1. 引言
Cerro Lindo 多金属地下矿位于秘鲁钦查省(Chincha),是世界上最大的锌生产矿之一,也是秘鲁最大的地下矿,目前日采矿量超过 20,000 吨。Nexa Resources Peru(Nexa Peru)是总部位于卢森堡的 Nexa Resources 的子公司,拥有并运营着该矿,自 2007 年以来一直生产锌、铜、铅和银。2021 年,Cerro Lindo 矿生产了 10.2 万吨锌、2.9 万吨铜、1.3 万吨铅和 380 万盎司银。截至 2020 年 12 月 31 日,该矿估计拥有 5210 万吨探明和可能矿产储量,锌品位为 1.44%,铅品位为 0.20%,铜品位为 0.61%,银品位为 21.2 克/吨。2023 年 3 月,由于暴雨,Cerro Lindo 矿暂停运营 12 天,但随后又恢复了运营。
2. 位置和地质
空场采矿法 (Open Stope Method)主要应用于倾角较陡的厚大矿体,其设计主要是确定空场的稳定性。有两种方法可以分析空场的稳定性:一种方法是通过解析或数值模拟技术分析空场围岩的应力和应变,例如使用FLAC3D, 3DEC, RS3,EX3等,另一种方法是基于经验的空场设计方法,简称稳定性图法(Modified Stability Graph Method),这种方法起源于加拿大,目前仍在世界范围内的地下金属矿山广为使用。
Potvin(1988)在UBC完成他的博士论文时,对Mathews稳定方法作了改进,他使用了改进的稳定性数N′ (Modified Stability Number),如下图所示。图中的横坐标是静水力半径,它是空场面积与空场周长的比值。
这种方法的一个主要特征是可以单独分析每个空场面的稳定性,N′越大,表明岩体的质量越好。
其中Q′ 是改进的Q指标,A是应力系数,使用原岩的单轴抗压强度UCS和平行于空场面的压应力σ1来决定;B是岩石调节系数,表示空场面节理产状对稳定性的影响;C是重力系数,表示空场面的倾斜程度对稳定性的影响。
Clark方法通常称作ELOS(Equivalent Linear Overbreak Slough)方法(Clark and Pakalnis, 1997)[An empirical design approach for estimating unplanned dilution from open stope hanging walls and footwalls],最初ELOS数据库是由削壁采矿【削壁充填采矿法(Narrow Vein Stoping)的发展】的案例组成的。最近Papaioanou在澳大利亚的6个空场采矿法矿山收集到226个案例增加了到原有的数据库中[Development of a Generalised Dilution-based Stability Graph for Open Stope Design]。
考虑到岩体地质力学模型的结果和采矿活动现状,对质量一般和质量较差的岩石提出了空场尺寸建议。根据已开采的空场反分析的和楔形运动分析,制定了空场顶板的标准支护设计。在对空场顶部超挖高度与无支护空场宽度进行对比分析后,发现无支护顶的高度几乎是空场宽度的一半,这表明断层深度主要受岩体质量控制。对于顶板采用锚索支护的空场,发现空场内的超挖现象已经消除。此外,减少空场长度也有助于有效控制ELOS。