三山岛金矿海下开采合理开采上限的确定

摘要：近几十年来,我国快速发展的经济消耗了大量的矿产资源,加之其开采利用较为粗放,目前陆地矿产资源极其匮乏,而海下矿产资源非常丰富。可见,海下开采势必成为矿业今后发展的重要方向。海下开采中一个重要的研究内容是确定矿山开采上限,开采上限的合理与否关系着矿山安全、企业效益和资源利用率。本文以在渤海下开采的三山岛金矿为工程背景,运用多种方法研究海下开采合理的开采上限,主要开展的研究工作如下：(1)对国内外海下及水体下开采确定开采上限相关研究进行了综述,为合理确定三山岛金矿海下开采上限提供了参考依据。(2)通过室内岩石力学试验和现场地应力测试等研究,获得了矿区矿岩力学参数和地应力分布规律,为后续的力学分析和数值模拟研究提供了基础数据。(3)给出了海下开采确定开采上限的基本理论,提出了计算导水裂隙带高度的修正经验公式并基于50组样本实测数据构建了导水裂隙带高度的未确知聚类预测模型,由此计算矿区的导水裂隙带高度分别为44.7m和31.6m。(4)运用5种传统理论方法对防水矿岩柱尺寸进行计算,在此基础上又分别采用材料力学和弹性力学从强度和刚度等方面对3种力学模型下的防水矿岩柱尺寸进行深入解析,得出了不同安全系数下需留设的防水矿岩柱尺寸(5)采用Midas/GTS-Flac3D耦合模拟技术对矿山不同中段开采采场导水裂隙带高度和海底粘土层的位移变化进行模拟,得出矿区合理的海下开采上限为-75m。为验证数值模拟方法的可靠性,运用瞬变电磁法对-200m中段已采盘区采场导高进行测量并与数值模拟结果进行

对比分析。结果表明,数值模拟结果和实测值基本吻合。综合上述研究结果,考虑足够的安全系数,最终确定三山岛金矿新立矿区留设的防水矿岩柱高度为52.2m,即海下合理的开采上限为-87.2m。