发生一起磷矿机械事故 | 磷酸盐岩的物理力学性质

1月前浏览834

文章摘要

2024年3月1日，美国佛罗里达州Swift Creek Mine磷酸盐矿区发生机械事故，导致一名有18年经验的矿工重伤。这是2024年美国采矿业的第三起事故，前两起为动力运输事故。Swift Creek Mine自1970年开始生产，以大规模生产胶磷矿著称。文章还讨论了磷酸盐岩的物理力学性质，包括泊松比、单轴抗压强度（UCS）、抗拉强度、密度、弹性模量、粘结力和内摩擦角。最后，文章提供了关于岩石稳定性分析、岩爆预测、磷酸盐岩动态力学性质研究、岩石质量响应特征研究以及露天矿山边坡几何优化的参考文献。

1. 引言

2024年3月1日，美国弗罗里达(Florida)州的一个磷酸盐采矿区发生一起机械事故(machinery)，造成一人重伤。事故发生时，矿工们正在拆除螺栓，以解开两个钢管之间的接头，一个钢管的螺栓脱落，击中了其中一名矿工。矿山事故在很大程度上是由于这个行业的性质决定的，事实上这名受重伤的矿工已经有18年的采矿工作经验。

这起事故是2024年美国采矿业的第三起事故，事故均发生在露天矿山，前两起事故属于动力运输(powered haulage)事故【事故 | 采矿重型自卸卡车侧翻死亡一人】，这起事故则属于机械事故。

2. 事故矿山

发生事故的矿山名为Swift Creek Mine，位于美国佛罗里达州Genoa附近的Hamilton磷酸盐采矿区，磷酸盐岩(Phosphate Rock)形成于2303万年至533万年前的中新世，该矿于1960年被发现，并于1970年开始生产，它以大规模的生产输出而闻名，提取的主要矿石是胶磷矿。废物材料主要包括蒙脱石、石英和白云石。矿体的厚度大约为5米，位于地表下7米深度。

3. 磷酸盐岩的物理力学性质

本公众号之前仅涉及到三个磷矿，但都没有提到磷酸盐岩的物理力学性质，标准的RSData数据库没有磷酸盐岩，因此查了一些文献。

(1) 沙特阿拉伯要开发磷矿【沙特阿拉伯大举进军采矿业】

(2) 南非Foskor mine【DFN在露天矿台阶设计中的应用 (Bench Design)】

(3) 中国金口河矿【四川乐山金口河矿区山体滑坡致19人遇难---滑坡原因推测和采矿方法概述】

泊松比：0.26, 0.3, 0.32

UCS：37.96MPa, 53.6MPa, 87.49MPa

抗拉强度：0.88MPa, 12.73MPa

密度：2880kN/m^3

弹性模量：27.1GPa, 28.40GPa, 45.36GPa

粘结力：5.64MPa, 28.7MPa

内摩擦角：30.53°, 54.78°

4. 参考

[1] (2018) Stability Analysis and Confidence Level Evaluation of Backfill Mining under High and Steep Rock Slopes.【Kidd Creek Mine的地压控制和岩石工程参数校准】

[2] (2019) Machine Learning Approaches for Long-term Rock BurstPrediction.【岩爆预测文献回顾(Prediction of Rock Burst) (5) [2006-2008]】

[3] (2020) Study on dynamic mechanical properties of phosphate rock through experimental tests and mesoscale simulation.【动水压力对坝体稳定性的影响 (hydrodynamic Pressure)】

[4] (2021) Research on the Evolution Characteristics of Rock Mass Response from Open-Pit to Underground Mining.【三维极限平衡分析 (Three-Dimensional Limit Equilibrium)】

[5] (2022) Slope geometry optimization considering groundwater drawdown scenarios at an open-pit phosphate mine, southeastern Brazil.【快速降水对坝体稳定性的影响(Rapid Drawdown)】

来源：计算岩土力学