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北极极端气候条件下的采矿和永冻岩的力学性质(permafrost rock)

时间:2022-09-29 来源: 浏览:

北极极端气候条件下的采矿和永冻岩的力学性质(permafrost rock)

原创 GeotechWu 计算岩土力学
计算岩土力学

GeotechWu

计算岩土力学(Geomechanics)是一个综合的岩土工程(Geotechnical)信息源,旨在与岩土工程领域的学生,研究人员和岩土工程师分享先进的岩土工程教育理念,岩土工程分析和设计方法。

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1 引言

在地球的最北部---北极地区和亚北极地区存在着许多探明或未探明的矿床,其中一些矿床已经开采,另一些矿床待开采。例如位于加拿大北部的两个有名的钻石矿Diavik【 深部露天矿边坡稳定性---迪亚维克钻石矿(Diavik Diamond Mine) 】和Ekati。Ekati目前已经转入地下开采,如下图所示的地下布置。

在北极地区采矿会遇到许多不可预测的挑战。本文首先讨论了 位于萨哈( Sakha) 西雅库特 (Western Yakutia)钻石矿遇到的岩石力学问题,然后根据GeotechSet数据集对永冻岩的研究( permafrost rock )进行了总的文献回顾。

2 西雅库特钻石矿
西雅库特 (Western Yakutia)钻石矿床露天开采的一个特点是在零度以下进行开采,岩石为厚的永久冻土岩体(permafrost rock mass),低温过程对矿坑的台阶变形产生了非常复杂的影响。 本文对冰冻和解冻岩石的强度特性进行了比较,分析了开采过程中台阶的稳定性,确定了超深露天钻石矿非开采帮和台阶的参数。优化参数 主要基于最大限度地利用冷冻岩石的强度特性,并结合开发新的方法、计算方案,以评估非常规设计的露天矿帮和台阶的稳定性,包括非采矿的垂直台阶。 决定露天矿帮参数的主要设计指标是构造松弛系数(structural relaxation coefficient),它限定了岩体的粘聚力。 结构松弛系数通过一系列的现场测试和反分析计算而得。 在地下矿和露天矿的勘探作业中进行了全面的测试,最后 确定出结构松弛系数值为0.085-0.11,用于一个385~640m深的非采矿帮,矿坑的整体边坡角为38-55°,较陡帮的下部的边坡角高达70°,岩石平均强度为7.85-11.84MPa,内部摩擦角为28.1°-37.4°。设计 充分利用了岩体的天然承载力,优化了边坡设计参数,最大限度地减少了剥离量。

3 永冻岩的研究

据我所知,至少在加拿大的 和工程 咨询 公司 ,对永久冻土( permafrost soil )进行了很多现场试验和实验室研究,但对永冻岩的研究很少( permafrost rock )。根据目前的文献资料,大部分 永冻岩 的研究集中在 阿尔卑斯山附近的滑坡,很少有专门的采矿边坡研究(permafrost rock.txt)。

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