岩土工程最近已成为矿山运营不可或缺的一部分。几十年前，很少有矿山使用基于场地的岩土工程师，岩土工程设计和运营支持主要由专业咨询公司或研究机构进行。如今，全球矿业公司在公司和矿山层面开发内部岩土工程专业知识，聘请顾问进行采矿项目研究或协助解决特定的地面工程问题。这一重要变化是由于20世纪90年代制定的严格的矿山安全法规以及矿业界逐渐认识到有源地面工程在优化矿山设计和管理岩土工程风险方面的价值所带来的。

虽然大多数矿业公司已经建立了岩土工程能力，但许多矿业公司尚未开发或升级它们。本文旨在提高人们对岩土工程在采矿中的作用和重要性的认识。

 

矿山技术服务中的岩土工程师角色

 

矿场的岩土工程功能是矿山技术服务部门的一部分。该部门由若干综合职能部门组成，负责战略性矿山规划和采矿作业的有效技术指导。

 

现场岩土工程师的角色是提供地面工程支持，以实现矿山生产目标，并找出改善矿山设计的岩土工程方面的机会。此外，该角色的一个重要方面是及时向矿山管理层提出改变矿山设计和或采矿计划以解决岩土工程风险的建议。

 

改善矿山设计的岩土工程师

 

矿山项目研究阶段的矿山设计基于研究开展时可获得的信息。人们认识到，在这个阶段，通常可用的岩体总数有限，并且有必要做出许多假设。随着矿山的发展和新的地质，岩土工程和水文地质数据的收集以及现有挖掘的性能分析，有必要重新评估设计假设，并在必要时修改初始设计。矿山管理部门有责任寻求持续改进初始矿山设计，以安全地提高矿山价值并降低长期生产状况。

 

让我们看一下通过岩土工程改进矿山设计的几个例子。

 

露天采矿

 

露天采矿作业的价值主要取决于矿石与废钢带比率。提取矿石的浪费越少，露天矿产生的收入就越高。露天矿斜坡几何形状（或斜坡角）是矿山设计的核心，它是由岩土工程师根据岩石力学原理确定的。由他们保管设计稳定的斜坡以产生最大的挖掘价值。在大型露天矿坑中，倾斜角度改变一度可导致废物量增加或减少几个百分点，这对总成本具有显著影响。

 

值得注意的是，大多数矿坑项目都是在可行性水平岩土工程设计上执行。详细的岩土工程设计会对矿坑开采经济产生重大影响。

 

地下采矿

 

对于地下运营优化矿山基础设施和矿石通道布局可以节省数百米的UG开发。微调采矿方法参数（例如采场尺寸，提升高度）可以增加关键的UG操作度量——每米开发的提取量。虽然这是一项艰巨的任务，但优化地面支持要求可以提高开发率。这些设计改进中的每一项都可以提高矿山价值。

 

值得注意的是，详细的岩土工程设计也可能得出结论，即初始岩土工程设计过于乐观，并提出修正以降低采矿计划的风险。

 

必须充分探索通过连续岩土工程在矿山设计中创造价值的机会。对初始设计的所有修改都应得到合格且经验丰富的岩土工程师进行的声音分析的支持。

 

岩土工程师与风险管理

 

由于在设计阶段对岩土工程条件的考虑不足或在采矿作业期间缺乏主动地面工程而导致地面控制的丧失可能导致失败，这里有一些例子：

 

台阶和斜坡失效
不受控制的地面坠落
不受控制的下沉
不受控制的采空区或采空区
岩爆和其他地震事件
支柱故障包括冠和门槛柱
采场，矿石通道或竖井失效
未固结的地面或填充物或水体的英寸

 

由局部岩土工程故障引起的延误推迟了创收并扰乱了计划的工作活动。重大的岩土工程故障可能导致无法获得资源和设备损失，从而导致矿山停工时间过长以及成本高昂的恢复工作。如果发生威胁公共安全，基础设施和环境的灾难性岩土工程故障，也可以永久关闭采矿作业。

 

失去地面控制造成的岩土工程风险是真实的，不应掉以轻心。对其对采矿过程或被动风险管理方法的影响缺乏了解将最终导致不安全的工作条件，并可能导致矿山价值的显著降低。

 

在过去十年左右的时间里，全球矿业公司采用统一的方法进行地面控制风险管理。无论管辖区域如何，每个采矿作业都需要制定和实施特定地点的地面控制管理计划。

 

该框架用于管理从设计到实施和验证的地面控制，这通过以下方式实现：

 

概述了地面控制的系统方法。
描述岩土灾害报告和交流的过程。
概述过程并为地面条件变化的预测，识别，监测，评估和控制提供指导。
在发现危险的情况下为变更管理提供指导。

 

有效实施地面控制管理计划的矿场应具备可识别可能导致计划外地面故障的因素的技术，控制和程序，并提供预防措施以防止此类结果。

 

结束语

 

应该认识到，由于对材料特性，荷载条件和岩体结构的不完全了解，最初的矿山岩土工程设计是在普遍不确定的环境中进行的。因此，需要连续的岩土工程数据收集和分析，以确保矿山设计基于实际条件并且是最佳的。

 

设计执行阶段的岩土工程不确定性应通过现场特定的风险管理框架（地面控制管理计划）进行管理，以防止不必要的结果，或至少将其后果降低到可接受的水平。

 

岩土工程可以为矿山规划和运营过程增加的价值不容低估。获得地面工程的矿井能够高效运行，并且具有最小的实际岩土工程难度和危险。