1. 引言
2. 简介
Dr. Mark Board是一位岩石力学和采矿咨询工程师，在地下采矿岩石力学应用方面拥有超过45年的国际经验，其专长是设计和评估深部矿井的稳定性和崩落采矿设计，特别强调采矿引起的地震。他是公认的首席矿山设计工程师，在各大洲从事地下采矿顾问工作超过45年，在 2020 年全职工作退休前，他一直担任爱达荷州科达伦的赫克拉矿业有限公司(Hecla Mining, Ltd.)技术服务副总裁。在加入Hecla之前的约25年里，Dr. Board一直担任Itasca Consulting Group的采矿和岩土工程顾问，为世界各地的地下和露天矿提供矿山设计和稳定性评估。
Mark Board接受的高等教育一直在明尼苏达大学(University of Minnesota)，他于1975年和1977年分别获得地质工程学士学位和硕士学位，1994年获得地质工程博士学位。博士毕业后进入刚成立不久的Itasca Consulting Group【Charles Fairhurst教授讲述Itasca咨询公司的起源和创立过程】，在Itasca担任全球矿业公司的采矿和岩石力学顾问工作了25年。
由于Dr. Board一直在工业界和咨询行业，大部分国内从事岩石力学研究的人可能并不熟悉他的名字和研究工作，但值得一提的是当年最早在国内广为流传的UDEC 1.5版本，其用户手册就出自Dr. Board之手。
3. 成就
Dr. Board工作的首要目标是在合理的岩石力学原理基础上引入更安全、更经济的采矿方法。他的博士论文于1996年被授予国际岩石力学学会的罗卡奖章(Rocha Medal)，2012年获得了著名的SME学会的岩石力学奖【Dr. Pierce荣获2023年采矿岩石力学奖 (1968-2023)】，该奖表彰全世界岩石力学领域最杰出的人。2014年，由于在应用先进的岩石力学原理的基础之上对大型矿山设计做出的贡献[For contributions to the design of large-scale mines based on application of advanced rock mechanics principles], Dr. Board入选美国国家工程院(NAE)。
Dr. Board对采矿工程的一个重大贡献是在1995年，怀俄明州的索尔维矿井(Solvay Mine in Wyoming)发生大规模塌方后，Dr. Board负责重新设计了矿井。此外，1980年代末期，Dr. Board因对拟建的美国尤卡山核废料储存库的设计 (U.S. Nuclear Waste Repository at Yucca Mountain)作出的重大贡献，获得了美国能源部颁发的优秀表彰 。在Hecla公司工作期间，他发明了新的采矿方法UCB，这将在本文最后一部分讨论。
4. 论文
[0] Board, M. (1989) Examination of the use of continuum versus discontinuum models for design and performance assessment for the Yucca Mountain site.
[1] Lorig L, Board M et al. (1995) Numerical modelling of caving using continuum and micro-mechanical models.【崩落地质力学(Caving Geomechanics)---基于公众号文章的回顾】
[2] Board M. et al. (1996) Comparative analysis of toppling behaviour at Chuquicamata open-pit mine, Chile.【屈曲倾倒破坏(flexural toppling failure)】
[3] Board M, Damjanac B (2003) Development of a methodology for analysis of instability in room and pillarmines.【选择合适的地下采矿方法(Selecting suitable underground mining methods)】
[4] Christianson M, Board M, Rigby D. (2006) UDEC simulation of triaxial testing of lithophysal tuff.【岩石三轴压缩模拟试验(Triaxial Compression Simulation Test)】
[5] Damjanac B, Board M et al. (2007) Mechanical degradation of emplacement drifts at Yucca Mountain - A modeling case study: Part II: Lithophysal rock. 【全球变化对滑坡风险的影响(Impact of global changes on landslide risk)】
[6] Jakubec, J., Board, M. et al. (2012) Rock mass strength estimate - Chuquicamata case study.【SSGeotech数据集的使用---Chuquicamata mine】
[7] Garza-Cruz TV, Pierce M and Board M. (2018) Effect of shear stresses on pillar stability - A back-analysis of the Troy Mine experience to forward predict pillar performance at Montanore.【矿柱强度(Pillar Strength and Design)文献聚合】
5. UCB采矿方法
如上所述，Dr. Board在Hecla公司工作期间，作为主要技术负责人，他发明了新的采矿方法UCB (Underhand Closed Bench)，在第57届岩石力学研讨会上，Dr. Mark Board以此作了开幕式的主题演讲《Development of a Mining Method to Control Fault-slip Seismicity at the Lucky Friday Mine(幸运星期五矿控制断层滑动地震的采矿方法)》。
幸运星期五矿(Lucky Friday Mine)位于美国爱达荷州北部，是一个含有银、铅和锌的地下矿, 开采深度3km，在我们2021年作的统计中【19个全球最深的地下矿山(开采深度均超过2千米)】, 幸运星期五矿的开采深度世界排名第16位，以Dr. Board为代表的Hecla Mining公司在2019年开发了新的采矿方法UCB，以控制深部高应力、狭窄矿脉采矿中的断层-滑动地震(Fault-slip Seismicity)【应变岩爆和断层滑移岩爆(Rock Burst Hazard)】，提高安全性和生产力，这种采矿方法使幸运星期五矿2021年的银产量增加了75%。
Hecla Mining Company---美国最大的银生产商
断层滑移地震是指沿断层线运动时发生的地震，这种运动是由地壳中的压力积累造成的，最终以地震的形式释放出来。沿着一个预存在的断层或者沿着一个新产生的剪切破裂带引起的动态滑移会诱发岩爆，有两种可能发生的情形：(1) 当剪切应力超过剪切强度时, 采矿空场切割断层, 改变了断层的自由度, 导致断层发生滑移；(2)断层的剪切强度失去粘结力或者水渗入到断层内，当采矿引起的剪切应力增加超过断层的强度时就会引发岩爆。断层的强度取决于许多因素, 如法向应力、断层表面的摩擦系数、起伏度或者膨胀特性以及断裂岩体的强度。
UCB采矿方法本质上是充填采矿法(cut-and-fill mining)的一种变体，但在矿石取出过程中采用了不同的方法。传统的充填采矿方法首先沿矿脉走向通过钻孔和爆破创建一个切顶，然后在切顶下方掘进巷道，并以水平层面逐层提取矿石。这种方法可能存在危险，因为它可能在岩石中产生应力集中，从而导致地震事件的发生。
UCB方法消除了掘进巷道的需求，因为矿石会在原地进行爆破，然后用工程填充物进行充填。这消除了传统充填采矿法中可能出现的应力集中，并使采场更加稳定，地震事件显著减少。
以下是UCB采矿方法的一些主要优点：
(1) 提高安全性：UCB方法消除了掘进巷道的需求，这可以减少岩石中的应力集中，从而减少地震事件的发生。
(2) 增加生产力：UCB方法可以更高效地提取矿石，从而提高生产力。
(3) 减少环境影响：UCB方法使用的炸药比传统的充填采矿方法少，可以减少采矿活动对环境的影响。
考虑使用UCB方法的其他矿场包括美国内华达州的Goldstrike矿和赞比亚的Mufulira矿场。这些矿场都位于地震活动频繁的地区，它们正在寻找提高安全性和生产力的方法。
UCB采矿方法是一种有前景的新技术，有潜力改善深层、高应力、狭缝型采矿的安全性和生产力。随着该方法的不断发展和完善，它有可能在矿业中得到更广泛的应用。
[1] (2019) Assessment of Potential for Caving-Induced Fault Slip Seismicity at Resolution Copper Mine.
[2] (2022) Underhand Closed Bench Mining for Proactive Control of Fault-Slip Seismicity at the Lucky Friday Mine.
[3] Assessment of Fault Slip Potential from Sill Pillar Mining.
[4] Dynamic behaviour of mining-induced fault slip.
