[16]通過研究采動煤巖破裂模式得到厚硬巖層剪切破斷、滑移失穩(wěn)更易誘發(fā)強礦震；竇林名等[17]結合現(xiàn)場微震監(jiān)測數(shù)據(jù)研究了采動覆巖空間結構OXF-T 演化規(guī)律，得到主關鍵層破斷期間大震動發(fā)生密度增加；王樹立等[18]研究了高位巨厚紅層砂巖破斷及其動力響應特征，發(fā)現(xiàn)高能量礦震事件主要由紅層損傷引起。

綜上可知，堅硬厚巖層的破斷、滑移容易誘發(fā)高能量礦震，但高位巖層的內部活動規(guī)律難以獲取，并且針對厚硬頂板大多以薄板理論研究其運動規(guī)律及動力響應，如何準確揭示高位巨厚覆巖的內部活動規(guī)律與演化過程是高位“巨厚覆巖型礦震”防控的基礎。因此，以鄂爾多斯某礦221上08 綜放工作面開采過程中發(fā)生的3 次強礦震事件為研究背景，基于符拉索夫厚板理論，結合地面探測孔、地表沉降以及微震監(jiān)測技術，對綜放開采巨厚覆巖結構內部活動規(guī)律及高位覆巖運動誘發(fā)礦震機制進行了研究，以期為高位“巨厚覆巖型礦震”災害的預防與治理提供理論支撐。

1 工程背景

鄂爾多斯某礦井田面積約70.64 m2，核定生產(chǎn)能力8.0 Mt/a。礦井221 盤區(qū)南翼工作面開采2-2 煤層（2-2上與2-2中煤層合層），煤層平均厚度為9.26 m，采用綜合放頂煤工藝。2-2 煤層為近水平煤層，地質構造相對簡單，埋深為640～711 m。221 盤區(qū)南翼開采順序為221上06A→221上08 工作面，其中221上06A工作面寬度為290 m，推進長度約1 120 m，工作面于2017 年9 月開始回采，2019 年10 月回采結束；221上08 工作面寬度為290 m，2019 年12 月開始回采，2021 年4 月回采至221上06A 開切眼位置，截至2021-12-20，221上08 工作面已通過221上06A 開切眼398.2 m。兩采空區(qū)之間留設5 m 的窄煤柱，礦井安裝有SOS 微震監(jiān)測系統(tǒng)，工作面及微震監(jiān)測臺站布置如圖1 所示。

圖1 221上08 工作面及礦震發(fā)生位置Fig.1 Location of longwall and mine earthquake in the 221上08 working face

221上08 工作面頂板巖層結構如圖2 所示，自上而下依次為第四系Q4（湖泊相沉積層、沖洪積層和風積層，層厚0～50 m）；白堊系下統(tǒng)志丹群K1（2-2 煤層上方300 m 左右，層厚250～350 m，中粒砂巖、細粒砂巖互層）；侏羅系中統(tǒng)安定直羅組J2（煤層上方0～300 m 范圍，砂質泥巖、砂巖層互層）；侏羅系中下統(tǒng)延安組J1-2y（砂巖、砂質泥巖和煤層，含煤地層）。根據(jù)現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，2-2上煤層及頂板巖層的主要物理力學參數(shù)見表1，其中細粒砂巖、中粒砂巖的物理力學性質相近；經(jīng)鑒定2-2上煤層及頂?shù)装寰哂腥鯖_擊傾向性，工作面評價具有中等沖擊危險性。

圖2 221上08 工作面頂板巖層結構示意Fig.2 Schematic of the strata structure in the 221Upper 08 working face

表1 221 采區(qū)覆巖主要物理力學參數(shù)Table 1 Main physical and mechanical parameters of the overlying strata in 221 mining area

隨著開采面積的不斷增加，221上08 工作面自2021 年以來發(fā)生多次強礦震事件，雖未造成井下采掘空間的破壞，但導致地面有輕微震感，社會影響劇烈，嚴重制約了礦井的正常生產(chǎn)秩序。截至2021-12-20，內蒙古自治區(qū)地震局共監(jiān)測221上08 工作面發(fā)生3 次地震震級2.0 級以上的強礦震；同時，SOS 微震監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測的強礦震波形如圖3 所示，強礦震具體發(fā)生情況見表2。

圖3 221上08 工作面強礦震波形Fig.3 Mine earthquakes wave diagram in the 221Upper 08 working face

表2 221上08 工作面強礦震發(fā)生情況Table 2 Occurrence of mine earthquakes in the 221Upper 08 working face

S 波與P 波的能量比，是快速判別礦震震源破裂類型的一個重要標志，ES/EP較小時（ES/EP＜40）礦震震源的破裂模式以張拉破裂為主[19]。221上08 工作面3 次強礦震的ES/EP均在10 左右，根據(jù)Gibowicz等[20]研究表明，這3 次強礦震均與采空區(qū)頂板的張拉斷裂、冒落等破裂活動有關。

2 巨厚覆巖結構演化監(jiān)測情況

2.1 巨厚覆巖結構內部巖移監(jiān)測

為對221上08 工作面開采期間覆巖內部巖移情況進行有效監(jiān)測，在221上08 工作面對應的地表布置了3 個地面直通式離層探測孔（也作離層水導流孔使用），其中A 號、B 號探測孔位于221上08 工作面實體煤回采段，井下位置分別處于221上08 工作面中心線上距開切眼305 m、750 m 處；C 號探測孔221上08 工作面鄰空回采段，距221上06A 面開切眼260 m。探測孔A 號共鉆進540.9 m，終孔位于2-2煤頂板以上105.6 m；探測孔B 號共鉆進555.5 m，終孔位于2-2 煤頂板以上93.8 m；探測孔C 號共鉆進567.2 m，終孔位于2-2 煤頂板以上84.9 m。工作面涌水量與工作面進尺關系如圖4 所示。

圖4 221上08 工作面涌水量與進尺關系Fig.4 Diagram of relation between water inflow and stoping speed of the 221Upper 08 working face

工作面涌水量主要有3 個劇烈增加的階段，依次在推過A 號、B 號、C 號3 個探測孔附近，表明工作面推過探測孔后，采空區(qū)頂板破斷，離層導流孔中的水涌入采空區(qū)，增加了工作面的涌水量[21]。工作面實體煤回采階段，涌水量較少，過A 號探測孔約16.2 m 時工作面涌水量劇增，過A 號孔101.0 m 時工作面涌水量處于平穩(wěn)階段，維持在355 m3/h 左右；工作面推過B 號探測孔40.0 m 時工作面涌水量再次急劇增加，推過B 號孔約160.0 m 時工作面涌水量維持在600 m3/h 左右。工作面鄰空回采階段，涌水量較大，特別是工作面過C 號探測孔71.4 m 時工作面涌水量快速增加。

同時，煤礦對A 號、B 號、C 號3 個探測孔進行了電視成像窺視。A 號探測孔白堊系砂巖組厚度為323.9 m，距煤層309.0 m；B 號鉆孔探測孔白堊系砂巖組厚度為301.1 m，距煤層326.9 m；C 號探測孔白堊系砂巖組厚度為324.6 m，距煤層309.9 m。工作面推過A 號探測孔后，在距煤層308.5 m 處（白堊系巖層下方）開始出現(xiàn)裂縫；推過B 號探測孔后，在距煤層326.5 m 處（白堊系巖層下方）開始出現(xiàn)裂縫；推過C 號探測孔后，裂縫擴展至煤層上方444.8 m 處（白堊系巖層內），具體窺視情況如圖5 所示。

圖5 221上08 工作面鉆孔窺視情況Fig.5 Surface borehole sight imaging of the 221Upper 08 working face

2.2 巨厚覆巖結構地表沉降監(jiān)測

煤礦在221上08 工作面對應的地表布置了地表巖移監(jiān)測線。221上08 工作面回采期間地表沉降等值線如圖6 所示（2021-12-20 觀測），工作面實體煤回采階段地表下沉量較小，并且維持在一個穩(wěn)定值；工作面進入鄰空回采階段地表下沉量急劇增加，最大下沉量達到了0.8 m 以上。

圖6 221上08 工作面地表下沉等值線（2021-12-20）Fig.6 Surface subsidence contour map of the 221Upper 08 working face （2021-12-20）

221上08 工作面回采各時間段走向線H 對應的地表沉降情況如圖7 所示。實體煤回采階段，隨工作面推進，地表下沉量逐漸增大，當工作面推采約1 300 m時，地表下沉量達到穩(wěn)定值，維持在0.18 m 左右，繼續(xù)下沉的趨勢較?。唤Y合覆巖內部巖移觀測，工作面推過A 號、B 號探測孔時白堊系巨厚覆巖內無裂隙產(chǎn)生。表明實體煤段工作面寬度較小，隨工作面的推進白堊系巨厚覆巖層沒有發(fā)生破斷，巨厚覆巖處于彎曲下沉的狀態(tài)，具有形成離層結構的條件。

圖7 221上08 工作面走向線H 的地表下沉情況Fig.7 Surface subsidence of strike line H of the 221Upper 08 working face

鄰空回采階段地表下沉量變化明顯，工作面推采約2 100 m 時距開切眼1 900～2 000 m 范圍的地表開始出現(xiàn)相對抬升現(xiàn)象，之后隨工作面繼續(xù)推進抬升效應逐漸增加；當工作面推采約2 200 m 后距開切眼2 000 m 的區(qū)域地表沉降量呈臺階式迅速增加，巨厚覆巖層活動性增強[7]；同時2021-08-08～2021-09-08 日地表沉降量急劇增加，發(fā)生“8·20”礦震后，工作面停產(chǎn)期間，地表沉降量繼續(xù)由0.41 m 增加至0.47 m。表明在實體煤段巨厚覆巖結構處于彎曲下沉階段，頂板結構儲存大量彈性能，當鄰空側巨厚覆巖結構破斷滑移后，實體煤段巨厚覆巖結構儲存大量彈性能開始釋放，頂板承載減小，此時地表開始出現(xiàn)相對抬升的趨勢；同時，巨厚覆巖結構在實體煤段與鄰空段交界位置發(fā)生了破斷滑移，地表沉降處于臺階式下沉的狀態(tài)；巨厚覆巖結構發(fā)生初次破斷后，頂板結構進行調整，地表沉降繼續(xù)增加。

2.3 巨厚覆巖結構破斷特征

221上08 工作面頂板破斷情況見表3，實體煤回采段，工作面推過A 號鉆孔16.2 m 時頂板垮落擴展至鉆孔底部位置，頂板破裂角較大，這也解釋了工作面隨采隨冒的特征；之后由于高位頂板結構具有一定的支撐作用，頂板破斷至白堊系砂巖層下方，頂板破裂角逐漸減小至72°。推過B 號鉆孔時頂板破裂角有所減小，這是因為在此期間工作面回采速度較大（過B 號孔時回采速度平均為8 m/d，過A 號探測孔平均為4 m/d），頂板巖層結構還存于調整階段，頂板垮落存在一定的滯后性，因此該階段頂板破斷角較小[22]。

表3 221上08 工作面頂板破斷角分布情況Table 3 Distribution of roof rupture Angle of the 221Upper 08 working face

鄰空回采階段，工作面推過C 號探測孔71.4 m時，涌水量開始增加，頂板破裂高度達到頂板以上309.9 m 處；推過鉆孔133 m 時巨厚覆巖層產(chǎn)生裂隙，并在孔深207.3 m 處套管斷開，此時頂板破裂高度達到頂板以上444.8 m 處，頂板破裂角相對實體煤回采階段有所增加，巨厚覆巖層以下頂板破斷角增加至77°。結合221上08 工作面回采期間地表沉降情況可得，綜放開采頂板結構破斷特征如圖8 所示。

圖8 綜放開采頂板結構破斷剖面特征圖Fig.8 Fracture characteristics of roof structure section in fully-mechanized caving mining

3 巨厚覆巖結構演化規(guī)律

3.1 巨厚覆巖初次破斷條件

誘發(fā)礦震的巖層運動范圍往往超過常規(guī)礦山壓力的研究范疇，主要體現(xiàn)在相鄰采空區(qū)覆巖結構的失穩(wěn)、大范圍采空區(qū)高位巨厚覆巖層的斷裂。根據(jù)板的相關理論，當覆巖厚度與工作面長度之比大于1/5 時，應結合實際情況采用厚板理論求解[18]。根據(jù)符拉索夫厚板理論[23]，矩形厚板的彎距可表示為：

其中：D為厚板的抗彎剛度，D=Eh3/12(1-μ2)；ψx、ψy分別為x、y兩個常數(shù)截面的轉角；μ為巖石的泊松比；w為板的擾度；E為板彈性模量；h為板厚度。巨厚覆巖結構在破斷前，處于四邊固支條件下，其邊界條件為：

其中：a為厚板的長度；b為厚板的寬度。根據(jù)邊界條件，轉角、擾度、載荷均可展開為雙三角函數(shù)[25]，同時Mx和My在結構上具有良好的輪換性，且Mx、My均在x=a/2 和y=b/2 處有最大值。因此，令Mmax=Mx,max，將邊界條件代入式(1)可得：

式中：G為剪切變形模量；q為覆巖上覆載荷。

厚板下表面的最大拉應力為：

在頂板彎曲過程中，當最大拉應力達到極限抗拉強度后，巨厚巖層發(fā)生破斷，即：

當厚板無限長時（b→+∞），可得到厚板的極限破斷步距：

同時，當厚板a=b時，頂板發(fā)生正“O-X”破斷：

針對221上08 工作面，白堊系巨厚砂巖層距煤層約300 m，層厚最小為250 m，上覆載荷按埋深50 m的等效載荷計算，巖層的泊松比為0.22，抗拉強度2.62 MPa，可得白堊系巨厚砂巖組的破斷極限破斷步距為185.8 m，當a=b=336.5 m 時發(fā)生正“O-X”破斷。因此，巨厚覆巖懸露寬度b和覆巖破斷步距a之間的關系如圖9 所示。

圖9 巨厚覆巖結構演化Fig.9 Structural evolution of extremely thick strata

同時，工作面推進過程中，覆巖由下而上逐漸產(chǎn)生破斷運動，在朝向采空區(qū)內逐漸形成巖層垮落角。因此，覆巖的懸露尺度并不等于工作面的推進長度及工作面寬度，兩者需滿足：

式中：Lx為工作面推進長度；Ly為采空區(qū)寬度；hi為巨厚覆巖距煤層距離；β為巖層垮落角。其中，巖層垮落角需根據(jù)礦井覆巖實際垮落情況進行確定。

3.2 巨厚覆巖周期破斷條件

巨厚覆巖頂板在發(fā)生初次破斷后，隨著工作面繼續(xù)向前推進，覆巖結構將再次發(fā)生周期破斷。同時，巨厚覆巖發(fā)生初次破斷后，由于煤層厚度較大破斷回轉量增加，巨厚覆巖層逐漸形成“懸臂梁”結構[24]。因此，覆巖周期破斷步距常按照懸臂梁結構確定[8]，根據(jù)材料力學公式：

式中：σ為覆巖的極限抗拉強度σt；J為梁的中性軸斷面矩，J=h3/12；Y為h/2（h為巖層厚度）；M為懸臂梁截面上的彎矩，M=-q(L-x)2/2，其最大彎矩為Mmax=qL2/2，則懸臂梁的極限跨距L為：

將221上08 工作面頂板巖層物理力學參數(shù)代入式(11)，得到白堊系巨厚砂巖組的周期破斷步距最小約為79.0 m，隨巨厚覆巖厚度增加而增加。

3.3 巨厚覆巖結構演化情況

結合221上08 工作面開采頂板結構破斷特征，巨厚覆巖結構演化規(guī)律如圖10 所示。221上08 工作面實體煤段，工作面寬度為290 m，工作面傾向方向頂板垮落角按72°計算，可得白堊系巨厚覆巖結構的懸露寬度b≈105.0 m，巨厚覆巖結構穩(wěn)定不垮落，不具備破斷的幾何條件。

圖10 221上08 工作面巨厚覆巖結構演化規(guī)律Fig.10 Structural evolution of extremely thick strata in the 221Upper 08 working face

221上08 工作面鄰空段，工作面寬度約590 m，頂板垮落角按照77°計算，可得白堊系巨厚覆巖結構的懸露寬度b≈451.5 m，當工作面推進約324.3 m 時，巨厚覆巖結構呈豎“O-X”破斷；當工作面繼續(xù)推進至少約83.7 m 時，白堊系巨厚覆巖結構發(fā)生周期性破斷；并且隨工作面繼續(xù)推進，工作面再次發(fā)生周期性破斷，還可能誘發(fā)強礦震事件。

4 巨厚覆巖破斷能量演化及礦震觸發(fā)機制

4.1 巨厚覆巖結構破斷能量釋放規(guī)律

巨厚覆巖結構破斷過程中，其彈性能的來源主要為頂板彎曲彈性能，根據(jù)懸頂系統(tǒng)貯能模型[3]，得到巨厚覆巖結構破斷釋放的彈性能大小為：

式中：UW1、UW2分別為巨厚覆巖結構初次、周期破斷釋放的彈性能；q為巨厚覆巖自重及其上覆載荷；L1、L2分別為巨厚覆巖結構初次、周期破斷步距；b為巨厚覆巖結構的懸露跨度；E為巨厚覆巖的彈性模量；h為巨厚覆巖厚度。

巨厚覆巖破斷后，釋放的彈性能大多以動能、熱能等形式釋放，地震效率（以震動波的形式釋放能量與釋放的彈性能之比）ψ僅為0.26%～ 3.6%[25]；將巨厚覆巖結構的初次破斷步距185.8 m，周期破斷步距83.7 m 代入式(12)，得到白堊系巨厚覆巖結構初次、周期破斷釋放的彈性能分別為5.52×108J、1.49×108J。地震效率按最小值0.26%計算，則巨厚覆巖結構初次、周期破斷產(chǎn)生的震動波最小能量分別為1.43×106J、3.87×105J；并且巨厚覆巖結構發(fā)生初次破斷后，并不會一次完全釋放能量，當巨厚覆巖在破斷調整過程中，仍會再次釋放能量。

4.2 巨厚覆巖結構破斷能量演化情況

礦井南翼綜放工作面回采期間能量大于1.0×104J 的微震平面定位及頂板結構破斷情況如圖11 所示。綜放實體煤回采階段，工作面寬度為290 m，巨厚覆巖結構穩(wěn)定，不具備破斷的幾何條件，僅出現(xiàn)小于1.0×105J 的微震事件，并且大多積聚在工作面內部，微震平面分布位置與實體煤段地表沉降較大的位置重合度較高。

圖11 221上08 工作面開采震源定位及頂板結構破斷平面圖Fig.11 Microseismic location and fracture plan of roof structure in the 221Upper 08 working face

綜放鄰空回采階段，采空區(qū)寬度為580 m，產(chǎn)生多次能量大于1.0×105J 的微震事件，并且在工作面后方采空區(qū)及側向采空區(qū)內發(fā)生了多次2.0 級以上的強礦震。當工作面推過221上06A 開切眼289.9 m，巨厚覆巖結構發(fā)生豎“O-X”型初次破斷、調整，誘發(fā)了2021-08-20”、“2021-08-29”礦震，且震源位置位于“O-X”型破斷線附近；工作面繼續(xù)推進約100 m，巨厚覆巖結構發(fā)生周期性破斷，誘發(fā)了“2021-12-20”礦震，震源位置同樣位于周期性破斷線附近?；九c理論計算相符。

4.3 巨厚覆巖破斷礦震觸發(fā)機制

綜上，高位巨厚覆巖破斷礦震觸發(fā)機制為：當采空區(qū)面積較小時，頂板破斷高度較小，巨厚覆巖結構懸頂面積較小，達不到垮落的面寬條件，容易形成類似短壁工作面開采或巷道的情形，巨厚覆巖結構穩(wěn)定不發(fā)生破斷；當采空區(qū)面積增加時，隨工作面推進長度增加，巨厚覆巖結構達到極限破斷步距后，開始發(fā)生初次破斷，容易誘發(fā)強礦震事件；巨厚覆巖結構發(fā)生初次破斷后，并不會一次完全釋放能量，仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)，當巨厚覆巖在破斷調整過程中，會再次產(chǎn)生強礦震；隨著工作面繼續(xù)回采，巨厚覆巖結構再次發(fā)生周期性大尺度破裂，仍可能誘發(fā)強礦震事件。

5 結 論

1）采用地面離層水導流孔結合孔內電視成像開展了巨厚覆巖結構內部活動監(jiān)測。實體煤回采階段采空區(qū)面積較小，低位頂板垮落較為迅速，頂板破斷角64°～72°，高位巨厚覆巖結構無明顯裂隙產(chǎn)生；鄰空回采階段，頂板破斷高度向巨厚覆巖層擴展，巨厚覆巖層產(chǎn)生裂隙，巨厚覆巖下頂板破裂角增加至77°。

2）地表沉降數(shù)據(jù)表明，實體煤回采階段，地表下沉量穩(wěn)定在0.18 m 左右，繼續(xù)下沉的趨勢較小；鄰空回采階段，在實體煤段與鄰空段交界位置地表有相對抬升的趨勢，之后在抬升位置交界處地表呈臺階式下沉。

3）基于符拉索夫厚板理論分析了巨厚覆巖結構的破斷機制。鄂爾多斯某礦白堊系巨厚覆巖厚度較大、強度較高，鄰空回采階段工作面推進約324.3 m 時，巨厚覆巖結構具備發(fā)生初次破斷的條件；其周期破斷步距為83.7 m。

4）根據(jù)微震監(jiān)測情況結合關鍵層破斷條件分析了巨厚覆巖破斷觸發(fā)礦震機制。綜放鄰空回采階段，頂板破裂高度逐漸擴展至高位巨厚砂巖組，該巨厚覆巖層發(fā)生豎“O-X”型初次破斷、滑移以及周期性破斷易誘發(fā)強礦震事件。