奥拉帕钻石矿的岩石力学研究 (Orapa diamond mine)

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1. 引言

奥拉帕钻石矿(Orapa diamond mine)是世界上面积最大的钻石矿。该矿位于博茨瓦纳(Botswana)中部地区的奥拉帕镇(Orapa)，距离弗朗西斯敦市(Francistown)以西约240 公里。Orapa这个名字的意思是“狮子休息的地方”。该矿归 Debswana 所有，该公司是戴比尔斯公司(De Beers)与博茨瓦纳政府的合资企业。1967 年3月1日，即博茨瓦纳独立一年后，戴比尔斯的地质学家团队发现了该矿。它于1971年7 月开始运营。奥拉帕矿是一个传统的露天矿，目前的开采深度为305米。预计到2026年将达到350米。

2. 岩石力学研究

奥拉帕矿有一个弱层是泥岩，泥岩对风化非常敏感，通常泥岩可以在 26° 至 28°的边坡角下安全开采。泥岩位于砂岩下方，泥岩的风化会引起连锁反应导致边坡塌陷。风化的泥岩削弱了砂岩台阶，从而导致潜在的台阶破坏。然而 26° 至 28°的边坡角是不可接受的，因为它会大大降低矿石采出以及采矿的寿命。因此保持边坡的稳定性对于安全高效的采矿作业至关重要【采矿边坡的倾倒破坏 (flexural toppling failure)】。不过，关于Orapa矿岩石力学研究的参考文献不多，有限的文献如下：

[1]《(2001) Pit slope design at Orapa Mine》，Jakubec等人【崩落采矿研究的先驱和传奇人物---Dennis Laubscher (1929-2021)】讨论了Orapa矿的边坡稳定性分析过程：

(1) 使用工程岩体分类和Haines -Terbrugge方法进行经验设计【经验确定露天矿边坡角的Haines and Terbrugge方法】;

(2) 使用赤平极射投影进行运动学分析【利用赤平极射投影进行岩石边坡的运动学分析(Kinematic Analysis)】;

(3) 使用FLAC进行应力-应变分析。

[2] 《(2008) Perimeter control at Orapa Diamond Mine》主要讨论了控制爆破研究。

[3] 《(2009). Rock slope failure mechanisms and analysis at A/K1 Orapa Mine》这篇硕士论文讨论了边坡破坏机理【露天采矿台阶楔形体稳定性(Bench Wedge Stability)】。

[4] 《(2015) Depressurisation for the Enhancement of Slope Stability at Debswanaʼs Orapa Mine, Botswana》这篇论文讨论了通过减压来增强边坡稳定性【应用应变-软化模型模拟边坡位移(Strain-Softening)】。

3. 要转入地下开采？

象其它钻石矿的深部开采【深部露天矿边坡稳定性---迪亚维克钻石矿(Diavik Diamond Mine)】一样，Orapa也正在进行露天转地下的可行性研究，拟采用自然崩落法【自然崩落法的应用考虑】，Itasca参与了这项研究，不过目前还没有公开研究结果。

来源：计算岩土力学

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首次发布时间：2023-09-26