巴布亚新几内亚发生的7.6级地震是否会影响Ok tedi露天矿的稳定性

1 引言

北京时间2022年9月11日7点46分，(Papua New Guinea)[6.256°S ,146.469°E]发生了7.6级地震，震源深度90.0km。之所以关注这个地震，除了因为震级比较大之外，还有一个原因就是位于巴布亚新几内亚西北部的奥克特迪矿(Ok tedi mine)，昨天在西北部发生了6.2级地震。

不过，尽管今天的地震震级较大，但由于震源深度较深，而且该地人口密度低，因此估计不会造成大的损失。

奥克特迪矿发生的地震震级通常在里氏4~6之间，澳大利亚和太平洋构造板块的碰撞隆起导致该地区经历了中等程度的地震风险。目前矿坑坑口面积约为2000m×3000m，最高的边坡高度为800m，设计的最终深度为900m，不过正在决定通过对西帮边坡外推200~300米，使其开采深度能达到1000m。目前整体边坡角为40°，如果开采深度改为1000m，则整体边坡角将降至38°~39°。如前所述，由于大量降雨造成岩石的高风化带，因此所有边坡的岩石状况普遍较差。下图所示的是矿区的其中一个剖面。

世界上一些超大型露天矿在露天开采结束之后逐渐转入地下开采，例如Chuquicamata mine【全球最大矿山: 丘基卡马塔(Chuquicamata)铜矿由露天开采转入地下开采；Chuquicamata(丘基卡马塔)露天矿岩石力学研究】，Palabora mine【地下采矿引起的地表沉降分析】 和 Bingham Canyon mine，Ok tedi mine也计划这样做，一方面需要对东边坡和西边坡最终的边坡稳定性进行评估，另一方面需要对在此区段地下开采分阶段开挖的稳定性进行评估，从而提升设计并协助对地下开采的可行性进行决策。

由于矿区处于地震活跃带，地表高程起伏较大(如上图所示)，而且降雨量非常大，因此需要进行详细的岩土工程特征分析和水文地质分析，以便为数值模拟提供准确的输入参数。最初使用UDEC评估地下开采对边坡的稳定性，但是某些采矿的几何形状由于不适合使用二维分析，因而UDEC的分析得不出令人满意的结果；随后使用FLAC3D进行分析，用来研究边坡的稳定性以及将来采取的稳定措施。此外，也使用了EX3进行了边界元模拟，用来评估岩体中可能出现的应力集中范围和程度，主要包括：

(1) 1000m高的西面边坡在外推时每个阶段的稳定性

(2) 采坑下现有排水隧道的稳定性和长期地面支护要求

(3) 东面边坡地下开挖的稳定性和开采顺序以及随着地下采矿的进展对上部边坡的稳定性

通过数值模拟，最后决定在东面和西南面的边坡下使用分段空场法(Sublevel Open Stoping)，在西面中央边坡下使用块体崩落法(Block Caving)，提出了地下开采与边坡应力相互作用导致边坡破坏的风险和规模，评估了缓解边坡和地下开挖破坏的措施，措施包括使用岩石填充物减少地下采空区，并在矿体中预留稳定的矿柱。