第12章露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采

1、12.1 概述n露天與地下聯(lián)合開(kāi)采是指在同一礦體范圍內(nèi)，既有露天開(kāi)采又有地下開(kāi)采。 n12.1.l 露天與地下聯(lián)合開(kāi)采分類的依據(jù) n露天與地下聯(lián)合開(kāi)采是根據(jù)采礦工作在時(shí)間和空間上不同的結(jié)合方式來(lái)分類的。 n1）時(shí)間上的結(jié)合 n露天和地下采礦工作在時(shí)間上的結(jié)合程度可以用時(shí)間結(jié)合系數(shù)Kt表示，它是露天和地下同時(shí)生產(chǎn)的時(shí)間ts與礦床開(kāi)采的總時(shí)間T之比，即 Kt=ts/T。 n根據(jù)露天與地下采礦工作在時(shí)間上的結(jié)合程度，聯(lián)合開(kāi)采可分為三類： n露天與地下采礦工作同時(shí)進(jìn)行 n露天和地下的采礦工作自始至終是同時(shí)進(jìn)行的，此時(shí)Kt=1。 n采礦工作部分同時(shí)進(jìn)行 n 露天和地下的采礦工作中有一項(xiàng)先開(kāi)始，然后同時(shí)進(jìn)

2、行，0 Kt 1。 n采礦工作順序進(jìn)行 n 露天和地下采礦工作順序進(jìn)行Kt值等于0或接近于0。因?yàn)樵诼短旖Y(jié)束和地下開(kāi)始階段，可以利用聯(lián)合開(kāi)采的工藝特點(diǎn)，例如露天礦下部幾個(gè)臺(tái)階的礦巖可以通過(guò)地下開(kāi)拓巷道運(yùn)出，可以利用地下崩落區(qū)堆放露天剝離的廢石等所以也屬于聯(lián)合采礦。此外，露天和地下過(guò)渡的時(shí)間一般都不少于35年，所以通常Kt0。 n2）空間上的結(jié)合 n采礦工作在空間上的結(jié)合程度用空間結(jié)合系數(shù)Ks表示它是露天和地下同時(shí)開(kāi)采的礦床總面積Ss與礦床開(kāi)采總面積Sa之比，即Ks = Ss / Sa 。 n下圖中l(wèi)0和lu分別為露天邊界內(nèi)和地下井田內(nèi)礦床的平均長(zhǎng)度。假設(shè)礦床沿走向全長(zhǎng)的厚度相同，那么Ks就等于

3、露天與地下同時(shí)開(kāi)采的總長(zhǎng)度與礦床總長(zhǎng)度之比。 n按露天和地下采礦工作在空間上的結(jié)合程度，聯(lián)合開(kāi)采可分為三類； n露天和地下開(kāi)采在垂直面上在礦床全面積上進(jìn)行 n如下圖a所示，此時(shí)露天開(kāi)采面積S0等于地下開(kāi)采面積Su，它們又都等于礦床開(kāi)采總面積Sa。因此，空間結(jié)合系數(shù)Ks=2,為最大值。這種情況給露天和地下的開(kāi)拓系統(tǒng)和采礦工藝的密切聯(lián)系提供了有利的條件。 n露天和地下開(kāi)采在水平面上獨(dú)立進(jìn)行 n如上圖（b）所示，這種情況下Ks = Ss / Sa K。（ S0 Su）/ Su 1。在露天和地下開(kāi)采的交界處，相互影響是很大的，整個(gè)礦床的開(kāi)拓、采準(zhǔn)、疏干、通風(fēng)和其他工藝都可能有密切的聯(lián)系。n露天和地下開(kāi)

4、采在水平面和垂直面上同時(shí)進(jìn)行 n如上圖（C）所示，在礦床的部分區(qū)段兩種開(kāi)采工作在水平面上和垂直面上同時(shí)進(jìn)行，此時(shí)1Ks2。兩種采礦工作之間可能出現(xiàn)比較復(fù)雜的相互影響與聯(lián)系。 12.1.2露天與地下聯(lián)合開(kāi)采的分類 n根據(jù)露天和地下開(kāi)采在時(shí)間上和空間上結(jié)合方式的不同，通常把聯(lián)合開(kāi)采分為：n1）露天與地下同時(shí)聯(lián)合開(kāi)采 n從設(shè)計(jì)開(kāi)始就安排露天和地下同時(shí)開(kāi)采。 n2）露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采 n先用露天方法開(kāi)采礦床的上部，然后過(guò)渡到用地下方法開(kāi)采礦床的下部. n3）地下轉(zhuǎn)露天開(kāi)采 n先用地下方法開(kāi)采礦床，然后過(guò)渡到用露天方法開(kāi)采礦床。 12.1.3礦床聯(lián)合開(kāi)采的特點(diǎn) n無(wú)論是露天開(kāi)采或地下開(kāi)采，都具有其獨(dú)特的工藝

5、特點(diǎn)。當(dāng)?shù)V床適合于采用露天和地下聯(lián)合開(kāi)采時(shí)，就應(yīng)該充分利用這些工藝特點(diǎn)，以提高露天和地下開(kāi)采的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 n聯(lián)合開(kāi)采工藝系統(tǒng)的核心是在開(kāi)采工作按一定順序進(jìn)行時(shí)，必須盡量考慮礦床的特點(diǎn)，選擇露天和地下井田的聯(lián)合開(kāi)拓系統(tǒng)，露天和地下相互聯(lián)系的開(kāi)采工藝系統(tǒng)，共用地面輔助生產(chǎn)設(shè)施和生活福利設(shè)施，以提高礦山的經(jīng)濟(jì)效益。n露天和地下聯(lián)合開(kāi)拓的主要特點(diǎn)是最大限度地賦予地下巷道多種用途。深部露天礦開(kāi)采的趨勢(shì)是廣泛利用地下巷道進(jìn)行運(yùn)輸。 n根據(jù)開(kāi)拓和采礦在工藝上互相聯(lián)系程度的不同，可把露天與地下聯(lián)合開(kāi)采的礦山分為三種類型：n1）緊密聯(lián)系 n露天與地下在開(kāi)拓和開(kāi)采工藝上相互緊密聯(lián)系。例如露天與地下的礦巖都通過(guò)

6、地下井巷運(yùn)出，這種情況下1 Ks2 。 n2）中等聯(lián)系 n在開(kāi)拓和開(kāi)采工藝上只有部分區(qū)段是相互聯(lián)系的。例如露天礦的部分礦石是通過(guò)井下巷道運(yùn)出，或者地下部分礦石通過(guò)露天運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)出，這類礦山多數(shù)是Ks1和0 Kt 1 。 n3）間接聯(lián)系 n露天和地下生產(chǎn)沒(méi)有直接聯(lián)系。例如露天只是利用地下巷道作為礦床的疏干、通風(fēng)和探礦等，但在礦山的服務(wù)性與輔助生產(chǎn)設(shè)施方面仍有密切的聯(lián)系。 n技術(shù)上可行的聯(lián)合開(kāi)采工藝系統(tǒng)有：n露天與地下聯(lián)合使用地下巷道系統(tǒng)；n露天礦利用地下巷道系統(tǒng)；n地下礦石經(jīng)露天運(yùn)出；n露天廢石排入地下開(kāi)采崩落區(qū)；n各自獨(dú)立的運(yùn)輸系統(tǒng)；n用露天鉆機(jī)回采露天坑底和邊幫的礦石等。n 近幾十年來(lái)，露天

7、轉(zhuǎn)地下開(kāi)采在國(guó)內(nèi)外礦山得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)于這類礦山，為了保持礦山產(chǎn)量的平衡，當(dāng)露天開(kāi)采向地下開(kāi)采過(guò)渡時(shí)，在一段時(shí)間內(nèi)露天與地下需同時(shí)進(jìn)行開(kāi)采作業(yè)，這是這類開(kāi)采法最復(fù)雜與最核心的技術(shù)問(wèn)題，這與露天與地下同時(shí)聯(lián)合開(kāi)采的基本條件是大致相同的。地下轉(zhuǎn)露天開(kāi)采只是在特殊條件下偶然使用。因此，本章主要論述露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采。 n對(duì)于急傾斜中厚以上的礦體，當(dāng)?shù)V體延深較大而覆蓋層較薄時(shí)，礦體的上部通常首先采用露天開(kāi)采，然后對(duì)礦床的下部采用地下開(kāi)采，整個(gè)開(kāi)采過(guò)程稱為露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采。 n在露天開(kāi)采轉(zhuǎn)為地下開(kāi)采的過(guò)渡期，礦山由單一的露天開(kāi)采轉(zhuǎn)為露天與地下開(kāi)采同時(shí)作業(yè)，必須充分采用各種技術(shù)與組織措施，減小過(guò)渡期對(duì)生產(chǎn)效

8、率（一般下降1525）的影響。當(dāng)露天礦生產(chǎn)進(jìn)入減產(chǎn)期后，地下開(kāi)采系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)基本形成，并逐步承擔(dān)露天礦減產(chǎn)部分的生產(chǎn)能力，使礦山產(chǎn)量基本保持穩(wěn)定。 12.2 露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)拓系統(tǒng) n因?yàn)槁短扉_(kāi)拓系統(tǒng)已先期形成，露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采的開(kāi)拓系統(tǒng)主要指地下開(kāi)拓系統(tǒng)。應(yīng)當(dāng)強(qiáng)凋的是，在設(shè)計(jì)地下開(kāi)拓系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)盡可能地利用或結(jié)合露天開(kāi)拓系統(tǒng)，以減少投資。 n根據(jù)露天和地下采礦工藝聯(lián)系緊密程度的不同，露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)拓系統(tǒng)可分為：露天和地下獨(dú)立開(kāi)拓系統(tǒng)局部聯(lián)合開(kāi)拓系統(tǒng)聯(lián)合開(kāi)拓系統(tǒng)三種類型。 12.2.1露天和地下獨(dú)立開(kāi)拓系統(tǒng) n在深部礦體儲(chǔ)量大、服務(wù)時(shí)間長(zhǎng)，或在露天開(kāi)采深度大，露天采場(chǎng)底平面狹窄，采場(chǎng)邊坡穩(wěn)定性差，難以保證井

9、巷工程出口安全的情況下，地下開(kāi)拓工程一般布置在露天采場(chǎng)之外，成為獨(dú)立的開(kāi)拓系統(tǒng)。它具有兩套生產(chǎn)系統(tǒng)，相互干擾小，露天開(kāi)采結(jié)束后無(wú)須繼續(xù)維護(hù)邊坡等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是兩套開(kāi)拓系統(tǒng)的基建（含設(shè)備）投資大，基建時(shí)間長(zhǎng)。 n我國(guó)白銀廠銅礦和冶山鐵礦在20世紀(jì)60年代由于露采設(shè)備供應(yīng)困難被迫提前轉(zhuǎn)入地下開(kāi)采時(shí)，曾采用這種開(kāi)拓方式（下圖所示）。 n國(guó)內(nèi)外實(shí)踐表明，除在礦床地質(zhì)與地形條件特殊的情況下采用外，一般很少采用這種開(kāi)拓系統(tǒng)。 12.2.2局部聯(lián)合開(kāi)拓系統(tǒng) n1）傾斜或急傾斜礦床殘留礦體（包括露天礦底柱和掛幫礦）的開(kāi)采，通常利用地下開(kāi)拓系統(tǒng)運(yùn)至地面。例如我國(guó)的銅官山銅礦、鳳凰山鐵礦和南非的科菲豐坦金剛石礦等。

10、 n2）露天開(kāi)采到設(shè)計(jì)境界后，下部礦體的儲(chǔ)量不多，服務(wù)年限較短，通常自露天坑底的非工作幫掘進(jìn)平硐、斜井或豎井形成地下礦體的開(kāi)拓系統(tǒng)。如下圖所示的平硐斜坡道開(kāi)拓地下礦體的系統(tǒng)，礦石經(jīng)露天開(kāi)拓系統(tǒng)運(yùn)到選廠，具有井巷工程量和基建投資少，投產(chǎn)快，可充分利用已建的露天開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是井巷施工與露天生產(chǎn)同步進(jìn)行，干擾較大。 12.2.3露天與地下聯(lián)合開(kāi)拓系統(tǒng) n1）露天坑內(nèi)外聯(lián)合開(kāi)拓 n在露天坑較低的臺(tái)階有足夠空間的情況下，可以在坑內(nèi)布置斜坡道或風(fēng)井等輔助井巷，而把主井和主要運(yùn)輸巷道布置在坑外，如我國(guó)的鳳凰山鐵礦（如下圖所示）和瑞典的Kiruna鐵礦。優(yōu)點(diǎn)是可以減少開(kāi)拓量，達(dá)到提前見(jiàn)礦，保持礦石

11、產(chǎn)量穩(wěn)定。 n2）共用地下井巷運(yùn)輸?shù)穆?lián)合開(kāi)拓n露天和地下開(kāi)采的礦石都從地下井巷運(yùn)出。如下圖所示，露天礦采用斜井和石門(mén)開(kāi)拓，地下用盲豎井開(kāi)拓。露天采下的礦石用汽車經(jīng)石門(mén)運(yùn)到斜井，用斜井箕斗運(yùn)到地面，運(yùn)輸線路的長(zhǎng)度比用汽車運(yùn)往地表縮短了一半，降低了運(yùn)輸費(fèi)用。 n這種方案的優(yōu)點(diǎn)是：n露天礦開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)簡(jiǎn)單，線路短，在露天開(kāi)采深度大于100150m時(shí)，利用石門(mén)斜井開(kāi)拓可使運(yùn)距縮短30%60%，大大降低了運(yùn)輸費(fèi)用n可加大露天礦最終邊坡角，減少剝離量和基建投資；n可利用地下軌巷道排水和疏干礦床，改善露天礦的生產(chǎn)條件；n可縮短露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采的過(guò)渡期，能較快達(dá)到地采的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力。 n在確定開(kāi)拓巷道的類型、形

12、狀、規(guī)格與具體位置時(shí)，應(yīng)使其具有多種用途，避免受露天生產(chǎn)爆破的影響。一段藥量小于10t時(shí)，距爆源的地震安全距離為 100m。 n當(dāng)露天礦采用地下運(yùn)輸?shù)穆?lián)合開(kāi)拓系統(tǒng)時(shí)，在露天坑內(nèi)設(shè)立破碎站，減小礦巖塊度，可有效地控制井巷斷面尺寸。4m3斗容電鏟裝載礦巖的最大塊度為 1.01.2m，而目前國(guó)產(chǎn)坑內(nèi)用礦車的容許礦巖塊度一般小于0.7m，豎井翻轉(zhuǎn)式箕斗和底卸式箕斗的容許塊度分別小于0.35m和0.25m，斜井箕斗容許塊度小于0.65m，斜井膠帶運(yùn)輸機(jī)塊度挖制在0.250.3m以內(nèi)。如果不設(shè)立露天采場(chǎng)破碎站，必須擴(kuò)大箕斗規(guī)格，導(dǎo)致井巷斷面加大，使基建費(fèi)用驟增。 12.3 露天與地下開(kāi)采的相互影響n12.

13、3.1露天開(kāi)采對(duì)地下開(kāi)采的影響 n露天開(kāi)采對(duì)地下開(kāi)采的影響集中表現(xiàn)在要求地下第一階段礦塊的采礦方法及其結(jié)構(gòu)有利于安全生產(chǎn)。 n當(dāng)?shù)叵麻_(kāi)采選用空?qǐng)霾傻V法時(shí)，露天和地下開(kāi)采可以在一個(gè)垂直面內(nèi)同時(shí)作業(yè)，但要求在露天坑底部到地下采場(chǎng)頂部之間保留一定厚度的隔離頂柱。同時(shí)，對(duì)地下采場(chǎng)的暴露面積、間柱的強(qiáng)度、露天與地下爆破的規(guī)模等均須嚴(yán)格要求與控制。 當(dāng)?shù)叵麻_(kāi)采選用崩落采礦法時(shí)，要求采區(qū)上部有一個(gè)安全緩沖墊層。 12.3.2地下開(kāi)采對(duì)露天開(kāi)采的影響 n露天礦受地下開(kāi)采影響的范圍與程度，與露天和地下在時(shí)間、空間上的結(jié)合程度，以及地下采空區(qū)的狀況等因素有關(guān)。如果露天的穿爆和裝運(yùn)工作是在未充填的空?qǐng)龇ú煽諈^(qū)的上方

14、作業(yè)，確定露天與地下之間隔離頂柱的合理厚度就非常重要。 為了保證作業(yè)安全而采取的綜合措施，可能導(dǎo)致露天開(kāi)采強(qiáng)度的下降，特別是在地下開(kāi)采移動(dòng)區(qū)內(nèi)進(jìn)行露天開(kāi)采時(shí)，可能會(huì)嚴(yán)重影響礦山的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 n若地下采空區(qū)的面積較大，圍巖不夠穩(wěn)固或空區(qū)形成的時(shí)間較長(zhǎng)，可能因巖層移動(dòng)而在地面形成塌陷坑，呈漏斗形狀，直徑可達(dá)幾米到幾百米，深度為幾米至幾十米，漏斗壁傾角通常為8501050。根據(jù)形成速度的不同，可分為崩塌型塌陷坑和巖移型塌陷坑。 n前者往往是在地表出現(xiàn)較大的變形以前，突然崩塌形成直壁塌陷坑。影響其形成的主要因素是巖石的物理力學(xué)性質(zhì)、開(kāi)采深度、礦體厚度、采空區(qū)的尺寸與形狀、巖層的地質(zhì)條件等，它多在開(kāi)

15、采深度不大的礦體回收頂柱和間柱時(shí)形成。巖移型塌陷坑形成的速度緩慢，通常是在開(kāi)采急傾斜礦體時(shí)，崩落帶向上發(fā)展而形成的。影響其形成的主要因素是礦體傾角、礦體厚度，巖石的自然安息角、巖層的產(chǎn)狀及其非均質(zhì)性和各向異性，回采順序、采空區(qū)位置，及其上方崩落巖石的高度，頂柱和間柱的穩(wěn)定性等。它的形成地點(diǎn)較難準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。 n統(tǒng)計(jì)資料表明，在平均采深H與回采垂直高度 m之比不大于 15時(shí)，就可能形成塌陷坑。崩落型塌陷坑的形成與發(fā)展可能給生產(chǎn)帶來(lái)災(zāi)難性的影響。 n在地下開(kāi)采影響區(qū)內(nèi)進(jìn)行露天開(kāi)采，應(yīng)采取必要的技術(shù)組織措施。 n1）設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取的措施 n在露天開(kāi)采設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確定觀測(cè)巖體變形的方法，制定確定地下采空區(qū)的位置

16、與大小的方法，并建立專門(mén)的機(jī)構(gòu)或確定專人進(jìn)行地壓觀測(cè)和安全檢查。 n2）生產(chǎn)中保證露天安全作業(yè)的主要措施 加強(qiáng)地質(zhì)與測(cè)量工作 根據(jù)鉆孔巖心和巖樣試驗(yàn)，以及對(duì)巖體的凋查與試驗(yàn)，進(jìn)行巖體工程地質(zhì)研究。編制露天和地下所有巷道、崩落區(qū)邊界線、開(kāi)采區(qū)段的地質(zhì)構(gòu)造特征、開(kāi)采狀況等測(cè)量資料，進(jìn)行邊坡和地下巖層的位移規(guī)則。通過(guò)鉆孔的觀測(cè)，確定采空區(qū)充填程度，并預(yù)測(cè)地下空洞的發(fā)展，查出可能突然發(fā)生崩落危險(xiǎn)的區(qū)段等。空洞處理與邊坡整治 根據(jù)觀測(cè)資料與預(yù)測(cè)，編制空洞處理設(shè)計(jì)，對(duì)露天安全生產(chǎn)有威脅的空洞應(yīng)盡快消除。通常采用爆破法或充填法處理空洞。爆破法處理空洞的順序通常是從空洞的中央向邊界用深孔微差爆破進(jìn)行。進(jìn)行邊坡

17、整治的局部設(shè)計(jì)并予以實(shí)施。全面檢查露天作業(yè)的安全條件。 降低爆破震動(dòng) 編制合理的爆破作業(yè)圖表，采取減震爆破技術(shù)措施，降低爆破地震波對(duì)露天礦底部的破壞作用。 露天鑿巖爆破的安全措施 在編制地下開(kāi)采影響區(qū)內(nèi)的鑿巖爆破設(shè)計(jì)時(shí)，必須在綜合平面圖、剖面圖和垂直投影圖上標(biāo)出采空區(qū)的邊界線、礦房頂?shù)装宓臉?biāo)高、井巷的位置、崩落區(qū)的邊界線等。確定已采礦房頂板實(shí)際位置的主要方法是巖心鉆探法。當(dāng)需要從露天坑底向護(hù)頂柱下向鉆鑿爆破深孔時(shí)，護(hù)頂柱安全厚度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：當(dāng)?shù)V房跨度在10m以內(nèi)時(shí)，護(hù)頂柱厚度不應(yīng)小于礦房跨度的2倍；當(dāng)?shù)V房跨度大于10m時(shí)，原則上不應(yīng)小于2.53倍。在頂柱上進(jìn)行生產(chǎn)鑿巖前，應(yīng)先確定頂柱的穩(wěn)定

18、狀況。當(dāng)護(hù)頂柱沒(méi)有達(dá)到安全厚度或穩(wěn)定性不好時(shí)，必須停止常規(guī)的鑿巖爆破和鏟裝工作，改用輕型鉆機(jī)在錨桿固定的平臺(tái)上鑿巖，鉆工必須系安全繩。 n3)巖層移動(dòng)區(qū)內(nèi)的露天運(yùn)輸 n地下開(kāi)采可能引起露天軌道路基下沉，出現(xiàn)拉伸或擠壓變形，導(dǎo)致鋼軌位移和軌道接頭間隙發(fā)生變化，使線路的直線度受到破壞。鐵路線路通常對(duì)縱向擠壓變形的影響最敏感，地面坡度變化的影響次之。頓巴斯煤田通過(guò)觀測(cè)結(jié)果確定鐵路安全運(yùn)行的地表變形最大值為；總下沉量 10001500mm，下沉速度 712mm/d，水平變形（56） 10-3mm/m，傾斜變形（78） 10-3mm/m 。n對(duì)固定線路和臨時(shí)線路除按安全技術(shù)操作規(guī)程進(jìn)行檢查外，還要進(jìn)行線

19、路的水準(zhǔn)測(cè)量，觀測(cè)地表移動(dòng)情況。根據(jù)變形情況及時(shí)進(jìn)行維修，包括路基的修復(fù)和把鋼軌的間隙調(diào)到規(guī)定值等。 12.4過(guò)渡期地下回采方案及過(guò)渡期限 12.4.1過(guò)渡期地下回采方案 過(guò)渡期地下回采方案是指在露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采的過(guò)渡期間，地下第一階段與露天坑底之間礦體的回采方案。 n l）留境界頂柱的分段留礦法方案 n用分段留礦法在境界頂柱以下回采礦體時(shí)，應(yīng)該在露天開(kāi)采結(jié)束后進(jìn)行。我國(guó)鳳凰山鐵礦的應(yīng)用實(shí)例見(jiàn)下圖。在露天坑底保留712m厚的境界頂柱。頂柱以下的礦體劃分為礦房和礦柱用深孔留礦法回采礦房并暫留礦柱。礦房回采過(guò)程中，放出30左右的礦石。露天采礦作業(yè)結(jié)束后，用潛孔鉆機(jī)從露天坑底向下鑿巖，爆破境界頂柱，同

20、時(shí)崩落一定數(shù)量的頂盤(pán)圍巖形成覆蓋層，在覆蓋層下放出頂柱礦石和采場(chǎng)存留的70礦石，下部礦體則用階段崩落法回采。 n境界頂柱的安全厚度可用多種理論方法和數(shù)值計(jì)算方法汁算。由于影響采場(chǎng)地壓的因素很多巳極為復(fù)雜，因此，理論計(jì)算的結(jié)果一般僅供設(shè)計(jì)參考。在實(shí)踐中，多數(shù)礦山仍參照類似礦山經(jīng)驗(yàn)選取。頂柱厚度視礦巖的穩(wěn)固性而異。礦巖穩(wěn)固時(shí)，厚度一般為10m左右，有的礦山按回采礦房跨度的一半取值；俄羅斯學(xué)者認(rèn)為當(dāng)?shù)V巖的普氏系數(shù)為 512時(shí)，境界頂柱的厚度必須等于或大于礦房的跨度，實(shí)際的頂柱厚度約為1030m。 n境界頂柱的穩(wěn)定性隨采空區(qū)存在時(shí)間的增加及其面積的擴(kuò)大而減弱，因此，縮短回采周期、減小采空區(qū)暴露面積，對(duì)

21、增強(qiáng)境界頂柱的穩(wěn)定性是十分重要的。 n2)不留境界頂柱的分段空?qǐng)龇ǚ桨?n我國(guó)金嶺鐵礦的應(yīng)用實(shí)例（下圖所示）為不設(shè)境界頂柱，將分段空?qǐng)龇ㄗ钌弦粋€(gè)分段的高度適當(dāng)加大，當(dāng)露天采礦結(jié)束后，分區(qū)逐段回采第一分段。待礦房回采結(jié)束，在回收礦柱的同時(shí)，爆破一定數(shù)量的上盤(pán)圍巖充填采空區(qū)，其余采空區(qū)的處理依賴上盤(pán)圍巖的自然崩落。一般情況下，礦柱放礦l2個(gè)月后，頂盤(pán)巖石逐漸冒落形成覆蓋層，下部礦體采用崩落法回采。 n3）梯段空?qǐng)龇ǚ桨?n本方案成功地應(yīng)用于南非科菲豐坦金剛石礦。礦體接近垂直，管狀產(chǎn)出，巖管近似橢圓形，露天開(kāi)采深度為240m，下部轉(zhuǎn)為地下開(kāi)采。從露天坑底向下每隔30m劃分生產(chǎn)分段，在每個(gè)分段水平上，

22、圍繞巖管的邊緣在圍巖中開(kāi)掘環(huán)形運(yùn)輸巷道（下圖所示），從環(huán)形運(yùn)輸巷道向巖管開(kāi)掘相互平行的鑿巖巷道，其中心距為1218m，在巖管中央開(kāi)掘一條與鑿巖巷道垂直的寬810m的切割槽通達(dá)地表，形成分段扇形深孔崩礦的自由面和補(bǔ)償空間。n各分段可以同時(shí)作業(yè)，但是上部分段需比下部分段超前回采68m（下圖所示），形成梯段狀。崩下的礦石一部分用鏟運(yùn)機(jī)從分段鑿巖巷道裝運(yùn)至礦石溜井，下放到主要運(yùn)輸水平，其余礦石從最下一個(gè)分段的漏斗放出，礦石回收率可達(dá)95以上。采區(qū)通風(fēng)主要是保證格篩水平和電耙作業(yè)的通風(fēng)條件。這些作業(yè)地點(diǎn)均有獨(dú)立的回風(fēng)巷道與脈外通風(fēng)道聯(lián)通。鑿巖巷道的末端與采空區(qū)相通，可借助自然風(fēng)流通風(fēng)。 n這種方法工藝簡(jiǎn)

23、單，投產(chǎn)快，勞動(dòng)生產(chǎn)率和礦石回收率高，通風(fēng)與安全生產(chǎn)條件好，但當(dāng)兩幫圍巖控制不好時(shí)，易混入廢石，且由于鑿巖巷道與露天相通，易受地面氣候和雨水影響。n4）球形藥包垂直漏斗后退式采礦法方案 n在澳大利亞 Arldcthan礦和我國(guó)銅綠山銅礦露天轉(zhuǎn)地下過(guò)渡期開(kāi)采中應(yīng)用了這種方案。它具有采準(zhǔn)工程量小，效率高，成本低，安全可靠的特點(diǎn)。n5）充填采礦法方案 n這種方案的礦房回采工藝與留境界頂柱的分段空?qǐng)龇ǚ桨富鞠嗤?，不同之處是礦房回采以后，用廢石或膠結(jié)材料充填采空區(qū)。 膠結(jié)充填法方案 加拿大Kidd Creek多金屬礦在過(guò)渡期間留安全礦柱支撐露天坑底的頂柱。礦房長(zhǎng) 30m，寬15m，高6090m，間柱寬

24、1545m，露天坑底的頂柱厚9m。礦房采用分段采礦法回采，膠結(jié)充填（如下圖所示）。 此方案用于開(kāi)采價(jià)值較高的礦體。優(yōu)點(diǎn)是地下與露天可較長(zhǎng)時(shí)間同時(shí)開(kāi)采，生產(chǎn)相對(duì)安全；境界頂柱可阻止地表水灌入地下，并可減小地下采區(qū)的漏風(fēng)系數(shù)；境界頂柱礦石回收率高、貧化率低。缺點(diǎn)是回采充填工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高。 廢石充填法方案 本方案與上述方案不同的是充填料由膠結(jié)材料改為廢石或尾砂。 它用于開(kāi)采的礦體面積不大且價(jià)值不高，礦柱礦 量 不 大 或 不 再 回 采 礦 柱 的 礦 山 ， 如 芬 蘭Pyhasalmi銅鋅礦。它的工藝簡(jiǎn)單，成本較低，但礦石的貧化與損失較大。 n6）崩落采礦法方案 分段崩落法方案 俄羅斯列

25、別金礦床為含鐵石英巖，探明儲(chǔ)量55億t，設(shè)想沿垂直方向劃分為三個(gè)工藝段迸行開(kāi)采（入下圖所示）：-120m水平以上為露天開(kāi)采；-120-500m用分段崩落法開(kāi)采，在露天坑底鉆鑿下向深孔，并在分段鑿巖巷道內(nèi)鉆鑿上向和下向深孔，進(jìn)行分段擠壓崩礦，礦石從下部集礦水平的漏斗中放出，所形成的采空區(qū)可排放大量的剝離廢石與選礦尾砂；-500m以下可用階段礦房法或階段強(qiáng)制崩落法開(kāi)采。 回采前形成覆蓋層的分段崩落法方案 n本方案不留境界頂柱，露天開(kāi)采結(jié)束后，以整個(gè)礦塊作為回采單元，用分段崩落法進(jìn)行連續(xù)回采。為了滿足安全生產(chǎn)和擠壓爆破的需要，應(yīng)在分段崩落法回采前形成一定厚度的巖石覆蓋緩沖層，其厚度一般小于1520m

26、，如余華寺鐵礦（下圖所示）。多數(shù)礦山利用露天剝離廢石形成覆蓋層。 n本方案的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)能力大，回采效率高，成本低，生產(chǎn)安全。缺點(diǎn)是當(dāng)同一礦區(qū)中無(wú)其他礦段可以凋節(jié)產(chǎn)量時(shí)，在形成覆蓋層時(shí)期，可能因停止回采而導(dǎo)致礦山減產(chǎn)，且滲水和漏風(fēng)較大。 回采過(guò)程中形成覆蓋層的階段強(qiáng)制崩落法方案n回采從礦體的一側(cè)向另一側(cè)推進(jìn)。在第一階段沿礦體走向回采6070m以后，于礦塊出礦的末期，在拉底水平以上留67m厚的礦石形成爆破緩沖層，用硐室爆破崩落采空區(qū)頂盤(pán)圍巖形成覆蓋層（如下圖所示）。 n此方案的優(yōu)點(diǎn)是露天與地下可以同時(shí)作業(yè)；缺點(diǎn)是放礦控制困難，礦石貧化率高。 充填廢石形成覆蓋層的階段強(qiáng)制崩落法方案n本方案適用于礦巖

27、穩(wěn)固的厚大礦體。先在礦床的一翼用露天方法開(kāi)采至設(shè)計(jì)的露采終了深度，繼續(xù)沿走向向礦體的另一翼水平推進(jìn)150200m以后（如下圖所示），在緊靠非工作幫端部的礦體中掘進(jìn)一條切割天井，該天井把地下放礦漏斗與露天坑底聯(lián)通，并以切割天井為自由面，垂直于礦體鑿巖爆破形成回采露天境界底柱礦體的切割立槽，在境界頂柱的全高上用露天設(shè)備鑿巖，隨著露天開(kāi)采工作線的推進(jìn)而逐步實(shí)施境界頂柱的爆破，崩落礦石經(jīng)井下巷道運(yùn)至地表。境界頂柱以下各水平的礦體則用階段強(qiáng)制崩落法或階段礦房法回采。由露天開(kāi)采、境界礦柱開(kāi)采和地下開(kāi)采所形成的采空區(qū)可作為內(nèi)部排土場(chǎng)，用排入的廢石支撐邊幫的壓力，有助于提高邊幫的穩(wěn)定性。 n烏克蘭克里沃羅格礦

28、區(qū)安諾夫斯克含鐵石英巖礦床長(zhǎng)度在7km以上，礦體傾角550850，厚度92340m，埋藏深度300450m，露天采場(chǎng)深度為200m，境界頂柱高75m，臺(tái)階坡面角和邊坡角為750800，境界礦柱礦量2100萬(wàn)t，年開(kāi)采量為200萬(wàn)t，內(nèi)部排土場(chǎng)堆置4.1億m3剝離廢石，不但減少了廢石運(yùn)輸費(fèi)用，還減少外部排土場(chǎng)面積2.48km2。 12.4.2露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采的過(guò)渡期限 n為了保證礦山能待續(xù)穩(wěn)產(chǎn)過(guò)渡，應(yīng)及時(shí)設(shè)計(jì)與編制過(guò)渡方案，確定合理的建設(shè)期限。 n1） 設(shè)計(jì)編制過(guò)渡方案 n礦床開(kāi)采總體設(shè)計(jì)若已確定為露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采，應(yīng)對(duì)整個(gè)礦床開(kāi)采的全過(guò)程進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃。具體的過(guò)渡開(kāi)采設(shè)計(jì)則往往是在露天開(kāi)采的中后期進(jìn)

29、行。露天開(kāi)采10年以內(nèi)的礦山，從露天礦建設(shè)開(kāi)始就應(yīng)及時(shí)研究向地下開(kāi)采的過(guò)渡。 n對(duì)于走向長(zhǎng)度大或多區(qū)開(kāi)采的露天礦，可采取分區(qū)、分期的過(guò)渡方案，避免露天與地下同時(shí)開(kāi)采作業(yè)的干擾。例如楊家杖子礦務(wù)局松樹(shù)卯礦，礦體走向長(zhǎng)2000m，劃為南北兩個(gè)露天采場(chǎng)，日生產(chǎn)能力2000t，采取先北露天后南露天分期向地下開(kāi)采過(guò)渡。 n2） 露天轉(zhuǎn)地下過(guò)渡期限的確定 n地下建設(shè)的總時(shí)間按下式確定： nT=t1+t2+t3+t4 n式中不包括采礦方法試驗(yàn)和地下投產(chǎn)至達(dá)產(chǎn)時(shí)間。上述過(guò)渡期應(yīng)滿足三級(jí)礦量保有期限的要求。n利用露天礦的地下排水井巷作為地下礦的采準(zhǔn)切割巷道可以縮短地下礦的建設(shè)時(shí)間。 n當(dāng)甚建準(zhǔn)備與地面公共工程建

30、設(shè)平行作業(yè)，井筒掘進(jìn)與水平巷道掘進(jìn)平行作業(yè)時(shí)，地下建設(shè)的總時(shí)問(wèn)可表示為： nT=t1+t3 n目前國(guó)內(nèi)外露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采的過(guò)渡期限一般約712年。 12.5 露天礦無(wú)剝離開(kāi)采與殘留礦體開(kāi)采12.5.1 露天礦無(wú)剝離開(kāi)采 露天礦開(kāi)采到設(shè)計(jì)最終水平后，為了充分發(fā)揮露天礦生產(chǎn)設(shè)備和輔助設(shè)施的潛力，并改善露天轉(zhuǎn)地下過(guò)渡期的產(chǎn)量銜接，多數(shù)礦山都要進(jìn)行無(wú)剝離下延開(kāi)采。 對(duì)于傾斜或急傾斜礦體，通常在上盤(pán)邊坡下留三角礦柱以支撐上盤(pán)邊幫，即可實(shí)現(xiàn)無(wú)剝離延深開(kāi)采（如下圖所示）。延深開(kāi)采深度取決于露天坑底允許的最小寬度、三角礦柱的損失量和上盤(pán)邊坡的穩(wěn)定性等。 露天坑底允許的最小寬度根據(jù)露天境界確定的原則通過(guò)計(jì)算確定。

31、汽車運(yùn)輸允許的最小底寬一般為1824m。 為了盡可能多地采出礦量，采礦臺(tái)階不再設(shè)置礦石安全平臺(tái)，或在露天開(kāi)采結(jié)束之前取消礦石安全平臺(tái)。因此，無(wú)剝離延深開(kāi)采的邊坡通常很陡，甚至是垂直的。 近來(lái)國(guó)外露天礦按照經(jīng)濟(jì)合理性確定的無(wú)剝離延深開(kāi)采深度為3050rn，而我國(guó)礦山一般延深20m，偏低。12.5.2露天礦殘留礦體的回采 n露天開(kāi)采至底部邊界時(shí)，礦體兩端和邊坡掛幫礦量一般可占其總儲(chǔ)量的5%16，它們的回采具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值。由于掛幫礦量埋藏高差可能較大，礦量較少，回采強(qiáng)度較低，安全條件較差，應(yīng)強(qiáng)化開(kāi)采，以免牽制地下開(kāi)采主礦體的下降速度，降低過(guò)渡期的礦石產(chǎn)量，影響達(dá)產(chǎn)時(shí)間。 n1） 露天礦邊坡殘留礦體的回采 n由于受到各種外力的破壞且形狀不規(guī)則，露天礦邊坡殘留礦體的回采比較困難。對(duì)于露天礦掛幫礦體，可先用露天方法直接從非工作幫開(kāi)采靠外的礦體，然后用