基于震源機制解析的巨厚覆巖礦震破裂機制

白賢棲 ， 曹安業 ， 劉耀琪 ， 王常彬 ， 楊 旭 ， 趙迎春 ， 楊 耀

(1.中國礦業大學 礦業工程學院, 江蘇 徐州 221116；2.煤炭精細勘探與智能開發全國重點實驗室, 江蘇 徐州 221116；3.中國礦業大學 計算機科學與技術學院, 江蘇 徐州 221116；4.內蒙古昊盛煤業有限公司, 內蒙古 鄂爾多斯 017000)

鄂爾多斯盆地侏羅紀煤層是我國西部煤炭開發重要的主采煤層[1]，其上覆巖層中常見巨厚層狀砂巖組，巨厚覆巖下煤層開采大能量礦震事件頻發，2021年鄂爾多斯礦區先后發生6 次地震震級2.0 級以上的強礦震，嚴重制約了礦井的正常生產[2]。同時，由于煤系地層非均質性強且多變，礦震震源的破裂過程與震動波響應特征難以明晰[3]，如何準確判識大能量礦震的產生機制、破裂面信息、震動波傳播特征等已成為鄂爾多斯礦區安全高效開采的重要難題。因此，深入研究巨厚覆巖下煤層開采礦震源破裂機制，是保障我國西部煤炭資源安全高效開采的重大需求。

針對采礦誘發煤巖體破裂機制的研究，國內外學者做了較多積極的探索，早期GIBOWICZ 等[4]通過研究波蘭煤礦與銅礦的礦震震源機制，發現礦山煤巖破裂與天然地震的震源機制具有一定的相似性，高能級礦震事件主要由斷層面剪切滑移破裂引起；MCGARR 等[5]通過進一步研究采場附近的礦震事件，認為拉伸、內爆等非剪切破裂方式與板狀礦山開采更為密切相關；井廣成等[6]研究了褶皺構造區沖擊地壓震源破裂機制，得到褶皺構造區受水平擠壓應力影響大多表現為張拉破裂；陳棟等[7]基于Brune 模型研究了千秋煤礦礦震震源破裂機制，受斷層滑動影響千秋煤礦典型礦震事件基本均為剪切滑移破裂；WU 等[8]研究了巨厚紅層破斷誘發強礦震機制，發現巨厚紅層剪切、張拉破裂均會誘發強礦震，但剪切滑移破裂更容易誘發地面有震感的強礦震；HE 等[9]研究了厚硬頂板不同位置破斷誘發強礦震機制，得到工作面中部采空區頂板破斷極易發生張拉破裂。上述研究證明了矩張量理論用于礦震破裂機制反演的可能性，但以上僅簡單給出了震源的破裂類型，對于震源破裂過程、破裂面信息等缺乏定量描述。

同時，上述研究均采用絕對矩張量反演方法求解，受震動波傳播介質的影響難以準確求解格林函數，反演精度較低[10]。為了消除過分依賴格林函數的缺點，德國學者DAHM[11]提出了相對矩張量反演方法。MANTHEI 等[12]對比分析了P 波和S 波的絕對矩張量法、相對矩張量法對鹽巖水力壓裂聲發射事件的震源機制反演結果；陳凡[13]提出了適用于煤礦礦震震源機制的相對矩張量反演算法，優化了矩張量反演矩陣的構建；曹安業等[2]等基于相對矩張量反演原理提出以震源群為單位進行震源機制反演計算，并優化了礦震震源破裂類型判識方法。以上研究表明針對煤礦地層條件復雜、微震臺站挪移頻繁等特點，采用相對矩張量反演煤礦震源機制具有反演精度高、計算效率快等優點。

因此，筆者以相對矩張量反演方法為基礎，結合震動波P 波輻射位移場，提出以微震臺站為對象構建反演矩陣進行煤礦礦震震源機制反演，并采用頂板爆破數據，驗證了該方法的適用性。同時，求解了巨厚覆巖下實體煤段與臨空段工作面回采誘發大能量礦震事件的震源機制，定量分析了頂板破裂演化特征與震動波輻射影響方位；基于巨厚覆巖破斷誘發強礦震機制，給出了巨厚覆巖型礦震的防治思路。以期為巨厚覆巖下煤層開采礦震的預測預報、危險性評估以及災害治理等提供參考。

1 工程背景

1.1 巨厚覆巖分布情況

鄂爾多斯某礦位于內蒙古東勝煤田呼吉爾特礦區東南部，礦井從老到新發育有三疊系上統延長組(T3y)、侏羅系中下統延安組(J1-2y)、侏羅系中統直羅組(J2z)、侏羅系中統安定組(J2a)、白堊系下統志丹群(K1zh)和第四系(Q)，其中，含煤地層為侏羅系中下統延安組。通過排查全井田勘探鉆孔資料，發現井田范圍內存在一層距煤層約300 m，層厚為250～350 m 的白堊系砂巖層，該巖層以中砂巖、細砂巖、粉砂巖等厚層砂巖為主，局部夾薄層泥質砂巖，具有單層厚度大、整體性好、層理較發育等特點。礦井白堊系砂巖厚度等值線如圖1 所示。

圖1 鄂爾多斯某礦工作面布置及白堊系巨厚覆巖厚度分布等值線Fig.1 Contour map of working face layout and thickness distribution of Cretaceous extremely thick strata in Ordos Mine

礦井SOS 微震監測系統與工作面布置如圖1 所示，采用南北兩翼開采，其中南翼221上08 工作面開采2-2 煤層，煤層埋深640～660 m，平均厚度9.26 m，采用綜合放頂煤開采，煤層及頂底板均具有弱沖擊傾向性。根據221上08 工作面地表鉆孔探測情況[14]，實體煤段工作面回采時，白堊系巖層完整性較好、無裂隙產生，白堊系巖層下方產生裂隙；臨空段工作面回采時，白堊系巖層內套管斷開，開始產生裂隙。表明工作面進入臨空段回采，隨采空區面積增加，采空區低位巖層不斷破斷，頂板破裂高度逐漸擴展至高位白堊系砂巖層。

1.2 礦震活動情況

221上08 工作面2019 年12 月開始回采，2021 年4 月進入221上06A 采空區段回采，截至2021-12-31，工作面回采期間地表沉降與礦震監測情況如圖2 所示。工作面回采前段四周均為實體煤，地表沉降量較為穩定，維持在0.2 m 左右；工作面進入臨空段回采后，臨空段地表沉降量開始增加，2021-08-19，臨空段地表沉降量增加至0.4 m，開始出現地面有震感的強礦震；隨后臨空段地表沉降量迅速增加，在221上08 采空區后方達到0.9 m。

圖2 221上08 工作面回采期間地表沉降與礦震分布Fig.2 Map of surface subsidence and mine earthquake distribution during mining of 221upper08 working face

同時，礦震分布情況與地表沉降監測重合度較高，實體煤回采階段，均以1×105J 以下的礦震事件為主，在地表沉降最大的區域，礦震分布較為密集；臨空回采階段，大能量礦震分布較實體煤階段更為密集，并且地震臺網開始監測到2.0 級以上的強礦震事件，社會影響劇烈。根據礦震剖面定位圖可知，221上08 工作面回采期間大部分大能量礦震位于工作面垮落帶區域，高位頂板分布較少；但臨空回采階段大能量礦震事件有向高位擴展的趨勢，并且高位巨厚砂巖層破斷，開始出現地面有震感的強礦震。

統計工作面回采期間礦震數據與相對工作面推進位置關系[15]，如圖3 所示。實體煤段工作面回采礦震事件大多位于-160～80 m，其中工作面后方礦震頻次占比57%；臨空段工作面回采礦震事件主要位于-100～60、300～420 m 兩個區間，其中300～420 m的礦震事件大多為頂板爆破誘發，占比約21%，其余位于工作面后方的礦震頻次占比60%。

圖3 工作面相對推進位置礦震統計Fig.3 Microseismic statistics map of relative advance position of working face

221上08 工作面地質構造較為簡單，斷層、褶曲等構造不發育，僅煤層上方存在多層厚層砂巖層，其中白堊系砂巖層累計厚度達250 m 以上。工作面回采期間大能量礦震事件頻發，統計發現大部分礦震事件由采空區后方頂板破斷誘發，同時當工作面進入臨空段回采時，大能量礦震事件更密集，頂板破斷高度向上擴展。因此，工作面回采期間大能量礦震事件與工作面后方采空區頂板破斷、滑移密切相關，但巨厚覆巖下開采頂板破斷誘發大能量礦震事件的破裂機制、破裂面信息等尚不明確。

2 礦震震源破裂機制求解方法

2.1 礦震震源破裂輻射模式

震源破裂的過程較為復雜，但大多數破裂可以描述為震源在平面上的滑動，因此可以用破裂面的走向角、傾向角和沿破裂面的滑動角、拉伸角來描述震源[16]，如圖4 所示。

圖4 震源破裂幾何學Fig.4 Source fault geometry

破裂面方位由正北向順時針測量的走向角φ(0°～360°)和破裂面的傾角θ(0°～90°)確定；破裂面運動方向由上盤相對下盤運動的任意位移矢量?u表示，n為垂直破裂面的標準矢量，d為破裂面的滑動矢量，滑動定義為破裂面沿走向逆時針測量的滑動角λ(-180°～180°)，與滑動矢量至位移矢量夾角的拉伸角γ(0°～90°，0°為純剪切破裂，90°為純張拉破裂)。

破裂面滑動時，破裂面兩側將向相反的方向移動，當破裂面一側向監測臺站移動時，則第一運動為壓縮變形；遠離臺站的一側為張拉變形，這在微震傳感器上分別對應初動向上或向下的運動，如圖5 所示[17]。圖中，破裂面上的2 個箭頭分別表示破裂面的相對滑動方向，同時箭頭也可認為是驅動運動的力，震源力的輻射花樣可用力偶來描述。

圖5 不同方向上相對破裂面的第1 次運動Fig.5 First motion of observed at different directions relative to the fault plane for a strike-slip fault

煤巖體在震源力的作用下將產生2 種變形，分別以2 種不同的波進行傳播，即縱波(P 波)和橫波(S 波，分為垂直剪切橫波SV 波、水平剪切橫波SH 波)，其波速分別為vP和vS。其中P 波振動方向與傳播方向平行，質點產生水平壓縮運動，對煤巖體向外突出影響較大；S 波振動方向與傳播方向垂直，質點產生縱向剪切運動，對煤巖體破碎滑移影響較大。在各向同性、無界、均勻的彈性介質中，遠場位移場由力源f(r,t)產生的位移[18]為

式中，uP、uSV、uSH分別為P 波、SV 波、SH 波的遠場位移；ρ為密度；r為震源與監測點之間的距離；f(t)為礦震的點源作用力；t為時間；rP、rSV、rSH分別為P 波、SV 波、SH 波的遠場項輻射花樣；?、Θ、Φ均為球坐標系統的單位矢量，其中，?為震源與監測點的徑向方向，Θ為正切于子午線方向，Φ為正切于在z方向上無向量分量的平行線，即

當巨厚覆巖結構破斷以水平張拉破裂為主時，主要在x方向產生一對水平拉力，在破裂面為(x，z)平面(走 向 角φ=0°，傾 角θ=90°)，P 波、S 波(uS=的震動位移場輻射花樣如圖6(a)、(b)所示；當巨厚覆巖結構以剪切滑移破裂為主時，主要產生2 對相互正交的雙力偶，以近水平巖層層間滑移為例，P 波、S 波的震動位移場輻射花樣如圖6(c)、(d)所示。

圖6 礦震震源位移場輻射花樣Fig.6 Source displacement field radiation pattern of mine earthquake

不同頂板破裂方向下震動波產生的位移場輻射花樣不同[19]。通過確定震源、臺站位置，判別P 波初動方向及震動波位移振幅，可確定震源破裂類型及破裂面產狀。頂板張拉破裂產生向外壓的壓縮P 波，對應的P 波初動方向均為“+”；頂板剪切滑移破裂產生對稱的壓縮波與膨脹波，對應的P 波初動方向在空間上呈四象限分布(P 波初動方向“+”表示震源位于監測臺站上方、且波形初動方向向上，或震源位于監測臺站下方、且波形初動方向向下；反之則為“-”[20])。

2.2 礦震震源破裂機制求解

礦震主要由高應力環境下煤巖體突然破裂產生，通常采用一個等效力模型來近似描述震源。隨著地震學的發展，雙力偶模型逐漸得到了普遍的認可[21]，該模型用9 組力與力臂方向的組合來表達震源破裂的等效力，這9 項力偶矩構成的集稱為震源的矩張量。同時，該震源等效力所產生的位移則為各個力偶所產生的位移總和，AKI 等[22]研究表明，監測記錄的遠場位移與矩張量之間滿足如下線性關系：

式中，uk(x,t)為t時刻在點x產生的遠場位移；Mij為矩張量分量；,i為格林函數，表示模型介質的單位脈沖響應，描述了介質對震動波傳播效應的影響；s(t)為震源時間函數；* 表示卷積運算。

由于低頻位移振幅的計算無需任何源模型的假設，且振幅是相對平直的常數，其大小正比于震動波標量矩，因此，可采用低頻位移振幅來表征煤巖破裂的遠場位移[23]，計算公式為

式中，SD2、SV2分別為度平方譜和位移平方譜時域積分結果；(f)為考慮自由面影響乘以1/4 的修正速度功率譜；D(f)為對應的位移功率譜；u為監測記錄波形的低頻位移；κ為P 波初動方向，初動方向為“+”取值+1，初動方向為“-”則為-1。

根據格林函數的求解方式不同，可將矩張量求解分為絕對、相對以及混合矩張量反演。相對矩張量反演認為震源群內各震源傳播到同一臺站的線性部分是相同的，通過消除格林函數中的線性部分，以微震臺站為對象構建反演矩陣求解[24]。相對矩張量反演原理為

式中，uij為第i個震源被第j個臺站觀測到的n方向位移，i為震源編號，j為臺站編號，n=1,2,3；Ij、ajk,i分別為格林函數簡化的線性部分和射線權重部分，其中ajR,i由射線的離源角和方位角決定；mRi為震源矩張量分量的線性組合；R為矩張量的6 個主軸方向。

之后，以微震臺站為對象構建G矩陣

式中，Gj為j臺站接收震源所構成的矩張量反演系數矩陣，為ij(ij-1)/2×6i矩陣；Si為震源群內i震源矩張量構成的列矩陣。

根據上述反演方法得到震源等價矩張量矩陣后，為進一步確定震源的破裂成分和破裂特征，需對矩張量矩陣進行分解。相關研究表明，矩張量矩陣M可分解為各項同性(ISO)部分、補償線性矢量偶極子(CLVD)部分和雙力偶(DC)部分：

其中，P、C、D分別為各項同性(ISO)部分、補償線性矢量偶極子(CLVD)部分和雙力偶(DC)部分的特征值。各項同性(ISO)部分表征震源的體積變化量，即膨脹(壓縮)；補償線性矢量偶極子(CLVD)部分主要表征煤巖體單軸壓縮和張拉破壞；雙力偶(DC)部分則為震源的剪切破裂成分，具體表現為斷層滑移或頂板錯動滑移破裂。根據雙力偶部分所占比例可定量確定震源的破裂類型[25]：

同時，震源事件的矩張量可用破裂面位置與運動矢量表示[26]，即

式中，M為礦震矩張量形式；o，p，q為空間坐標系下的3 個方向；w為破裂面運動方向的位移量；S為破裂面表面積；λ1和μ為拉梅常數；v為破裂面運動方向；l為破裂面法向方向。

將矩張量矩陣本征化，可得到破裂面產狀與矩張量特征值的關系

其中，M1、M2、M3為矩張量的最大、中間和最小特征值；e1、e3分別為矩張量的最大、最小特征值對應的特征矢量。根據破裂面的空間矢量，可進一步獲得破裂面的產狀信息，包括破裂面走向角、傾向角以及滑動角等。

2.3 頂板爆破信號震源機制驗證

221上08 工作面為降低頂板破斷誘發大能量礦震對工作面的沖擊擾動效應，在工作面超前300 m 外兩巷道施工頂板爆破孔，孔深70 m、傾角70°、裝藥35 m、裝藥量3 kg/m，頂板爆破孔傾向布置如圖7 所示。為驗證相對矩張量反演方法對巨厚覆巖下煤層開采震源破裂機制的適用性，選取221上08 工作面進入臨空回采階段后，兩巷道頂板爆破數據進行震源機制求解(共60 個)，兩巷道頂板爆破震源沙灘球分布情況如圖8 所示。

圖7 頂板爆破孔傾向布置Fig.7 Layout of roof blasting hole inclination

圖8 頂板爆破震源沙灘球分布情況Fig.8 Distribution of beach balls in roof blasting source

圖9 為頂板爆破事件的震源機制求解情況，大部分爆破事件的CLVD 成分占比較大，僅有2 次爆破事件的DC 部分在40%～60%，表明煤巖體主要以爆破產生的張拉破裂為主，震源位移場向外輻射；結合破裂面產狀信息可知，爆破震源的走向角各方位均有分布，但破裂面傾角大多在30°以下，表明頂板爆破后破裂面沿鉆孔向四周擴散，但破裂面傾角一般與水平面成0°～30°。

圖9 爆破信息震源機制解Fig.9 Focal mechanism solution of moment tensor of roof blasting information

以爆破震源的平均破裂面產狀做震動波輻射花樣，如圖10 所示。頂板爆破孔傾角為70°，破裂面平均傾角與水平面成19.0°，大致與爆破孔垂直；P 波位移場沿破裂面向外輻射，在爆破孔傾向方向存在最大值，S 波最大位移方向與爆破孔成±45°。因此，頂板爆破產生的裂紋一般與鉆孔方向垂直，采用相對矩張量求解震源破裂機制與爆破裂紋擴張的實際情況較為吻合。

3 巨厚覆巖下開采礦震震源機制分析

3.1 實體煤段回采礦震震源機制分析

221上08 工作面實體煤回采階段，工作面推進約1 000 m 范圍，工作面附近共發生大能量礦震事件193 起，其空間分布及震源機制求解情況如圖11 所示，大能量礦震大多位于頂板上方30 m 范圍內。統計各震源的破裂類型，得到約85.5%的震源DC 部分≤40%，屬于張拉破裂，并且其中69.1%為壓縮震源；12.5%的震源DC 部分在40%～60%，為混合破裂；僅2.0%的震源DC 部分＞60%，為剪切破裂，表現為頂板錯動滑移。

圖11 實體煤段回采礦震震源機制解Fig.11 Focal mechanism solution of mining earthquake in solid coal section

根據震源破裂面產狀分布情況可知，震源破裂面走向角在30°、90°、150°、210°、330°附近分布較為密集；傾向方向大多分布在0°～30°，占比約47.2%，60°～90°以上的占比20.2%；破裂面滑動角分布較為均勻，55.4%的震源具有向下滑動的趨勢。表明實體煤回采階段誘發的大能量礦震事件，大多以頂板張拉破裂、回轉壓縮為主，僅存在少量剪切滑移破裂；并且破裂面走向方向大致與工作面推進方向一致或與工作面推進方向成約30°的“X”型分布。

3.2 臨空段回采礦震震源機制分析

221上08 工作面臨空段回采期間，工作面推進約400 m，共發生大能量礦震事件170 起，其空間分布及震源機制求解情況如圖12 所示，大能量礦震相對實體煤回采階段分布更密集，有向更高位頂板發育的趨勢。

圖12 臨空段工作面回采礦震震源機制解Fig.12 Focal mechanism solution of mining earthquake on one side of the goaf

根據震源破裂類型可知，臨空段回采期間，震源DC 部分≤40%的占比85.3%，DC 部分在40%～60%的占比8.2%，DC 部分＞60%的占比大致為6.5%，相對實體煤回采階段剪切滑移破裂有所增加。根據震源破裂面產狀分布情況可知，震源破裂面走向角在45°、90°、135°、225°附近分布較為密集，相對實體煤回采階段走向夾角有所增加；傾向方向上0°～30°占比為48.2%，60°～90°的震源占比為23.5%；破裂面滑動角與實體煤段分布較為相似，53.5%的震源具有向下滑動的趨勢。

綜上可知，臨空段回采期間誘發的大能量礦震事件有向上擴展的趨勢，大多以頂板張拉破裂、回轉壓縮為主，同時剪切滑移破裂相對實體煤回采階段有所增加；破裂面產狀分布情況與實體煤段回采較為相似，但走向方向“X”夾角有所增加。

同時221上08 工作面臨空段回采期間多次發生地震震級2.0 級以上的強礦震，強礦震均位于較高位頂板。“8·29”礦震DC 部分占比較大，為剪切破裂；“8·20”礦震、“12·20”礦震CLVD 部分占比較大，表現為煤巖體張拉破壞；并且“8·20”礦震、“8·29”礦震破裂面產狀相近，走向角均在135°左右，傾角大致為65°；“12·20”礦震破裂面走向角大致為335°，傾角為85°。

4 巨厚覆巖下開采礦震破裂過程解析

煤層地下開采將引起上覆巖層的破斷垮落，當采空區寬度較小時頂板破斷高度較小，低位亞關鍵層發生破斷；當采空區寬度較大時，隨工作面繼續推采，頂板破斷高度向上擴展，巨厚覆巖結構懸露寬度增加，達到極限跨距時開始產生破斷現象，震源破裂面走向破壞特征如圖13(a)、(b)所示。巨厚覆巖下頂板破斷主要包含頂板剪切滑移、頂板斷裂張拉、頂板離層張拉以及頂板回轉壓縮4 種失穩模式，高位巨厚覆巖破斷產生強礦震以頂板斷裂張拉、頂板剪切滑移失穩為主。

圖13 巨厚覆巖下開采頂板破斷特征Fig.13 Fracture characteristics of mining roof under extremely thick strata

礦震震源P 波位移場輻射花樣如圖13(c)所示，剪切滑移破裂的破裂面傾角較大，大多在60°以上，P波最大位移振幅與破裂面成±45°，位于空間四象限內，向外傳播壓縮波與膨脹波，對采場周圍煤巖體影響較大；頂板斷裂張拉的破裂面傾角較大，P 波最大位移振幅大致與水平方向平行，向外傳遞壓縮波，可能對工作面前方煤巖體造成影響；頂板離層張拉破裂的破裂面傾角大致與水平面平行，P 波最大位移振幅與水平方向垂直，向外傳遞壓縮波，僅對采空區內煤巖體造成影響，對工作面影響較小；頂板回轉壓縮破裂，破裂面傾角同樣大致與水平面平行，P 波輻射花樣與離層張拉破裂類似，但傳播方向為向內傳遞膨脹波。

巨厚覆巖下開采頂板破裂演化規律如圖13(d)所示。實體煤段工作面開采時，低位頂板呈“O-X”型破斷，頂板破裂面走向角為以30°、90°、150°等為主；工作面進入臨空回采階段時，采空區寬度增加，根據關鍵層破斷理論[27]，達到關鍵層破斷的面寬條件時，隨關鍵層懸露寬度增加，巖層破斷步距逐漸減小，因此同一巖層破裂面走向角增加，以45°、90°、135°等為主，與現場實際情況較為吻合。

綜上，巨厚覆巖下開采頂板以水平離層張拉、頂板回轉壓縮失穩為主，頂板斷裂張拉與頂板剪切滑移失穩占比較少。表明巨厚覆巖下開采頂板破裂產生的P 波大多向下方采空區傳播，對工作面回采影響較小；僅少量頂板斷裂張拉與剪切滑移失穩產生的震源可能對工作面影響較大。這也印證了221上08 工作面回采期間雖然頻繁發生大能量礦震事件，但工作面大多無明顯變化。

同時，結合強礦震發生位置與巨厚覆巖破斷情況可得，“8·20”礦震為高位巨厚覆巖初次破斷誘發；并且高位巨厚覆巖發生初次破斷后，仍處于不穩定狀態，高位巨厚覆巖再次發生剪切滑移破裂誘發了“8·29”礦震，因此“8·20”礦震、“8·29”礦震破裂面產狀類似；“12·20”礦震為隨工作面繼續推進，高位巨厚覆巖發生周期性破斷誘發。并且強礦震破裂面傾角普遍較大，震動波具有向四周煤巖體傳播的趨勢，可能對工作面影響較大。因此，巨厚覆巖型礦震的防治思路可從弱化巨厚覆巖的整體性、使巨厚覆巖結構分層破斷的角度出發，降低巨厚覆巖整體破斷誘發礦震對工作面沖擊危險性的影響。

5 結 論

(1) 221上08 工作面實體煤回采階段白堊系砂巖層未發生破斷，地表沉降較小，均以1×105J 以下的礦震事件為主；臨空回采階段白堊系砂巖層開始產生破斷，地表沉降量快速上升，開始出現1×105J 以上的礦震事件，礦震分布較實體煤階段更為密集，并且多次發生2.0 級以上強礦震；同時，大部分礦震由采空區后方頂板破斷誘發，與煤層上方厚層頂板破斷、滑移密切相關。

(2)利用震動波輻射位移場與相對矩張量反演方法，構建了以煤礦微震臺站為對象的反演矩陣；采用頂板爆破微震信號求解了爆破震源的破裂類型及破裂面產狀信息，驗證了該方法對巨厚覆巖下煤層開采震源破裂機制求解的適用性。

(3)巨厚覆巖下煤層開采誘發的震源大多以頂板張拉破裂為主，臨空段回采期間震源有向上擴展的趨勢，剪切滑移破裂相對實體煤回采階段有所增加；并且破裂面走向方向大致與工作面推進方向一致或與工作面推進方向成“X”夾角，但臨空回采階段走向

“X”夾角有所增加。(4)巨厚覆巖下開采震源破裂面傾角0°～30°占比較大，頂板以水平離層張拉、頂板回轉壓縮失穩為主，產生的P 波大多向下方采空區傳播，對工作面回采影響較小；僅部分頂板斷裂張拉與剪切滑移失穩產生的P 波向周圍采場傳遞，可能對工作面影響較大。(5)采用震源機制解析對巨厚覆巖下煤層開采礦震破裂過程進行了初步探索，礦震破裂過程與現場實際情況較為吻合，結論對進一步研究類似條件下礦震的預測預報、危險性評估以及災害治理等有一定的參考價值。