Malmberget mine---世界最大分段崩落法(SLC)矿山的岩石力学研究

1 引言

瑞典LKAB的Malmberget矿不仅是世界上最大的分段崩落法(SLC)矿山之一，而且也是最复杂的矿之一，有10到15个矿体同时开采。矿体自上而下交错堆积，即一个矿体在另一个矿体的下盘或上盘，这导致了当这些矿体同时开采时，会产生复杂的应力相互作用和变形模式。

预测进入各矿体进路的应力变化对采矿工作的规划非常重要。为了开发一个有效的经验工具预测采矿引起的应力变化和相关的进路变形和损伤，该矿在2019年启动了一个为期两年的监测计划，记录应力变化及其产生的后果，以监测数据作为模型校准的基础，使用FLAC3D进行了一系列数值模拟。通过数值模拟，有可能建立一个整体模型来观察应力变化以及随着相邻矿体开采而产生的变形。最新的6篇参考文献反映了这项研究。

2 主要的岩石力学问题

Malmberget矿自从1978年开始使用分段崩落法进行采矿，除了上述提到的相互作用外，还遇到了其它岩石力学问题：

(1) 岩石剥落

岩石剥落是Malmberget矿遇到的一个主要岩石力学问题，这是由于水平应力过大导致的。下图所示的巷道侧壁的岩石剥落。

下图所示的是通风竖井侧壁的岩石断裂。

(2) 地表沉降

地表沉降引起的地面塌陷是崩落采矿法的缺陷。下图所示的是2012年发生的地表塌陷。Herdocia(1991)曾提出了一个简化的极限平衡模型，计算分段崩落法影响倾斜矿体中上盘稳定性的几何因素，评估Malmberget矿区的上盘稳定性。 

分段崩落法导致的地表塌陷

(3) 岩石破碎

岩石破碎是崩落采矿法最关心的问题，最新的研究根据钻头监测预测岩石破碎的状况。

(4) 溜矿井的稳定性

溜矿井的稳定性是采矿岩石力学很少专门研究的一个课题。Sjöberg(2015) 通过比较溜矿井和竖井的岩石塌落，验证了岩石强度和应力状态，并确定了未来采矿溜矿井的最佳方向和位置。

3 参考文献

Malmberget矿的岩石力学研究是全球超大型露天采矿和地下采矿数据库的其中一个，迄今为止，该数据库已经发展到43个采矿项目，新的研究会不断更新到该数据库中，其中包括一个中国的地下开采项目---中条山铜矿峪矿，使用自然崩落采矿法采矿，这个矿也是我当年毕业实习去的矿山。

(1991) Hanging Wall Stability of Sublevel Caving Mines in Sweden

(2011) Detailed Three-Dimensional Stress Analysis of Complex Orebody Geometry – Model Setup and Results for the Malmberget Mine

(2013) The probabilistic estimation of rock masses properties in Malmberget Mine

(2013) Numerical Modeling of Mining-Induced Seismicity--Review and Case Study Example from the Malmberget Mine

(2014) Caving in the Fabian Orebody - from Mining Stope to Cave Crater in Malmberget

(2015) Input to ore pass design ⎯ a numerical modelling study

(2017) Caving mechanisms for a non-daylighting orebody

(2017) Modelling of caving and deformation mechanisms of the hangingwall of the Printzsköld oreboby at Malmberget mine

(2019) Seismic Response to hydraulic fracturing in caving mines

(2022) Rock fragmentation measurements in sublevel caving: field tests at Luossavaara-Kiirunavaara AB's Malmberget mine

(2022) Damage mapping and monitoring in sublevel caving crosscuts at the Malmberget mine

(2022) Empirical damage prediction in sublevel cave crosscuts at the Malmberget mine

(2022) Predicting rock fragmentation based on drill monitoring: A case study from Malmberget mine, Sweden

(2022) Rock fragmentation measurements in sublevel caving field tests at LKAB’s Malmberget mine

(2022) Three-dimensional numerical modelling and analysis of complex stress variations and deformations at Malmberget mine, Sweden