王锋锴

（山东省冶金设计院股份有限公司，山东 济南 250101）

随着露天开采深度不断增加，开采范围内资源量越来越少，矿山年产量逐年递减，生产规模及服务年限均制约矿山的发展。因此，越来越多的露天矿山考虑转入地下开采，以求合理开发利用资源，达到利益最大化，故露天转地下开采技术在矿山开采中的应用是非常普遍的，并且越来越受到重视。近几年，国家对环保要求越来越高，露天开采对环境的影响与破坏较地下开采的矿山大得多，使得露天开采矿山批复难度提高，因此会有越来越多的露天矿山转入地下开采。

对露天转地下开采技术进行研究时，主要研究露天转地下界限、开采过渡期的技术研究、地下开采时生产安全（防治水、通风）等。同时，在露天转地下开采时，应综合考虑原露天开采范围内的端部资源的合理回收，尽最大限度回收资源。

1 对我国露天转地下开采技术现状的研究

我国露天转地下开采技术在近年来的应用逐渐增多，而且在长期的技术应用当中仍然积累了非常多的工作经验，相关学者也对此方面进行了很多的研究，这为后期的理论探究与技术应用能够提供了非常大的支持。在我国最早应用露天转地下开采技术的是江苏省的凤凰山铁矿，在露天开采了十几年之后利用科学的过渡方式转为地下开采，使得矿山开采效率增加，开采成本降低，经济效益提升。在过渡开采的这个阶段，采取的是露天与地下同时开采的方式，这样既能够确保露天残柱的回采效果，也能够为后期的地下开采创造更加良好的条件。再比如，铜山的露天矿也应用到露天转地下开采技术，矿山开采爆破过程时采用多排炮孔微差起爆的方式减少对地下开采工程破坏，科学配置每段炸药量，避免了巷道开裂或者冒顶现象，使得矿山开采的稳定性大大的增强[1]。同时，在该矿山的开采过程中，还对爆破产生的地震波影响范围进行了计算，对重点工程采取保护措施，以防爆破震动影响。另外，该矿山在应用露天转地下开采技术时，与有关矿山研究院进行了技术合作，对在开采中出现的各种问题及技术难点，如爆破技术的应用、空区的监测等等进行了分析研究，提高了露天转地下开采的安全性，取得了良好的效果。

2 露天转地下开采技术的具体应用

2.1 露天转地下开采界限确定

允许露天境界扩界情况下，矿山开采设计需要对矿山的露天转地下开采界限进行分析，按照经济效益最优方案，一般以露天生产境界剥采比不大于经济合理剥采比为界定原则，来判定圈定露天开采境界范围是否合理。经济合理剥采比计算方法：经济合理剥采比N经＝（c－a）/b，t/t。

式中：c——矿床用坑内法(平硐)开采矿石成本，元/t；

a——矿床用露天法开采纯采矿成本，元/t；

b——矿床用露天法开采剥岩成本，元/t。

按照确定的经济合理剥采比，与境界剥采比比较，同时还要结合矿体开采技术条件、矿区资源储量情况及拟定的矿山生产能力等最终合理确定。

2.2 露天转地下开采顺序及采矿方法确定

首先应依据开采技术条件（主要是地表是否允许陷落）选择采矿方法，地表允许陷落时，采矿方法可以选择崩落类，开采顺序只能采用自上而下的开采顺序，露天坑底也可以不留设坑底矿柱。

地表不允许陷落时，只能选用充填类采矿方法，可以选用自下而上的开采方式。自下而上的开采方式有较多优点，规划合理，露天及地下可以同时开采，这样可以灵活分配露天开采及地下开采的生产能力，使过渡期产量平稳；矿块内少留或不留顶柱，提高回采率，降低开采损失；较晚接触露天坑底，减小顶柱压力；可以有效控制地表塌陷，保护地表的建（构）筑物，对地表环境小或没有影响等。充填类采矿方法的缺点是开采成本较高。

崩落类采矿方法与充填类采矿方法（或空场类嗣后充填）应进行技术、经济比较后确定。

2.3 过渡期的产量问题

露天转地下开采的矿山，在技术应用方面是存在过渡期的，在这个过渡期内要做好产量衔接工作，避免产量过分降低。随着开采露天开采深度降低露天产量也要降低，宜尽早安排地下工程施工，可以再在露天开采全部结束之后，地下开采产量可以达到设计规模。具体可以从以下几个方面进行：一方面在过渡期内必须要对露天开采的产量进行全面地规划与设计（矿山露天转地下开采可行性研究），并要求对各项事宜做好充分的准备工作，也就是要根据实际需求做好露天及地下开采的衔接工作。另一方面必须要保证开采的时间，将开采工作与矿山开采的投资、建设、产量变化、进度等等各项因素结合到一起，最终确定具体的开采期限。

2.4 加强露天边坡防护

露天开采及露天转地下开采均要重视边坡稳定性研究，通过边坡稳定性分析来确定边坡是稳定，不稳定就要进行加固与治理，防止边坡不稳定或稳定性变差而影响矿山安全生产。

同时，在露天开采过程中边坡体的地质结构稳固与否直接地影响着露天开采过程中边坡的稳定性。露天开采后，岩体的完整性受到破坏，在露天转地下开采的过渡时期又受到地下开采的影响，露天开采区域与地下开采区域相互之间或也会形成较大的应力场，应力场的存在会使边坡的稳定性变差，所以应加强边坡防护。

在具体的施工过程中，想要保证露天开采边坡及上覆盖岩石层的稳定，就需要在施工之前对地质情况进行调查，并对调查数据进行科学地分析，主要探究露天转地下施工边坡的稳定性能，从中找出边坡压力变化值以及巷道的变化规律等，这样才能够根据结果制定相关的边坡防护措施，使得露天开采边坡的安全性与稳定性更高。

2.5 露天转地下开采时对露天开采范围内端部矿体回收

露天开采范围内如有露天开采无法完全采出的端帮矿体，可以在露天转地下工程设计时一并考虑开采方案。一般采用平硐开拓方式，可以结合原露天开拓运输工程形成完整系统。需要做好露天边坡维护、平硐地下开采通风及排水等研究，做到在保证安全的前提下最大限度合理开发利用资源。山东淄博某矿山及新疆塔什库尔干县某铁矿均采用了平硐开拓方式开采露天开采无法采出的端部矿体，取得了较好的经济效益和社会效益。

2.6 露天转地下开采中通风和防洪排水技术问题

露天转地下开采的矿山与其他的地下开采矿山在地下环境上并没有本质的区别，地下开采需要形成完备的通风系统，与正常地下矿山不同之处在于其通风系统的具体设计上要仔细规划，防止漏风。漏风不但会增加通风费用进而增加成本，还会使井下通风环境变差，影响通风安全。

露天转地下开采的矿山防水、排水问题：由于地下开采过程中露天坑会向地下渗水，而且地下涌水量也非常大。在通常情况下由于外部气候因素，降水量并不稳定，所以外部运动的水量存储也不稳定，这就或会导致出现大量的地下涌水而产生突水风险，所以更要做好防洪排水工作。概括来讲，一方面可以在外界露天开采境界中设置相应的防洪与排水沟。另一方面在露天开采境界内设置防洪排水的系统，或者设置蓄水池等专业性的储水与防洪装置。

露天转地下开采同时要做好地表水与地下水的防治。首先应做好原露天境界外的防洪沟、截洪沟完好，境界外的洪水不应进入露天境界内而增加坑内排水负担。同时要做好转地下开采的防洪与排水工作，采用崩落类采矿方法开采的，露天坑底不设护顶矿柱，露天坑内的水全部汇入地下开采排水系统。地表不允许塌陷，地下开采采用充填类采矿方法时，应保证原露天坑内排水系统完好，露天坑内的涌水采用露天系统排出。地下开采设计时留设好露天坑内排水系统保护矿柱，地下开采期间矿柱要保持完好。

最后，露天坑底爆破时不宜超深，灵活运用控制爆破技术，硐室爆破在露天矿山开采中虽然有一定的优势，但对整个矿区的危害性也是很大的，所以要合理应用控制爆破，采用多排孔微差起爆，减小单段起爆药量，达到减小爆破对矿区环境的影响（尤其是露天边坡、地下井巷、硐室等）。

3 结语

综上所述，露天转地下开采技术在国内与国外都有应用，相关研究部门及学者对此也进行了相当充分的研究。目前，我国目前应用露天转地下开采技术的矿山不断地增加，所以加强这方面的研究，分析矿山露天转地下开采中存在的各种不良因素，针对性地制定解决方案、措施，对保证矿山安全生产、合理开发利用资源，最大限度提高开采回采率，延长矿山服务年限，促进我国矿业开发产业的健康发展具有非常重要的现实意义。