巖土工程最近已成為礦山運營不可或缺的一部分。幾十年前，很少有礦山使用基于場地的巖土工程師，巖土工程設計和運營支持主要由專業(yè)咨詢公司或研究機構進行。如今，全球礦業(yè)公司在公司和礦山層面開發(fā)內(nèi)部巖土工程專業(yè)知識，聘請顧問進行采礦項目研究或協(xié)助解決特定的地面工程問題。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(guī)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險方面的價值所帶來的。

雖然大多數(shù)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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礦山技術服務中的巖土工程師角色

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礦場的巖土工程功能是礦山技術服務部門的一部分。該部門由若干綜合職能部門組成，負責戰(zhàn)略性礦山規(guī)劃和采礦作業(yè)的有效技術指導。

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現(xiàn)場巖土工程師的角色是提供地面工程支持，以實現(xiàn)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。此外，該角色的一個重要方面是及時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展時可獲得的信息。人們認識到，在這個階段，通常可用的巖體總數(shù)有限，并且有必要做出許多假設。隨著礦山的發(fā)展和新的地質，巖土工程和水文地質數(shù)據(jù)的收集以及現(xiàn)有挖掘的性能分析，有必要重新評估設計假設，并在必要時修改初始設計。礦山管理部門有責任尋求持續(xù)改進初始礦山設計，以安全地提高礦山價值并降低長期生產(chǎn)狀況。

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讓我們看一下通過巖土工程改進礦山設計的幾個例子。

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露天采礦

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露天采礦作業(yè)的價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(jù)巖石力學原理確定的。由他們保管設計穩(wěn)定的斜坡以產(chǎn)生最大的挖掘價值。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百分點，這對總成本具有顯著影響。

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

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地下采礦

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對于地下運營優(yōu)化礦山基礎設施和礦石通道布局可以節(jié)省數(shù)百米的UG開發(fā)。微調(diào)采礦方法參數(shù)（例如采場尺寸，提升高度）可以增加關鍵的UG操作度量——每米開發(fā)的提取量。雖然這是一項艱巨的任務，但優(yōu)化地面支持要求可以提高開發(fā)率。這些設計改進中的每一項都可以提高礦山價值。

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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于樂觀，并提出修正以降低采礦計劃的風險。

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必須充分探索通過連續(xù)巖土工程在礦山設計中創(chuàng)造價值的機會。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行的聲音分析的支持。

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巖土工程師與風險管理

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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(qū)或采空區(qū)
巖爆和其他地震事件
支柱故障包括冠和門檻柱
采場，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。重大的巖土工程故障可能導致無法獲得資源和設備損失，從而導致礦山停工時間過長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，也可以永久關閉采礦作業(yè)。

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失去地面控制造成的巖土工程風險是真實的，不應掉以輕心。對其對采礦過程或被動風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，并可能導致礦山價值的顯著降低。

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在過去十年左右的時間里，全球礦業(yè)公司采用統(tǒng)一的方法進行地面控制風險管理。無論管轄區(qū)域如何，每個采礦作業(yè)都需要制定和實施特定地點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施和驗證的地面控制，這通過以下方式實現(xiàn)：

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

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

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結束語

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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)境中進行的。因此，需要連續(xù)的巖土工程數(shù)據(jù)收集和分析，以確保礦山設計基于實際條件并且是最佳的。

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設計執(zhí)行階段的巖土工程不確定性應通過現(xiàn)場特定的風險管理框架（地面控制管理計劃）進行管理，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(guī)劃和運營過程增加的價值不容低估。獲得地面工程的礦井能夠高效運行，并且具有最小的實際巖土工程難度和危險。