海底倾斜矿体开采沉陷预测研究

来源：黄金科学技术杂志2019年第4期北京时间：

作者：曹家源,马凤山,郭捷,张国栋,李兆平

单位：1. 中国科学院地质与地球物理研究所，中国科学院页岩气与地质工程重点实验室，北京 100029,2. 中国科学院地球科学研究院，北京 100029,3. 中国科学院大学，北京 100049,4. 山东黄金矿业（莱州）有限公司三山岛金矿，山东 莱州 261442

摘要：三山岛金矿新立矿区是我国唯一一座海底金属矿山，其对开采技术的要求较高，海下开采遇到了严重的安全问题，其中海底移动变形对采矿安全造成重大威胁。金属矿开采所引起的覆岩移动和变形是一个复杂的力学问题，掌握采空区覆岩体采动岩体移动规律和实现对覆岩沉陷的有效预测是新立矿区亟待解决的重要课题。通过对新立矿区井下55线各中段石门巷道顶板位移进行监测，得到了充填法开采倾斜金属矿体的覆岩移动和变形特征。在此基础上，提出了倾斜金属矿体充填采矿法引发覆岩内部移动和变形的悬臂梁机制。最后，通过分析顶板位移监测数据和位移曲线特征，提出了倾斜矿体充填法开采覆岩沉陷预测的轮廓函数方法。该方法由几个指数函数组成，采用该方法得到的沉陷预测曲线与实测结果十分接近，预测准确率都在85%以上。该研究结果对海底矿山的安全生产具有重要的指导意义。

关键词：倾斜矿体,覆岩移动,轮廓函数法,沉陷预测,海底金属矿山,矿山安全,三山岛金矿

基金资助：国家自然科学基金项目“海底采矿对地质环境的胁迫影响与致灾机理”(41831293),“金属矿山地下采动引起的竖井变形破坏机理研究”(41772341)