海底采矿覆岩变形破坏特征及临界开采上限的物理模拟试验研究

摘要

海底赋存大量未开采的矿产资源,利用前景广阔.与陆地采矿相比,海底采矿受上覆水体威胁巨大.因此,准确掌握采空区上覆围岩变形破坏规律,设置合理的顶部预留隔水矿柱,对海下采矿工程安全、高效生产具有重要意义.本文以山东三山岛金矿新立矿区这一典型的海底矿床为研究对象,基于滨海矿山复杂的工程地质特征,采用室内地质力学模型试验的方法,重现了海下充填开采过程,阐明了动态开采条件下海底矿山采空区围岩变形破坏规律和特征.试验结果表明,三山岛新立矿区的临界开采高度为-85 m,顶部预留隔水矿柱的最小厚度为50 m.若开采超过该临界值,采空区和顶部含水层将发生贯通性破坏,其失稳模式为断层活化.研究成果可为新立矿区预留矿柱高度的选取提供理论基础,也可为相似地质条件下矿山安全开采提供参考.