基于空隙量守恒的覆岩裂隙带发育高度模型

来源：黄金科学技术杂志2021年第6期北京时间：

作者：黄丹,陈何,郑志杰

单位： 矿冶科技集团有限公司，北京 100160, 中南大学资源与安全工程学院，湖南 长沙 410083, 国家金属矿绿色开采国际联合研究中心，北京 102628

摘要：预测与控制矿体开采覆岩裂隙带发育高度，是沉积型层系矿体上行开采与保水开采的关键。基于空隙量守恒理论，分析了上覆岩层随采动空隙扩散的岩移规律，以矿体采高、覆岩碎胀系数、裂隙带残余空隙率、顶板垮落和放顶高度为主控因素，建立了预测覆岩裂隙带发育高度的裂隙拱模型H1=fH,k,ε1,h。结合山西某煤下铝土矿采区上行开采的技术条件与采矿方案，开展了相似模拟试验，分析了覆岩空隙扩散规律。同时，在煤下铝土矿开采裂隙带高度模型的基础上，分析了采高、放顶高度与裂隙带高度之间的关系，提出了确定煤下铝土矿采高与放顶高度的方法。通过数值模拟和“三带”理论验证了基于空隙率守恒的裂隙带高度预测模型的有效性和煤下铝土矿开采技术方案的可行性。本文提出的覆岩裂隙带高度模型为预测裂隙带高度与制定覆岩移动控制方案提供了新方法和有益借鉴。

关键词：空隙量守恒,数值模拟,裂隙带高度,空隙率,放顶高度,煤下铝土矿

基金资助：国家重点研发计划重点专项“煤与共伴生战略性金属矿产协调开采成套方法”(2021YFC2902102),国家重点研发计划政府间国际科技创新合作重点专项“地下金属矿规模化绿色开采关键技术合作研究”(2018YFE0123000)