露天转地下采矿方法的研究

大孤山铁矿露天地下协同开采方案研究大孤山铁矿为大型深凹露天铁矿山,目前已处于露天开采末期,矿石运输成本和剥离岩石量增大,采矿成本较高,随着铁矿石价格的走低,矿山生产经济效益较差,急需改进采矿方法,降低生产成本与提高开采效率,保障企业可持续发展。

本文将东北大学提出的露天地下协同开采新方法应用于大孤山铁矿,结合矿山条件研究进行。

首先基于地质资料与矿山图纸,利用SURPAC软件构建了三维立体模型,将露采境界、矿体、断层、夹石和围岩的空间位置关系和空间形态在虚拟三维空间中进行展示。

其次利用所建模型对露天开采境界进行细部优化,将剥采比较大的东帮最终境界向西平移,使剥采比过高的露采矿量转为挂帮矿,再应用诱导冒落法高效开采;同时,将小孤山采区露天采场适时独立延深开采,减小小孤山采区与大孤山采区衔接部位的剥岩量。

第三、露天适时进行陡帮开采,留下挂帮矿诱导冒落法开采。

第四、按露天地下协同开采要求调整露天运输线路,将原设计的露天旋回式运输线路更改为西帮至西北帮的折返式运输线路,为东帮挂帮矿诱导冒落开采提供足够的空间条件;此外,协同布置露天延深开采与挂帮矿地下开采的开拓系统,由露天运输台阶向挂帮矿开掘平硐,形成挂帮矿的开拓运输系统,以加快挂帮矿的开采进程,实现地下产能的协同增长。

第五、运用露天陡帮开采技术与地下诱导冒落技术,结合大孤山铁矿条件,构建了挖掘机装载,中小型卡车运输与横采内排工艺相结合的露天陡帮延深开采方案,挂帮矿大结构参数诱导冒落高效开采方案,以及利用地下采空区容积控制边坡岩移方向、使其指向塌陷坑而不滑落于露天采场的方法,由此形成了大孤山铁矿露天地下协同开采方案。

分析表明,本文提出的露天地下协同开采方案,能够高度适应大孤山铁矿条件,由于露天采场减少剥岩量与挂帮矿节省落矿工程等,可大幅度降低矿石生产成本与提高开采效率,并可实现露天转地下的平稳过渡与增产衔接。

露天转地下开采中顶柱稳定性分析【摘要】对影响安全生产的问题—突冒危险性，结合唐山石人沟铁矿的具体地质条件、采矿体条件、岩体的结构特征及力学性质测试，本文采用数值模拟的方法，分析了九种境界顶柱留设方案，直观的展现出不同方案下各个层面的受力分布情况，从中选择合理的分析方案，指导矿山开采。

从而为矿石的安全回采提供保证。

【关键词】露天转地下；顶柱；稳定性；数值分析；突冒随着采掘深度不断增加，露天开采方案越来越不适合矿山生产要求。

近些年来，一些矿山开始着手露天转地下开采，如：板石沟铁矿，铜官山铁矿等。

由露天转入地下开采的过渡期间，为了矿石产量持续，回采安全，多采用分段空场法（留矿柱）留境界顶柱的方案。

而要解决的主要问题是境界矿柱留设尺寸，究竟留多少可以保证开采围岩稳定、生产安全又有更高的产量？如果境界矿柱留的过薄，易造成境界矿柱突然间崩落，会对地下采空区产生强动力冲击，当境界矿柱塌落时，对采空区内空气压缩，会形成破坏性很大的气浪，对井下设施及人员有很大危害，甚至可使矿井报废。

境界矿柱如果留的过厚又会造成矿产资源的浪费，矿柱回采率低，贫化率大。

在传统的工程设计中，一般采用工程类比法确定，此方法造成尺寸过大或者不足情况比较普遍。

随着计算机技术的发展，数值模拟的方法被认为是目前最先进的技术。

因此，本文采用数值模拟的方法，分析了九种境界顶柱留设方案，直观的展现出不同方案下各个层面的受力分布情况，从中选择合理的分析方案，指导矿山开采。

从而为矿石的安全回采提供保证。

1 工程概况唐钢矿业公司石人沟铁矿是唐钢的主要供矿单位，其露天开采已经进入末期。

以16线为界，将采区划分为南、北两个采区。

目前，南区露天开采已经结束，并作为内部排土场。

井下开采拟采用分段空场法留顶柱的方案。

采用前进式采矿，后退式回采。

矿区为一单斜构造，断裂构造发育，对矿体影响较大。

其中在设计范围内对矿体破坏较大的有F8，F18，F9，Fa，F5，Fc断层，使岩体破碎，降低岩体力学强度。

确定露天矿山转地下合理生产规模的方法摘要：露天金属矿山转地下开采是一种必然的趋势，确定露天转地下合理生产规模是一项核心决策要素。

通过使用统计分析、技术条件、技术经济、综合评价等方法确定合理生产规模的阐述，为矿山寻找一种适合本企业的确定合理生产规模的方法。

关键词：金属矿山；露天转地下；生产规模优化；人工神经网络目前国内外矿山开采中对于矿体延伸较深、覆盖层不厚且矿体厚度为中厚以上的矿床多采用露天开采。

因为露天开采具有初期建设投资少、投产快、生产条件好、安全高效、资源回收率高等优点，所以应用比较广泛。

但随着露天矿山服务年限的增加，开采深度逐渐增大露天采矿剥采比将会达到甚至超过经济极限值，从而使经济效益明显下降。

因此随着露天矿山服务年限的延长，转入地下开采是唯一的途径[1]。

研究露天转地下开采规律和相关要素优化成为当前采矿行业中的一个热门课题[2]，而确定露天转入地下开采稳产后的合理生产规模在决策中尤为重要。

下面笔者就确定矿山合理生产规模的方法做一些阐述。

1 泰勒公式等统计方法国外学者泰勒通过多年来对多个矿山样本的设计项目统计分析后，得出了如下关于矿山生产能力的经验公式：a=5r0.75 或t=0.2r0.25 （1）式中：a-矿山生产能力，t/a；t-矿山经济寿命，a；r-境界内矿石储量。

国内许多学者利用泰勒公式对我国矿山生产能力进行验证，得到的结果跟国内矿山的实际生产能力有一定的出入。

文献[3～4]通过大量的研究分析后得到更适宜我国矿山的经验公式：a=1.25r0.75 或t=0.8r0.25 （2）统计分析法属于传统的方法，考虑的因素较少，而实际矿山生产中因为矿床的自然条件各异，各个矿山的开采工艺与开采设备也不同，所以很难真实的反映矿山开采的实际情况，属于一种粗放型的方法，不能保证企业达到最好的经济效果，这种方法得到的结果可以作为一种参照。

2 从矿山开采技术角度研究技术分析法主要从矿山开采技术角度出发，根据矿山生产能力应与矿床开采过程中各项技术参数相结合的现实生产情况。

露天转地下开采下矿山边坡稳定性难点解析摘要：目前,我国露天开采的矿山普遍面临一个共同的问题,即随着露天开采的延深,剥离费用会不断增加,所形成的高陡边坡将给矿山安全带来严重威胁，从而造成采矿成本不断增加,从安全和经济方面考虑,这些矿山需从目前的露天开采转为最终的地下开采。

矿山由露天转地下开采后，边坡及坑底周围岩体与地下开采组成一个复合动态变化体系，其变形和力学行为极为复杂，局部呈现出典型的非线性特征。

关键词：露天转地下；采动响应；动态演化特征；力学分析模型；形态方程引言：“十二五”末期以来，我国露天矿主产区的露天矿山均进入深凹露天开采阶段，部分矿区甚至已经转入地下开采阶段。

特别是重要经济区、生态功能区、重点流域的连续层状矿床，呈缓倾斜、薄至中厚、软夹层的赋存状态。

由于其成矿年代久远、历经多次地质构造与浅部露天采矿作业扰动，局部呈现典型的松散体特征，矿体顶板与围岩节理、裂隙发育，属于典型的不稳定岩体类型。

其矿山由露天转入地下开采后，矿体上盘附近还矗立有露天开采形成的层状高陡岩质边坡，该类型露天边坡的存在对地下开采工程产生重要影响。

因此，现阶段需通过现场调研、相似材料模拟试验、数值模拟试验和理论研究，对复杂地质赋存条件下矿床露天转房柱法地下开采后，地下开采与边坡耦合作用下体响应的演化特征及其动态效应进行系统深入研究，以揭示露天层状高陡岩质边坡与地下采场围岩及其上覆岩体的非线性变形机制与动态失稳机理。

相关成果对我国复杂地质赋存条件下矿山露天转地下后地压管理与控制及露天边坡的安全维护具有重要的学术意义和实际应用价值。

1.露天转地下开采的特点自上世纪50年代以来，全世界现已建有有色金属、钢铁、煤炭、黄金、化工等各类露天矿山1500余座。

按矿山当前生产能力计算，露天开采在各类非能源固态矿床开发中所占的比重约为：有色金属矿50%，铁矿87%，化工原料矿71%，建材矿山近100%。

经过几十年持续高强度的开采，绝大多数露天矿山已经进入深凹露天开采阶段，大部分矿山正在或者已经转入地下开采。

急倾斜厚矿体露天转地下矿山开采方法的探讨张延国;赵有国;王运永【摘要】某矿山为急倾斜厚矿体,以该矿露天转地下的设计实践为基础,探讨了无底柱分段崩落法和空场嗣后充填采矿法的适用条件.根据放矿理论,分析了无底柱分段崩落法上覆岩层“整体下移层”的特点,提出在满足干选废石回填后,以露天采坑作为露天转地下开采的废石排土场和干排尾矿库,将排土场干选后的废石回填至露天采坑形成初始覆盖层,妥善解决了掘进废石、选矿厂尾矿的堆弃难题.【期刊名称】《现代矿业》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】4页(P13-16)【关键词】露天转地下;放矿椭球体;无底柱分段崩落法;覆盖层【作者】张延国;赵有国;王运永【作者单位】中钢集团工程设计研究院有限公司石家庄设计院;中钢集团工程设计研究院有限公司石家庄设计院;五矿矿业控股有限公司【正文语种】中文目前国内由采矿活动所造成的土地破坏及环境污染非常严重，特别是尾矿库的环境污染及安全隐患更加突出。

据国家统计局统计资料：1990年我国由采矿活动破坏的土地面积为1.4万～2万km2，1990年以后每年以约200 km2的速度增加，2000年以后每年增加的速度扩大到340 km2。

这其中开采直接造成破坏的约占1/3，固体废弃物堆存造成的破坏约占2/3。

至2007年全国尾矿库12 718座，堆存总量80.46亿t，占地面积100万hm2，废石碴堆存总量约200亿t，占地面积约33.3万hm2。

由采矿活动造成的土地破坏及环境污染已经影响到国民经济的健康发展，成为需要迫切解决的重大问题。

为此，国家《十二五发展规划》对采矿业提出了“发展绿色矿业、加强共伴生矿产及尾矿综合利用、推进矿山地质环境恢复治理”的理念，新建或扩建尾矿库的审批愈加严格，征地愈加困难。

因此，矿山开采固体废弃物排弃成为了矿山建设的难题。

以河北省某大型露天转地下开采设计为例，探讨在设计过程中，以“绿色矿山”设计理念，利用干选后的废石回填露天采坑形成初始覆盖层，并以露天采坑作为露天转地下开采的排土场和干排尾矿库，妥善解决了掘进废石、选矿厂尾矿的堆弃难题，保证了无底柱分段崩落采矿法的顺利实施[1]。

ＳｅｒｉａｌＮｏ．６２０Ｄｅｃｅｍｂｅｒ．２０２０现　代　矿　业ＭＯＤＥＲＮＭＩＮＩＮＧ总第６２０期２０２０年１２月第１２期 周雪亭（１９７０—），男，高级工程师，工学硕士，２４３０００安徽省马鞍山市经济技术开发区太白大道１８９９号。

露天转地下开采充填体合理强度研究周雪亭１　苗　涛２　孔元丽１（１．安徽马钢矿业资源集团有限公司；２．马钢集团姑山矿业公司） 摘　要　为保障矿山在露天转地下开采时既安全又经济，合理的充填体强度是关键因素之一。

以姑山铁矿露转井工程为实例，采用数值模拟的方法，揭示了井下开采中采用不同强度充填体充填空区后围岩的塑性区分布、位移和应力的响应特征，以及对露天边坡稳定性的影响情况。

通过分析可以确定姑山露天转地下开采充填体合理强度为１．６ＭＰａ左右。

关键词　露天转地下矿山　充填体强度　数值计算ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４ ６０８２．２０２０．１２．０３０ 随着露天矿开采深度的逐步增加，其开采难度越来越大，露天开采不能满足生产要求［１］。

许多矿山开始采用露天转地下开采方式，而前期矿山已形成了较高的陡峭边坡，在其下部进行大规模采矿时，地下开采与深凹露天采场形成一体，相互影响，给露天转地下开采带来一系列安全问题［２ ３］，严重威胁地下采矿的安全。

为保证安全生产，许多矿山采用充填法进行开采。

采用充填法进行开采时，充填体强度是关键因素之一，合理的充填体强度既可以保障矿山安全生产，又能实现经济效益的最大化。

为确定合理的充填体强度，许多专家运用了不同方法进行研究，如李哲等采用有限元数值模拟的方法研究了充填体强度变化对围岩及边坡应力和位移的影响［４ ５］。

本文以马钢矿业公司姑山铁矿露天转地下开采工程为对象，研究露天转地下充填法开采时充填体的合理强度。

研究采用ＦＬＡＣ３Ｄ软件进行三维数值模拟［６］，分析不同充填强度时，充填体充填空区围岩的塑性区分布、位移和应力分布规律以及露天边坡的稳定性，为矿山露天转地下开采中选择合理的充填体强度提供依据。

归来庄金矿露天转地下平稳过渡高效采矿技术研究
孙维强;张春旺
【期刊名称】《世界有色金属》
【年(卷),期】2017(000)013
【摘要】通过对归来庄金矿工程地质、资源储量及开采现状的综合分析,对于归来庄金矿露天开采长的安全性进行的分析,同时在近况的露天开采转入地下开采的过程中,所产生的通风问题和高效采矿技术等问题进行了一系列的研究.通过利用合理的开采方法,使得整个金矿的开采水平得到大幅度提升,提升了金矿的开采安全性,建立了完善的金矿开采体系.文章中所提出的露天矿坑底部开采技术在实际运用当中有效解决了境界矿柱回采的技术难题,为更好地进行金矿的开采开采创造了有利条件.
【总页数】2页(P178-179)
【作者】孙维强;张春旺
【作者单位】山东黄金归来庄矿业有限公司,山东临沂273300;山东黄金归来庄矿业有限公司,山东临沂273300
【正文语种】中文
【中图分类】TD861.1
【相关文献】
1.焦家金矿寺庄矿区安全高效开采技术研究 [J], 司呈斌;党文刚
2.归来庄矿露天转地下安全高效开采动态调控技术研究 [J], 徐帅;李元辉;韩洪江;
祝德平
3.露天转地下平稳过渡采矿技术研究 [J], 陈何;刘建东;王湖鑫
4.下向分层胶结充填采矿法在归来庄金矿的应用 [J], 张春旺;刘勇;户瑞平
5.归来庄金矿采矿方法优化与应用 [J], 户瑞平;刘勇;王永娜
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第21卷露天转地下开采在矿业市场是广泛存在的问题,也是矿业市场长足发展而需要解决的问题。

正由于矿体的赋存条件和技术经济等方面的原因,大部分露天开采的矿山,不可能用露天开采将矿床一次采完,而多数矿山是上部用露天开采,之后过渡到地下开采，或者是在露天开采转地下开采过渡期间的联合开采。

目前我国应用较为广泛的即为露天转地下联合开采。

为了实现稳定产量或者产量波动不大，一般采用不停产过渡，露天产量逐渐减少，地下产量逐渐增加，直至露天开采结束，地下开采达到设计产量，这段交替时间成为露天转地下开采的过渡时期。

黑山铁矿在完成了多年的露天开采之后，将转入地下开采，本文以黑山铁矿为例，研发出一套露天转地下高效开采技术方案。

1矿区概况黑山铁矿为河北钢铁集团矿业有限公司的下属矿山，位于河北省承德市北31km 处，地属承德县高寺台镇王营村管辖，面积1.58km 2。

黑山铁矿为岩浆侵入型大型钒钛磁铁矿床，用露天开采至+650m 水平，+650m 之下转入地下开采。

地采范围内矿石总储量2190.51万t ，其中650m 标高以下0~28线之间1873.02万t ，0线以东及28线以西230.83万t ；650m 标高以上境界外86.66万t 。

黑山铁矿矿区内共查明大小矿体46个，其中以Ⅰ号采场的1号和2号矿体规模最大；其次是Ⅱ号采场的3#、6#、8#矿体为中等规模。

地采设计应用无底柱分段崩落法开采，设计生产能力100万t/a 。

2矿区开采条件2.1矿区工程地质特征黑山铁矿矿体围岩分两类，一类是斜长岩类，多作为高品位铁矿石的直接围岩，矿体与围岩界限收稿日期：2012-07-16作者简介：南世卿（1958-），男，教授级高工，采矿工程博士，河北钢铁集团矿山设计研究院院长，E-mail ：nanshiqing@ 。

露天转地下开采过渡前期高效开采方案研究南世卿1，任凤玉2，宋爱东1（1.河北钢铁集团矿山设计研究院，河北唐山063000；2.东北大学，辽宁沈阳110004）摘要：本文针对黑山铁矿在露天转地下开采过渡前期遇到的诸多技术问题，进行了大量的科学技术研究，解决了采矿方法与地压控制的关建技术难题，研发出适合黑山铁矿条件的露天转地下高效开采技术方案，为黑山铁矿露天转地下产量平稳过渡与地下高效开采提供了技术保障。

关于露天开采下地下采空区顶板安全厚度的确定研究摘要：国内采矿作业具有危险性，并且含有多种开采方式。

其中露天开采实际作业具有较高的危险性，由于采空区开采难度高、危险性强。

导致实际开采过程中，采空区为开采带来严重后果影响。

保障开采安全，需要明确采空区顶板安全厚度，保障开采顺利进行。

本文通过分析露天开采区域的相关资料，通过对现场测量，明确矿山采空区分布情况。

并依据理论计算和数值模拟对危险区域内的顶板安全厚度进行计算研究。

获取不同位置对于采空区顶板的影响，对于露天采矿作业安全有现实意义。

关键词：露天开采；地下采空区；顶板安全厚度引言：露天采矿过程中，地下采空区顶板上方岩层是保障开采安全的重要保障。

采矿人员在采空区作业，需要面临岩层变形以及塌方的威胁。

实际作业设备、人力资源缺一不可，这对于开采造成极大的影响，也导致开采不慎造成人员伤亡事故。

为了保证采空区作业安全，需要确定开采范围内采空区顶板的实际厚度，通过岩层力学计算安全厚度参数，建立安全的顶板厚度，为开采人员提供安全稳定的开采依据，保证开采人员能够安全开采。

一、空区条件下露天开采潜在危险区域划分露天开采作业期间，采空区采矿安全性与上方岩层有直接联系，采空区顶板安全厚度是保障作业安全的关键要素。

由于人员作业受到采空区岩层威胁，可能导致作业期间出现坍塌的危险事故，影响企业财产和人员安全。

为了保证采空区采矿的安全性，对采矿区周围地质情况进行调查，通过分析岩体影响因素，明确不同因素之间相互干扰，确定顶板安全厚度，保障开采的安全性。

根据某地区最大的露天矿A区，结合该矿区的实际情况，对采空区顶板安全厚度问题进行充分研究，探究顶板安全厚度与空区跨度间的关系[1]。

（一）采空区体积估算矿区A内部存在大小各异的采空区，并且数量相对较多，缺少明确的地质资料，导致采空区对实际开采带来安全隐患。

为了明确矿区内采空区情况，采用钻孔探测的方法，对矿区进行探测。

并对各年份的采矿量、实际出矿量等数据进行统一整理，获得现有数据，确定了矿区A的采空区体积。