巖土工程最近已成為礦山運營(yíng)不可或缺的一部分。幾十年前，很少有礦山使用基于場(chǎng)地的巖土工程師，巖土工程設計和運營(yíng)支持主要由專(zhuān)業(yè)咨詢(xún)公司或研究機構進(jìn)行。如今，全球礦業(yè)公司在公司和礦山層面開(kāi)發(fā)內部巖土工程專(zhuān)業(yè)知識，聘請顧問(wèn)進(jìn)行采礦項目研究或協(xié)助解決特定的地面工程問(wèn)題。這一重要變化是由于20世紀90年代制定的嚴格的礦山安全法規以及礦業(yè)界逐漸認識到有源地面工程在優(yōu)化礦山設計和管理巖土工程風(fēng)險方面的價(jià)值所帶來(lái)的。

雖然大多數礦業(yè)公司已經(jīng)建立了巖土工程能力，但許多礦業(yè)公司尚未開(kāi)發(fā)或升級它們。本文旨在提高人們對巖土工程在采礦中的作用和重要性的認識。

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礦山技術(shù)服務(wù)中的巖土工程師角色

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礦場(chǎng)的巖土工程功能是礦山技術(shù)服務(wù)部門(mén)的一部分。該部門(mén)由若干綜合職能部門(mén)組成，負責戰略性礦山規劃和采礦作業(yè)的有效技術(shù)指導。

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現場(chǎng)巖土工程師的角色是提供地面工程支持，以實(shí)現礦山生產(chǎn)目標，并找出改善礦山設計的巖土工程方面的機會(huì )。此外，該角色的一個(gè)重要方面是及時(shí)向礦山管理層提出改變礦山設計和或采礦計劃以解決巖土工程風(fēng)險的建議。

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改善礦山設計的巖土工程師

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礦山項目研究階段的礦山設計基于研究開(kāi)展時(shí)可獲得的信息。人們認識到，在這個(gè)階段，通?？捎玫膸r體總數有限，并且有必要做出許多假設。隨著(zhù)礦山的發(fā)展和新的地質(zhì)，巖土工程和水文地質(zhì)數據的收集以及現有挖掘的性能分析，有必要重新評估設計假設，并在必要時(shí)修改初始設計。礦山管理部門(mén)有責任尋求持續改進(jìn)初始礦山設計，以安全地提高礦山價(jià)值并降低長(cháng)期生產(chǎn)狀況。

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讓我們看一下通過(guò)巖土工程改進(jìn)礦山設計的幾個(gè)例子。

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露天采礦

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露天采礦作業(yè)的價(jià)值主要取決于礦石與廢鋼帶比率。提取礦石的浪費越少，露天礦產(chǎn)生的收入就越高。露天礦斜坡幾何形狀（或斜坡角）是礦山設計的核心，它是由巖土工程師根據巖石力學(xué)原理確定的。由他們保管設計穩定的斜坡以產(chǎn)生最大的挖掘價(jià)值。在大型露天礦坑中，傾斜角度改變一度可導致廢物量增加或減少幾個(gè)百分點(diǎn)，這對總成本具有顯著(zhù)影響。

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值得注意的是，大多數礦坑項目都是在可行性水平巖土工程設計上執行。詳細的巖土工程設計會(huì )對礦坑開(kāi)采經(jīng)濟產(chǎn)生重大影響。

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地下采礦

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對于地下運營(yíng)優(yōu)化礦山基礎設施和礦石通道布局可以節省數百米的UG開(kāi)發(fā)。微調采礦方法參數（例如采場(chǎng)尺寸，提升高度）可以增加關(guān)鍵的UG操作度量——每米開(kāi)發(fā)的提取量。雖然這是一項艱巨的任務(wù)，但優(yōu)化地面支持要求可以提高開(kāi)發(fā)率。這些設計改進(jìn)中的每一項都可以提高礦山價(jià)值。

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值得注意的是，詳細的巖土工程設計也可能得出結論，即初始巖土工程設計過(guò)于樂(lè )觀(guān)，并提出修正以降低采礦計劃的風(fēng)險。

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必須充分探索通過(guò)連續巖土工程在礦山設計中創(chuàng )造價(jià)值的機會(huì )。對初始設計的所有修改都應得到合格且經(jīng)驗豐富的巖土工程師進(jìn)行的聲音分析的支持。

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巖土工程師與風(fēng)險管理

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由于在設計階段對巖土工程條件的考慮不足或在采礦作業(yè)期間缺乏主動(dòng)地面工程而導致地面控制的喪失可能導致失敗，這里有一些例子：

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臺階和斜坡失效
不受控制的地面墜落
不受控制的下沉
不受控制的采空區或采空區
巖爆和其他地震事件
支柱故障包括冠和門(mén)檻柱
采場(chǎng)，礦石通道或豎井失效
未固結的地面或填充物或水體的英寸

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由局部巖土工程故障引起的延誤推遲了創(chuàng )收并擾亂了計劃的工作活動(dòng)。重大的巖土工程故障可能導致無(wú)法獲得資源和設備損失，從而導致礦山停工時(shí)間過(guò)長(cháng)以及成本高昂的恢復工作。如果發(fā)生威脅公共安全，基礎設施和環(huán)境的災難性巖土工程故障，也可以永久關(guān)閉采礦作業(yè)。

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失去地面控制造成的巖土工程風(fēng)險是真實(shí)的，不應掉以輕心。對其對采礦過(guò)程或被動(dòng)風(fēng)險管理方法的影響缺乏了解將最終導致不安全的工作條件，并可能導致礦山價(jià)值的顯著(zhù)降低。

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在過(guò)去十年左右的時(shí)間里，全球礦業(yè)公司采用統一的方法進(jìn)行地面控制風(fēng)險管理。無(wú)論管轄區域如何，每個(gè)采礦作業(yè)都需要制定和實(shí)施特定地點(diǎn)的地面控制管理計劃。

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該框架用于管理從設計到實(shí)施和驗證的地面控制，這通過(guò)以下方式實(shí)現：

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概述了地面控制的系統方法。
描述巖土災害報告和交流的過(guò)程。
概述過(guò)程并為地面條件變化的預測，識別，監測，評估和控制提供指導。
在發(fā)現危險的情況下為變更管理提供指導。

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有效實(shí)施地面控制管理計劃的礦場(chǎng)應具備可識別可能導致計劃外地面故障的因素的技術(shù)，控制和程序，并提供預防措施以防止此類(lèi)結果。

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結束語(yǔ)

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應該認識到，由于對材料特性，荷載條件和巖體結構的不完全了解，最初的礦山巖土工程設計是在普遍不確定的環(huán)境中進(jìn)行的。因此，需要連續的巖土工程數據收集和分析，以確保礦山設計基于實(shí)際條件并且是最佳的。

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設計執行階段的巖土工程不確定性應通過(guò)現場(chǎng)特定的風(fēng)險管理框架（地面控制管理計劃）進(jìn)行管理，以防止不必要的結果，或至少將其后果降低到可接受的水平。

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巖土工程可以為礦山規劃和運營(yíng)過(guò)程增加的價(jià)值不容低估。獲得地面工程的礦井能夠高效運行，并且具有最小的實(shí)際巖土工程難度和危險。