使用 Simulation 完成高级岩土工程分析
块体崩落需要非常大的矿床，具有足够的高度和占地面积，以实现成本效益。理想情况下，它还应包括某些岩土工程特性，例如预先存在的岩石裂缝以加速碎裂，以及足够的岩体强度以支持开采隧道
一家国际铜矿公司希望了解是否有可能通过更改其原始设计以适应新的、更大的装载-运输-自卸 （LHD） 机器来提高新的大块崩落项目的生产率并降低运营成本。
使用 Dassault Systèmes 的参数化设计工具，该公司在许多关键参数上测试了大型 LHD 对其原始矿山设计的影响，例如隧道间距和底切以及开采水平高程。然后，如第 2 篇文章所述，他们使用达索系统的 PCBC 采矿规划软件和其他工具自动分析选定的参数化设计，并针对每个设计：
生成新的绘制点分布
根据块模型和坡度分布数据创建绘制柱，以适应每个隧道间距
运行最佳高度绘制 （BHOD） 模拟以估计经济可开采储量，以及
计算经济储量并创建平均铜价值、平均经济价值和开采总吨数的摘要 — 所有物理和经济参数都映射到 DOE 并捕获在 DOE 中。
在公司的采矿规划师根据经济结果选择了最喜欢的方案后，是时候使用仿真来完成高级岩土工程分析了。
块体崩落的岩土工程挑战
块体崩落需要非常大的矿床，具有足够的高度和占地面积，以实现成本效益。理想情况下，它还应包括某些岩土工程特性，例如预先存在的岩石裂缝以加速碎裂，以及足够的岩体强度以支持开采隧道。
但这些特性可能很难评估，并且始终存在矿床太坚固而无法塌陷或不可预测地坍塌的风险，从而难以有效地提取矿石，并且对工人和设备也有潜在危险。此外，矿山不希望设计一个块状崩落项目，这会导致洞穴传播过程中出现气隙，从而导致危险的空气爆炸。
地质力学模拟
地质力学模拟可以帮助矿山了解以下因素：
是否有足够的地面支撑来进行块体崩落项目
如果特定设计会导致地表下沉和大火山口，以及
经济复苏的规模可能有多大。
这家铜矿公司特别担心，虽然他们提议的矿山设计中看起来具有良好的高品位材料形成，但垂直洞穴扩展可能存在问题。具体来说，他们担心该地层可能无法足够快地传播以避免气隙，这将对提取层位置和提取策略产生重大影响。
为了更好地了解和校准崩塌回应力和突破的可能性，该公司的采矿设计师采用了达索系统的 PCBC 采矿规划软件中确定的绘制点，并将其发送到我们的岩土工程模拟软件 Abaqus。
然后，Abaqus 使用各种输入（包括膨胀系数、摩擦角、内聚力、应变值和主应力）运行了一系列情景模拟，以揭示可能价值数十亿美元的问题的答案：破损材料和固体材料之间的界限应该位于何处。
结果
对于铜业公司来说，岩土工程模拟表明他们一直追求的开采策略是错误的。它太激进了，会很快产生一个大的气隙。
因此，设计师改变了策略，以更慢的速度拉动材料，并留出足够的时间让洞穴成熟和传播——这一变化将对 NPV 产生重大影响。
此图显示了两种可能的提取策略之间的 NPV 差异：
“在完全耦合的崩落地质力学模拟中使用实验设计研究经济和风险指标”（Caving 2022. S. Arndt， D. Villa， F. Khodayari， B. Ndlovu。
接下来会发生什么
本系列的最后一篇文章着眼于这家现实生活中的铜矿公司如何评估数千种生产方案，然后得出一个设计，该设计将创建一个比其原始矿山设计更小但生产率更高的地下矿山。
