某露天矿排土场稳定性分析及诱发泥石流演进过程模拟

doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2025.S2.0019

中国安全科学学报 ›› 2025, Vol. 35 ›› Issue (S2): 168-174.doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2025.S2.0019

某露天矿排土场稳定性分析及诱发泥石流演进过程模拟

徐红剑¹^,²(), 姜旭桐¹^,², 于正兴¹^,²^,^**(), 张亦海¹^,², 陈才贤³

¹ 中国安全生产科学研究院, 北京 100012
² 中安国泰(北京)科技发展有限公司, 北京 102209
³ 西藏巨龙铜业有限公司, 西藏拉萨 850200

收稿日期:2025-08-18 出版日期:2026-02-04
通信作者:
**于正兴(1979—),男,山东青岛人,博士,正高级工程师,主要从事矿山安全、边坡灾害防治等方面的工作。E-mail:yuzx@chinasafety.ac.cn。
作者简介:
徐红剑 (1999—),男,河北承德人,硕士,主要从事岩土体稳定性评价等方面的工作。E-mail:957458074@qq.com。
于正兴正高级工程师
张亦海高级工程师
陈才贤工程师
基金资助:
非煤露天矿山灾害防控国家矿山安全监察局重点实验室开放基金资助(FMLTKS202409)

Stability analysis of a certain open-pit mine's waste dump and simulation of evolution process of induced debris flow

XU Hongjian¹^,²(), JIANG Xutong¹^,², YU Zhengxing¹^,²^,^**(), ZHANG Yihai¹^,², CHEN Caixian³

¹ China Academy of Safety Science and Technology, Beijing 100012, China
² Cathay Safety TechnologyCo., Ltd., Beijing 102209, China
³ Tibet Julong Copper Industry Co., Ltd., Lhasa Xizang 850200, China

Received:2025-08-18 Published:2026-02-04

摘要/Abstract

摘要：

为提高露天矿排土场边坡的稳定性,以西藏某矿区排土场边坡为例,在深入了解矿区场地现状及工程地质条件的基础上,采用极限平衡法进行自重、降雨及地震工况条件下的排土场边坡稳定性分析,并基于快速质量运动模拟(RAMMS)软件模拟排土场诱发泥石流灾害,计算排土场诱发泥石流的运动演化过程,并进行泥石流强度分区。结果表明:排土场在自重+地下水+地震工况下处于不稳定状态,存在失稳滑动的风险,RAMMS数值模拟结果表明:泥石流的发生分为初始运动阶段、沟道流通阶段和堆积-最终阶段,其中,最大堆积深度为25.63 m,最大流速为8.73 m/s,高危险区区域面积占比为50.18%,主要分布于沟道流通区中线坡度稍陡地带。

关键词: 露天矿, 排土场, 稳定性分析, 快速质量运动模拟(RAMMS), 泥石流

Abstract:

To enhance the stability assessment of the open-pit mine's waste dump slope, a case study was conducted on a waste dump slope in a mining area located in Xizang. Based on a comprehensive analysis of site conditions and engineering geological characteristics, the limit equilibrium method was employed to evaluate slope stability under various loading conditions, including self-weight, rainfall infiltration, and seismic effects. Numerical simulations of debris flow hazards triggered by slope failure were subsequently performed using RAMMS software. Through these simulations, the dynamic evolution process of the induced debris flow was reconstructed, and hazard zoning based on flow intensity was accomplished. The results demonstrate that the waste dump slope remains unstable under the combined loading conditions of self-weight, groundwater seepage, and earthquake, presenting a substantial risk of instability and sliding failure. The RAMMS simulation data further indicate that the debris flow development process consists of three distinct phases: initiation stage, channelized flow stage, and deposition stage. Maximum sediment accumulation depth is recorded at 25.63 m, accompanied by peak flow velocity measurements of 8.73 m/s. The high-hazard zone is quantified to encompass 50.18% of the total affected area, with predominant distribution observed along moderately steep gradients adjacent to the central channel axis.

Key words: open-pit mine, dump, stability analysis, rapid mass movement simulation (RAMMS), debris flow

中图分类号:

X936

徐红剑, 姜旭桐, 于正兴, 张亦海, 陈才贤. 某露天矿排土场稳定性分析及诱发泥石流演进过程模拟[J]. 中国安全科学学报, 2025, 35(S2): 168-174.

XU Hongjian, JIANG Xutong, YU Zhengxing, ZHANG Yihai, CHEN Caixian. Stability analysis of a certain open-pit mine's waste dump and simulation of evolution process of induced debris flow[J]. China Safety Science Journal, 2025, 35(S2): 168-174.

图/表 11

图1

图2

表1

表2

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表3

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参考文献 9

[1]	蓝宇. 基于数值模拟的露天矿排土场高陡边坡稳定性分析与治理[J]. 矿业研究与开发, 2023, 43(3):77-82.
	LAN Yu. Stability analysis and treatment of high and steep slope in open-pit dump based on numerical simulation[J]. Mining Research and Development, 2023, 43(3):77-82.
[2]	江松, 李涛, 李锦源, 等. 基于TrAdaBoost-GBDT模型的排土场边坡稳定状态判别[J]. 中国安全科学学报, 2024, 34(11):89-98. doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.11.0124
	JIANG Song, LI Tao, LI Jinyuan, et al. Diserimination of dump slope stability state based on TrAdaBoost-GBDT model[J]. China Safety Science Journal, 2024, 34(11):89-98. doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2024.11.0124
[3]	李文虔, 陈敏, 寇向宇. 露天矿排土场稳定性分析及滑坡防治措施[J]. 采矿技术, 2023, 23(1):59-61.
	LI Wenqian, CHEN Min, KOU Xiangyu. Stability analysis of open-pit mine dump and landslide prevention measures[J]. Mining Technology, 2023, 23(1):59-61.
[4]	包一丁. 排土场边坡稳定性评价及潜在滑坡灾害范围预测:以朱家包包排土场为例[D]. 长春: 吉林大学, 2020.
	BAO Yiding. Stability analysis and landslide failure potential forecasting of the waste dump:Zhujiabaobao waste dump case study[D]. Changchun: Jilin University, 2020.
[5]	谭星宇. 尾矿库条件下排土场稳定性分析及治理研究[J]. 矿业研究与开发, 2023, 43(9):41-45.
	TAN Xingyu. Study on stability analysis and treatment of waste disposal site under condition of tailings reservoir[J]. Mining Research and Development, 2023, 43(9):41-45.
[6]	董建军, 姜浩, 闫斌, 等. 高海拔剧烈干湿循环在役排土场安全状态评价[J]. 中国安全科学学报, 2023, 33(10):94-103. doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.10.2246
	DONG Jianjun, JIANG Hao, YAN Bin, et al. Evaluation of safety state for dumpat high altitude[J]. China Safety Science Journal. 2023. 33(10):94-103. doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.10.2246
[7]	马增, 费汉强, 孙春辉, 等. 长历时降雨后排土场边坡稳定性动态变化研究[J]. 矿业研究与开发, 2025, 45(7):169-176.
	MA Zeng, FEI Hanqiang, SUN Chunhui, et al. Research on the dynamic changes of slope stability in waste dump after prolonged rainfall[J]. Mining Research and Development, 2025, 45(7):169-176.
[8]	李耀宏, 张梓旭, 李树勋, 等. 不同震级作用下排土场边坡动力响应特征与稳定性分析[J]. 有色金属:矿山部分, 2025, 77(1):31-37.
	LI Yaohong, ZHANG Zixu, LI Shuxun, et al. Analysis of dynamic response characteristics and stability of dump slope under different seismic magnitudes[J]. Nonferrous Metals:Mining Section, 2025, 77(1):31-37.
[9]	邸勇, 魏云杰, 谭维佳, 等. 基于RAMMS的滑坡堵江危险性评价[J]. 地学前缘, 2025, 32(5):546-556. doi: 10.13745/j.esf.sf.2024.12.2
	DI Yong, WEI Yunjie, TAN Weijia, et al. Risk assessment of landslides blocking rivers based on RAMMS[J]. Earth Science Frontiers, 2025, 32(5):546-556. doi: 10.13745/j.esf.sf.2024.12.2

岩性	黏聚力/kPa	内摩擦角/(°)	重度/(kN·m^-3)	饱和渗透系数/(cm·s^-1)	饱和含水率
中风化糜棱岩	700	39	25.4	1.16×10^-5	0.010 2
堆积体	43.5	36.5	22.5	1.20×10^-2	0.045

工况	类型	许用安全系数
工况Ⅰ	自重+地下水	1.25
工况Ⅱ	自重+地下水+降雨	1.20
工况Ⅲ	自重+地下水+地震	1.20

强度	最大泥深 H/m	关系式	最大泥深与最大流速乘积HV/(m²·s^-1)
高	H≥10	OR	HV≥10
中	5≤H<10	AND	5≤HV<10
低	0≤H<5	AND	HV<5

[1]	郑斌, 王浩臣, 任义, 高永涛, 周喻. 露天矿采坑淤泥体原位疏干排水采掘设计与工程应用[J]. 中国安全科学学报, 2025, 35(S2): 139-146.
[2]	张安琦, 谢谟文, 蒋宇静, 张学朋, 刘敬楠, 杜岩. 考虑坡体沉降变形推移式滑坡稳定性评价方法[J]. 中国安全科学学报, 2025, 35(S2): 161-167.
[3]	杜文秀, 闫路. 露天采场边坡稳定性研究:以巴润矿为例[J]. 中国安全科学学报, 2025, 35(S2): 196-202.
[4]	惠钰博, 于正兴, 王诺, 李希腾. 基于SEEP/W-SLOPE/W耦合的降雨入渗含水量动态响应与稳定性演化特性[J]. 中国安全科学学报, 2025, 35(S2): 223-230.
[5]	蔡博渊, 于正兴, 任义, 张亦海, 马海涛, 王一丹. 基于CNN-LSTM模型的露天矿边坡表面变形预测[J]. 中国安全科学学报, 2025, 35(S2): 231-238.
[6]	温经林, 尹永明, 于正兴, 王一帆, 卢新爱. 不同工况下矿区边坡受力变形及破坏特征研究[J]. 中国安全科学学报, 2025, 35(S2): 66-72.
[7]	常盛山, 庞一博. 极限平衡法下某露天矿采场多工况边坡稳定性分析[J]. 中国安全科学学报, 2025, 35(S2): 87-94.
[8]	李斌, 邹阳, 彭志伟, 武文霖, 刘佳宁. 矿山边坡机载LiDAR数据采集三维建模研究[J]. 中国安全科学学报, 2025, 35(S1): 192-198.
[9]	杨奉展, 顾清华, 李少博, 杨建春. 露天矿低能见度下多模态融合障碍物检测[J]. 中国安全科学学报, 2025, 35(5): 195-203.
[10]	田森, 龚远恒, 李永新, 赵映, 王光进, 司鹄. 寒区露天矿边坡裂隙岩体冻-动联合损伤劣化特性研究[J]. 中国安全科学学报, 2025, 35(4): 85-93.
[11]	刘光伟, 张浩博, 雷健, 黄云龙, 任崇辉. 面向露天矿无人矿卡行驶障碍物检测模型[J]. 中国安全科学学报, 2025, 35(11): 49-55.
[12]	顾清华, 殷书檀, 王丹, 李学现, 尹慧民. 基于改进YOLOv8的矿卡司机疲劳驾驶检测[J]. 中国安全科学学报, 2025, 35(1): 60-66.
[13]	于海成, 田羽, 李庆健, 李新鹏, 薛国庆, 张玉华. 基于红外图像和目标检测的露天矿火灾探测技术[J]. 中国安全科学学报, 2024, 34(S1): 212-218.
[14]	陈光耀, 李司豪, 梁阳泽, 夏震昭, 徐照. 基于联系云和改进冲突证据融合算法的泥石流易发性评价[J]. 中国安全科学学报, 2024, 34(8): 222-230.
[15]	江松, 李涛, 李锦源, 李研博, 张存良, 张立杰. 基于TrAdaBoost-GBDT模型的排土场边坡稳定状态判别[J]. 中国安全科学学报, 2024, 34(11): 89-98.

某露天矿排土场稳定性分析及诱发泥石流演进过程模拟

Stability analysis of a certain open-pit mine's waste dump and simulation of evolution process of induced debris flow

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