加拿大第二大露天铜矿---Gibraltar的边坡稳定性
文章摘要
2024年3月25日，塔塞科公司宣布收购Gibraltar矿剩余12.5%的权益，成为该矿的唯一所有者。这一举措将提高公司的铜产量，并增加现金流，有助于推进亚利桑那州佛罗伦萨铜矿项目的建设。Gibraltar矿是加拿大BC省中部的大型铜钼矿，由Taseko运营，为北美第四大露天铜矿。该矿自1972年开采以来，经历了多次所有权变更和升级，目前设计产能为每天85000吨，预计可支持生产至2044年。
矿区包含多个露天矿坑，其中Granite Pit的边坡稳定性受到岩体断裂和结构特征的影响。
历史上，该边坡曾出现裂缝和移动，采取了废石支护等措施以防止大幅移动。岩土工程测绘和勘测使用立体照片和摄影测量软件建立了数字地形模型，以评估边坡的几何形状和结构特征。
研究表明，边坡变形事件与岩体内部损伤累积和关键地质结构的应力变化有关。通过结合地面雷达、地表变形监测和无人机摄影测量，成功控制了不稳定状况，为理解和管理矿坑边坡不稳定提供了宝贵经验。这些研究成果对于露天矿边坡的监测和管理具有重要意义。
正文
1. 引言
2024年3月25日，总部位于温哥华的塔塞科(Taseko)公司宣布，将从目前的持有者Dowa Metals & Mining和Furukawa手中收购Gibraltar(直布罗陀)矿剩余的12.5%权益，成为该矿的唯一所有者。此举将使Taseko的铜产量提高14%，并在公司推进亚利桑那州佛罗伦萨铜矿项目(Florence copper project)建设的过程中增加现金流。根据最终协议，Taseko将在十年内支付1.17亿加元(8610 万美元)购买 Dowa 和 Furukawa 持有的 Cariboo Copper Corp。本月早些时候，该公司公布了 2023 年5.25亿美元的历史最高收入，这主要归功于Gibraltar矿的贡献。与2022年相比，收入增长了34%。2023年，该矿共生产了1.226 亿磅铜，平均铜回收率为82.6%，原矿品位为0.25%。这一产量高于公司最初的目标，比2022年高出26%。Taseko也即将在佛罗伦萨(Florence)开始生产，预计将于 2025年第四季度投产。
2. 历史
Gibraltar矿是位于加拿大BC省中部的一座大型铜钼矿，该矿由Taseko矿业公司运营，是加拿大第二大、北美第四大露天铜矿。该矿最初由温哥华的 Placer Development Ltd. 于 1972 年开采；1996 年出售给威斯敏资源公司(Westmin Resources)，后者于1998 年关闭了该矿；1999 年7月，Taseko矿业公司收购了该矿，并于2004年10月重新开业，2006年开始运营。该矿在不同的开发阶段经历了多次升级，使设计产能提高到每天 85000吨。根据Taseko的报告，2007 年该矿的铜储量为24亿磅，钼储量为6900 万磅。该矿预计将支持铜和钼的生产至少到 2044年。
3. 边坡
Gibraltar矿有四个露天矿坑：Gibraltar West Pit, Gibraltar East Pit, Granite
Lake Pit和Polyanna Pit，其中Granite Lake Pit自从2004年重新开采以来一直在运行。
Granite Pit的平面尺寸约为两公里长一公里宽，典型的边坡高度为300米至350米，整体坡角为 33°至 44°，最终矿坑的坡高预计可达 440米。Golder和BGC曾作为岩土顾问参与过边坡稳定性评价。
Granite pit附近的岩体断裂较多，岩石结构特征主要是节理和断层，常见的是共轭节理，许多次生结构与主要断层系统平行。Granite pit的东南帮由上下两部分组成，中间由临时坡道隔开，上下两部分得倾向分别为315°和340°，坡道间夹角为37°，坡高137米。2010 年 8 月初，坡顶出现了大裂缝，随后东南帮一直在移动，沿边坡西侧边缘形成了一个局部结构控制的楔形不稳定区，高度大约有 3-4 个台阶，于 2011年2月4日沿着东南帮较大移动块的西部边缘形成高的局部结构控制楔形不稳定带。预计在春季径流期间，边坡移动会增加。因此为防止边坡大幅移动，建议用废石支护边坡上部。如果移动速率增加，则支护的尺寸应增大。
东帮边坡靠近13#断层
4. 参考
[1] (2013) Structural Geology and Bench Conditions in the Granite Pit.Granite Pit边坡的稳定性和潜在破坏模式受节理和断层方向的控制，构造地质也会对开采后的台阶几何形状产生影响。使用立体照片和摄影测量软件进行了岩土工程测绘和勘测，建立了详细的数字地形模型，以确定边坡的几何形状以及较大结构特征的位置和方向；比较了边坡几何形状与常规勘测结果，绘制的结构图与附近岩土钻孔的结果进行了比较。[2] (2015) Structural Geology of the Granite Lake Pit, Gibraltar Copper-Molybdenum Mine,South-Central British Columbia: Preliminary Observations.[3] (2015) Slope monitoring practices at open pitporphyry mines in British Columbia,Canada.[4] (2017) Mine Environment Neutral Drainage (MEND) Project - Study of Tailings Management Technologies.[5] (2017) Best Practices for Tailings Dam Design. [6] (2018) An Investigation into the Time Dependent Deformation Behaviour of Open Pit Slopes at Gibraltar Mine, BC, Canada.在爆破或采矿导致应力状态发生变化后，露天矿边坡会发生一系列减速变形事件。人们对这些变形事件知之甚少。本论文使用大型比能量数据库和边坡雷达监测数据来描述五个边坡失稳的特征。八个不同的流变学和经验曲线拟合模型被应用于 24 个变形事件，以确定哪个模型最接近观测到的变形。然后将表现最好的模型--分数麦克斯韦模型(Fractional Maxwell)，应用于从五个边坡不稳定性中确定的近 200 个变形事件。对由此产生的模型参数α(分形粘度)和A(响应幅度)进行跟踪，并与变形历史、不稳定性大小和几何形状以及爆炸大小和位置进行比较。边坡不稳定性表现出随着岩体内部损伤的累积，变形表现出越来越强的粘性。变形事件的程度和可能性与应力变化是否接近关键地质结构相关。[7] (2018) Lessons Learnt from Open Pit Wall Instabilities: Case Studies of BC Open Pit Hard Rock Mines.[8] (2020) Monitoring and managing large deformation pit slope instabilities at a British Columbia copper mine. 矿坑边坡由于岩体薄弱而复杂的断层带而产生了较大的变形。本文介绍了一个包含26个矿坑边坡不稳定情况的数据库，其中一个不稳定情况在一年内累计变形超过70米，但没有发生坍塌。地面边坡稳定雷达和由机器人全站仪测量的棱镜持续监测了矿坑边坡的变形率，不稳定区域经历了持续数天的加速事件，高边坡的采矿工作正在向320米的最终高度推进。将地面雷达和地表变形监测与无人机摄影测量相结合，有助于了解复杂的破坏机理，并成功控制不稳定状况。矿坑边坡由于岩体薄弱而复杂的断层带而产生了较大的变形。本文介绍了一个包含 26 个矿坑边坡不稳定情况的数据库，其中一个不稳定情况在一年内累计变形超过 70 米，但没有发生坍塌。地面边坡稳定雷达和由机器人全站仪测量的棱镜持续监测了矿坑边坡的变形率，不稳定区域经历了持续数天的加速事件，高边坡的采矿工作正在向 320 米的最终高度推进。将地面雷达和地表变形监测与无人机摄影测量相结合，有助于了解复杂的破坏机理，并成功控制不稳定状况。矿坑边坡由于岩体薄弱而复杂的断层带而产生了较大的变形。本文介绍了一个包含 26 个矿坑边坡不稳定情况的数据库，其中一个不稳定情况在一年内累计变形超过 70 米，但没有发生坍塌。地面边坡稳定雷达和由机器人全站仪测量的棱镜持续监测了矿坑边坡的变形率，不稳定区域经历了持续数天的加速事件，高边坡的采矿工作正在向 320 米的最终高度推进。将地面雷达和地表变形监测与无人机摄影测量相结合，有助于了解复杂的破坏机理，并成功控制不稳定状况。矿坑边坡由于岩体薄弱而复杂的断层带而产生了较大的变形。本文介绍了一个包含 26 个矿坑边坡不稳定情况的数据库，其中一个不稳定情况在一年内累计变形超过 70 米，但没有发生坍塌。地面边坡稳定雷达和由机器人全站仪测量的棱镜持续监测了矿坑边坡的变形率，不稳定区域经历了持续数天的加速事件，高边坡的采矿工作正在向 320 米的最终高度推进。将地面雷达和地表变形监测与无人机摄影测量相结合，有助于了解复杂的破坏机理，并成功控制不稳定状况。隧道喷射混凝土支护的模拟(Plaxis)
