本项目使用的Itasca软件

项目简介

2021年5月，全球开采最深露天矿之一、位于美国犹他州盐湖城的宾汉峡谷铜矿场（Bingham Canyon Mine）发生了一起名为“Leo失稳（Leo Failure）”的边坡失稳破坏，总体失稳规模约达2,100万吨。针对矿区活动开展广泛全面的监测，从而能实施有效的预测及记录，避免造成人员伤亡、设备损坏等不良后果。

本项目中，Itasca工程师采用ITASCA专业颗粒流岩石力学计算程序PFC，对边坡失稳破坏进行分析计算，推算破坏区域中矿石品位。通过数值模拟方式复现失稳破坏过程，并针对岩性、矿石品位、岩块破坏运动轨迹及落点等破坏区材料参数开展研究。

图1：失稳破坏发生前的铜矿石品位分布，数据提取自现场克里格插值地质块体模型

Itasca项目职能

针对此失稳边坡，Itasca工程师构建了一个三维细观力学模型，并通过分别对一个粗粒度（275,000颗粒数，直径为2至4米之间）及一个细粒度模型（220,000颗粒数，直径为1至2米之间）进行计算以进行分析比较。

采用试错法来模拟现场观测所得的两阶段复杂失稳破坏过程，并与现场测量结果进行最佳匹配，包括失稳后破坏表面、破坏区域相对位置、台阶位置以及标记点的轨迹及最终位置等。

根据模拟结果的最终状态生成地质块体模型，并将该模型与前期预测结果、根据现场钻探及采样实测数据所得的试验模型进行比较。

项目结果

粗、细粒度模型的校准结果均符合预期，且两个模型结果之间没有明显差异，因此实际生产中采用计算效率更高的粗粒度模型即可。

PFC模型和控矿块体模型中的矿体吨位结果几乎没有差别，说明就岩石种类分布而言，PFC模型中的计算结果与控矿块体块体模型中的实际结果高度相似。

相较于前期预测结果，PFC模型中铜品位与控矿块体模型中的结果之间差异更小，说明PFC模型的计算结果更为接近该区域中矿石的实际品位。以上结果均表明，与现有方法相比，通过引入PFC软件分析计算的先进工程手段，能更好地预测滑体的矿石品位，对矿场设计、规划及现场作业具有极为重要的指导意义。

图2：失稳破坏后的矿体品位分布结果对比

原文介绍：Modelling of “Leo” Slope Failure Using a Distinct-Element Modelling Approach