Groundwater Flow Models in Open Pit Mining: Can We Do Better?

Abstract

When do issues of complexity outweigh the practicality of experience-based judgement? Prior to the arrival of computer-generated flow models, heurism and the application of simple, practical, tried-and-proven techniques resonated at the heart of any mining operation. With the current reliance on overly designed and time-intensive numerical models, are we meeting what the miner needs? As hydrogeological practitioners in the mining industry, we need to be adaptive and possess tools that allow ‘on the run decision-making’ that can, quickly and effectively, meet the time frames required by the miner, at each stage of mine development. A more appropriate strategy would be to adopt a ‘right tool for the job’ approach using models that target specific areas or stages of mine development. This will potentially result in multiple models that overlap in time and space. Furthermore, in the process of selecting an appropriate model, the hydrogeologist needs to be cognisant of the levels in accuracy required from the model; it should be commensurate with the detail built into the conceptual model. This should guide selection of the model solution and the complexity of the model. The approach is discussed, using an actively dewatered open pit mine and the application of the analytical superposition modelling method as an example.

Zusammenfassung

Ab wann können aufgrund äußerst komplexer Ausgangsbedingungen kein erfahrungsbasierten Entscheidungen mehr getroffen werden? Vor der Einführung von computerbasierten numerischen Grundwasserströmungsmodellen standen heuristische und auf einfachen praktisch erprobten und bewährten Erfahrungen beruhende Entscheidungsprozesse im Mittelpunkt jeder Bergbauaktivität. Aber erfüllen wir mit dem aktuellen Zutrauen auf übermäßige und zeitintensive numerischen Modelle auch die Erwartungen der Bergbaubetreiber? Als praktisch arbeitende Hydrogeologen in der Bergbauindustrie werden adaptiv nutzbare Werkzeuge entwickelt, welche sofortige Entscheidungsfindungen erlauben und den Bergbaubetreibenden schnell und effizient und zu jeder Abbauphase unterstützen. Eine noch bessere Strategie ist die Entwicklung von Werkzeugen, welche speziell an die spezifischen Anforderungen zu jeder Phase des Bergbaus angepasst sind. Dies führt dann ggf. zur Verwendung einer Vielzahl an zeit- und raumangepassten Detailmodellen. Bei der Auswahl eines entsprechend passenden Modells muss sich der Anwender an den hydrogeologischen Anforderungen zur Modellgenauigkeit orientieren, welche in die Gesamtmodellkonzeption einfügen sein sollten. Hierbei müssen lösungsorientierte Modellansätze verwendet werden, welche die Komplexität vollständig berücksichtigen. Dieses Vorgehen wird am Beispiel eines aktiv entwässerten Tagebaus und unter Verwendung von analytischer Überlagerungsmethoden diskutiert.

Resumen

¿Cuándo las cuestiones de complejidad superan la practicidad del juicio basado en la experiencia? Antes del arribo de modelos de flujo generados por computadora, la heurística y la aplicación de técnicas simples y prácticas, probadas y demostradas resonaban en el corazón de cualquier operación minera. Con la actual dependencia sobre modelos numéricos y excesivamente diseñados, ¿estamos respondiendo a las necesidades de los mineros? Como profesionales hidrogeólogos en la industria minera, necesitamos ser adaptable y poseer herramientas que permitan tomar decisiones sobre la marcha que puedan, rápida y efectivamente, responder a los tiempos que requieren los mineros, en cada etapa del desarrollo de la mina. Una estrategia más apropiada sería adoptar una aproximación que sea una herramienta directa para el trabajo usando modelos que cuyos objetivos sean áreas o estados específicos del desarrollo de la mina. Esto potencialmente resultaría en múltiples modelos que se superpondrían en espacio y tiempo. Además, en el proceso de seleccionar un modelo apropiado, el hidrogeólogo necesita ser competente respecto de los niveles de precisión requeridos por el modelo; eso debería ser conmensurado con el detalle construido dentro del modelo conceptual y sería una guía para la selección del modelo y la complejidad del mismo. La aproximación es discutida, usando como ejemplo la aplicación de un modelo de superposición analítica en el desagote de una mina active a cielo abierto.

抽象

什么时候问题的复杂程度会超越我们基于经验的判断呢?在人们开始使用计算机生成的水流模型之前,人们在采矿过程中主要采用探索性方法或简单、实用、可靠技术。目前,随着对过度设计模型的过分依赖,我们的工作能够满足采矿需要吗?作为采矿行业内水文地质工作者,我们应该拥有可以迅速、有效地作出决策的工具,满足采矿业各阶段的要求。一种更为合适的策略是采用针对特定区域或特定采矿阶段的模型。这可能会产生多个在时间和空间重叠的模型。在选择合适的模型过程中,水文地质专家需要了解模型精度要求,所建模型需要与概念模型一致。这些是模型方案选择和模型复杂程度识别的原则。本文以处于开采阶段的疏干露天矿的解析叠加模型为例,讨论了上述方法。