崩落分析的经验方法(Caveability Analysis)

1 引言

随着数值模拟技术的不断进步，特别是基于离散断裂的BBM和BPM技术的发展，崩落分析逐渐从经验设计方法转变到数值模拟方法【崩落地质力学(Caving Geomechanics)---从经验方法到数值模拟】，不过由于经验方法积累了几十年的实测数据，因而尽管经验方法存在着缺陷，但仍然广泛应用于崩落采矿法和空场采矿法的实践，尤其应用在采矿的初步设计和可行性研究中。本文简要回顾了崩落分析三种最常用的经验设计方法：Laubscher方法、Mathews方法和Clark方法。

2 Laubscher方法

自从崩落采矿法诞生以来，研究者们一直使用经验方法估计崩落行为，最常用的方法是由Laubscher【崩落采矿研究的先驱和传奇人物---Dennis Laubscher (1929-2021)】开发的，这种方法的基础是对岩体特征和主要来自南非崩落案例的汇编。在2000年，Laubscher和Jakubec更新了MRMR系统，引入了原位岩体分类系统(IRMR)和岩块强度概念。Laubscher图定义了三种可能的崩落状态：无崩落带、过渡带，即崩落开始出现但传播范围很小，以及崩落带即发生持续传播。

许多矿山仍然使用Laubscher图估计诱发连续崩落所需的拉底尺寸，例如El Teniente 和Northparkes，实践表明，在大多数情况下，都能取得理想的结果。然而一些研究者也报告过预测结果和实际结果重大差异的情况，主要的差异出现在MRMR>50的岩体中。

3 Mathews方法

建立在初始的Mathews空场稳定性图【经验的空场设计(Empirical open stope design in Canada)历史回顾】的基础之上[Applicability Of The Mathews Stability Method To Open Stope Stability Assessment At Olympic Dam]，Trueman & Mawdesley (2003)提出了扩展的稳定性图用来进行崩落分析。扩展的数据库包含了400多个分段空场的案例, 使用逻辑回归法划分稳定性边界: N=aS^b

其中N为Mathews稳定数，S为形因子(Shape factor), a和b是逻辑回归法得到的参数。

4 Clark方法

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]。