大孤山铁矿露天地下协同开采方案研究
鞍山市大孤山矿区地质环境问题及防治措施
大，环抱铁矿矿坑南、西、北 3 面，常年流水，河床最宽
约 10 m。然而近年来河流流量逐渐变小，特别在矿
坑西侧和南侧附近出现了断流现象，当地生态环境
总 第 622 期
2021 年 2 月 第 2 期
现代矿业
较差。图 1 为矿山开采现状。
四系覆盖层，含黏土、砂质黏土。矿床岩石主要有绿
成一家工厂被淹没。目前，尾矿库北部边坡仍存在多
处地质灾害潜伏点，对该区域不稳定边坡进行治理和
动态监测，是矿山安全生产的重要任务。
2. 2
水资源系统破坏
矿山地下水位埋深为 1.46~9.81 m，位于铁矿层
上部。矿山长期露天开挖形成的巨大降落漏斗使得
地下水正常补给循环路径被破坏。随着含水层的破
坏，矿坑周围地下水渗流场发生巨大变化。首先，原
MA Zhenhan1
LIU Qianling23
（1. Dagushan Iron Mine，Anshan Iron and Steel Group Mineral Company；
2. School of Engineering and Technology，China University of Geosciences (Beijing)）
排岩无法向四周延伸，每天排放的几千立方米岩石只
这 5 a 来地下水位的变化情况。
能在原坝体设计允许高度向上继续堆积，已严重超出
了设计荷载。另外排岩电机车连续不断的从坝体半
山腰经过，这使得该区域受到震动作用更频繁。有关
记录显示，共发生滑坡灾害 15 起，其中 2017 年 5 月份
在尾矿库北部发生一处规模较大的滑坡地质灾害，造
我国金属矿山露天采矿技术进展及发展趋势
我国金属矿山露天采矿技术进展及发展趋势章林【摘要】The technical progress of open pit mining in metal mines since the founding of the people's Republic of China are introduced and compared with the advanced level at abroad.It is concluded that such techniques as open-pit steep mining, and high bench mining,wearing explosive technology have been developed rapidly and have a certain technical advantage.They basically follow the international trend,and some of them even approached the international leading level.The open pit trans-portation system,large-scale equipment and automation have been closed to the international advanced level.Meanwhile,there still exists a large gap in the digital mine,mining monitoring means and modern management,and so on.It is proposed that within a period of time in the future,the opencast mining technology trends to thecontinuous,concentrated mining process and the equipment are large-scale and intelligent.The extremely deep open-pit mining,wasteless mining technology,digital mine are intended to be explored.%介绍了建国以来，我国金属矿山露天采矿技术取得的进展，并与国外先进水平进行了比较，得出我国在露天矿陡帮开采、高台阶开采、穿爆技术方面发展迅速并具有一定的技术优势，基本是跟随国际研究趋势，甚至部分技术达到了国际领先。
姑山铁矿露天境界外驻留矿安全高效开采方法及工艺研究
姑山铁矿露天境界外驻留矿安全高效开采方法及工艺研究
我国85%以上的铁矿资源来源于露天生产,经过多年的开采,大部分露天铁矿山企业都面临着露天采场闭坑及露天转地下开采。
因此,进行露天境界外驻留矿体开采已成为露天矿山企业发展的必然趋势,对我国国民经济发展具有重要的理论和现实意义。
本文针对姑铁矿开采技术条件,通过现场调研、室内试验、理论分析、数值模拟等研究手段,对驻留矿体开采的一些关键性技术进行了深入分析,取得了如下研究成果：(1)进行了姑山铁矿驻留矿体开采岩石力学试验,测定了主要矿岩的力学参数,并采取科学方法将其折算为现场岩体工程力学参数。
(2)通过大量的充填配比实验,得出了胶结矿柱充填、胶面材料及人工假底充填的最佳充填材料、灰砂比及质量浓度。
(3)分析国内外类似矿山开采现状,并结合姑山铁矿的实际情况,提出三种安全、高效、可靠的采矿备选方案,通过集对层次分析方法,最终确定采用机械化上向水平分层充填采矿法。
(4)采用MIDAS/GTS(岩土与隧道分析系统)建立了姑山矿三维数值模拟模型,确定了合理的采场结构参数及最优的回采顺序。
通过对姑山铁矿驻留矿体开采关键技术的研究与开发,解决了驻留矿体开采带来的特殊技术问题。
研究成果不仅可以消除姑山铁矿资源枯竭对公司可持续发展的制约,而且开发的关键技术可以辐射整个矿产资源开发行业,大大提高我国采矿技术整体水平。
建龙铁矿露天转地下过渡期联合开采方案研究
ｍａ ｎ ｈ ｕ ｉａｙｓ ａｔ ａ ｄｔ ｅｌｔ ｇｏ １ ｍ ｅｅ’ ｒ ｙｔ ａｌ ｂ ｉ ｍ ｉａｙ，ａｔ ｉ ａ ｄ ｔ ｅａ ｘ［ ｒ ｈ ｆｓ ｎ ｈ ｆｎ ｆ２ ０ ｌｖ ｌｓｏｅｂ ｈ ｅｒｙ ｕｌ ａ ｘｈ ｒ ｈ ｆ ｎ ｉ ｉｉ ｅ ｔ
Ｋｅ ￣ ｒ ｓ Ｔｒ ｎ ｉ ｏ “ ｐ ｆ ｔｔ ｌｄ ｒ ｍｕ ｄ， ａｓｉ ｏ ｅ ｉｄ （ ｍｂ ｎ ｃ ｍｉ ｉ ｇ ｙ ｄ ａ ｓ ｔ ｎ ｆ ｍ Ｏ Ｏｌ ｏ ｉ￣ ｅ ｇ ｎ Ｔｒ ｎ ｔ ｎ ｐ ｒ ． ７ ｉ — ｔ ｉ ｏ ｏ ｉ ｅｌ ｎ ｎ
建龙铁 矿 为 中 型贫 铁 矿床 ， 石类 型 为鞍 山式 矿 磁铁 矿 。矿 区 主要 有 ｌ号 矿带 和 Ⅱ号 矿 带 ， 体 平 矿 均厚 度 ２ 平 均 倾 角 ７。平 均 品位 ３ ４ ６ ７ｍ， Ｏ， ３ ５ ％。 该 矿 床 ３０ ｍ 以 上 为 露 天 开 采 ，界 内 矿 石 量 ２ ８ ５ ｔ平均 剥采 比 １ ． 矿 生产 规 模 达 到 ８ ０万 ， ３原 ５万 ｔａ ／。经过 十余 年 的开 发 ， 天开 采 已 进 入 晚 期 ， 露 为 保持 ８ ５万 ｔａ的生 产 能 力 ， 山于 １９ ／ 矿 ９ ８年 进 行 了 ３ ０ｍ、７ ２个 中段 地下 一 期 斜井 开 拓 同 时矿 ２ ２０ｍ 山积极 回收露天边 角 矿 ， 别 在 ３０ｎ 和 ３０ｍ 水 分 ７ ４ 平 各开 掘 １条平硐 ， 角矿 开采 能力 ２ 边 ３万 ｔ 。 目前露 天开采最 低作 业 水 平 已达 ３０ｍ 水 平 ， ３ 露 天 界内结存 矿 量 ５ ． ４ ７万 ｔ露 天 开 采 能力 已降 至 ， ３ ２万 ｔａ地 下一 期斜 井 已经完 成 了 ２０ｍ、２ ２ ／； ７ ３０ｍ
大孤山铁矿露天转地下过渡期开采境界细部优化
大孤山铁矿露天转地下过渡期开采境界细部优化范晓明;任凤玉;肖冬;丁航行;毛亚纯【摘要】当前国内深凹露天矿转入地下开采已成为一大发展趋势,在露天转地下开采的过渡期,露天生产与地下生产往往相互干扰,经常导致安全生产条件差和产量衔接困难.本研究结合大孤山铁矿露天开采末期,即将转地下开采这一工程背景,从露天地下协同开采的原则与过渡期产量平稳衔接要求出发,对大孤山铁矿露天境界适应性进行了分析,找出了存在的问题.针对存在的问题,采取了小孤山采区露天独立延深开采和大孤山采区东帮境界西移两种技术改进措施,来改善过渡期协同开采条件.运用SURPAC三维采矿设计软件,对改进前后采剥矿岩量进行了分析计算,使露天开采境界得到细部优化.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2018(000)008【总页数】4页(P19-22)【关键词】露天转地下;协同开采;境界优化;诱导冒落【作者】范晓明;任凤玉;肖冬;丁航行;毛亚纯【作者单位】东北大学资源与土木工程学院,辽宁沈阳110819;鞍钢集团鞍千矿业有限责任公司,鞍山 114043;东北大学资源与土木工程学院,辽宁沈阳110819;东北大学资源与土木工程学院,辽宁沈阳110819;东北大学资源与土木工程学院,辽宁沈阳110819;东北大学资源与土木工程学院,辽宁沈阳110819【正文语种】中文【中图分类】TD854目前国内约九成的露天矿均已进入深部开采，其中许多深凹露天矿正陆续转入地下开采。
在露天转地下开采的过渡期，露天生产与地下生产往往相互干扰，经常导致安全生产条件差和产量衔接困难［1-8］。
露天转地下过渡期为露天地下同时开采期，露天一般开采深部矿体，地下一般开采挂帮矿体。
对于露天转地下开采的金属矿山，过渡期优化露天境界是为了能够合理利用露天开采与地下开采各自工艺的特长，便于实现露天转地下平稳而高效地过渡，并使露天开采和地下开采的总效益最大化。
因此，合理地确定露天转地下的开采境界，使露天生产效率和地下生产效率达到最优，对矿山企业的运营与发展意义重大［9-14］。
大孤山铁矿
大孤山铁矿——亚洲最深的露天铁矿工程总投资：—工程期限：1916年——2020年辽宁鞍山大孤山铁矿露天矿坑,足够塞下十几座能坐9万人的鸟巢体育场。
鞍山不仅有着祖国钢铁之都的美誉，还拥有中华宝玉之都、海城世界镁都等光环四射的头衔。
从空中俯瞰，在这片广袤的沃土上分布着一座座资源巨大、品位高档的矿山。
在过去的几十年里，从这一座座聚宝盆里开掘出来的大批丰富矿产，为鞍山这个重工业城市的发展壮大，为鞍山经济的振翅高飞做出了不可磨灭的贡献。
亚洲最深铁矿你见过露天采矿场吗?在辽宁鞍山市东南方拥有亚洲最深的露天铁矿———大孤山铁矿。
大孤山铁矿场位于祖国钢都鞍山东南12公里的千山脚下，占地面积10.6平方公里，素有“十里铁山”之称。
1906年，日本为加强对东北的政治和经济侵略，在大连设立了南满洲铁道株式会社(简称满铁)，作为在经济上侵略中国东北地区的大本营。
1909年8月，满铁派人对鞍山地区进行非法的秘密探矿，先后调查了铁石山、西鞍山、东鞍山、大孤山、樱桃园、关门山、小岭子、弓长岭等10余座铁矿山，并发现了大石桥菱镁矿、烟台粘土矿等资源，为在鞍山地区开矿建厂冶炼钢铁作准备。
1916年４月，满铁在兴办振兴铁矿无限公司的同时，开始鞍山制铁所的建厂筹备工作。
大孤山铁矿开采于1916年，是全国较为典型的深凹露天铁矿。
矿场封闭标高78米，沿走向长1620米，宽1200米，目前已采至-258米。
主要产品为磁铁矿，平均地质品径33。
6%。
近年来，大矿年产矿石达700万吨左右。
鞍山是一座依托铁矿资源发展起来的城市,铁矿较大规模开采历史已逾百年。
在新中国成立之后,鞍山钢铁为社会主义的建设插上了腾飞的翅膀,"钢铁之都"的称号享誉国内外。
鞍山大孤山铁矿北部矿体与大孤山主体矿脉紧密相联，最近距离仅100米。
据测算，大孤山铁矿北部矿体总储量为12175.6万吨，其中碳酸铁矿储量为9564.7万吨，综合地质品位为27.7%。
矿床露天开拓
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8.2.4 平铜溜井开拓
平碉溜井开拓是借助于开凿的平桐和溜井（溜 槽），建立露天矿工作台阶与地表的运输联系。 合理地确定溜井位置和结构要素是其关键。
确定溜井位置时，应使溜井与采掘工作面间的平 均运距短，溜井和平硐的掘进工程量小，一般应 保证溜井穿过的岩层稳固，避开含水层和含泥多 的岩层。平硐的位置与溜井位置关系密切，平硐 应尽可能短，不受爆破作业的影响，平硐口应设 在最高洪水位之上。下图为平硐溜井开拓典型示 意图。
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（2）回返式坑线开拓
当露天矿开采相对高差较大、地形较陡，采用直进式坑线 有困难时，常采用回返式坑线开拓，或采用直进－回返联 合坑线开拓，如下图所示。
山坡露天矿开拓干线在基建时期应修筑到最上一个开采水 平。开拓线路一般沿自然地形在山坡上开掘单壁路堑，随 着开采水平不断下降，上部坑线逐渐废弃或消失。在单侧 山坡地形条件下，坑线应尽量就近布置在采场端帮开采境 界以外，以保证干线位置固定且矿岩运输距离较短。在采 场位于孤立山峰条件下，则应将坑线布置在开采工作面推 进方向的对侧山坡卿非工作山坡一侧），这样，多水平同 时推进时，可以保证下部工作面推进不会切断上部开采台 阶的运输通道。
行业法，结合我国国情，因地制宜
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（2）选择开拓系统的主要影响因素
1）矿区自然条件
它包括地形、气候、矿床埋藏条件（矿床埋藏深 度、倾角、厚度、走向长度、矿床形态、地质构
造、覆盖层厚度、矿岩稳固性等），水文及工程
地质条件，矿石价值，矿床勘探程度及储量发展
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8.2.2 铁路运输开拓
（1） 坑线位置
因铁路运输牵引机车爬坡能力小，每个水平的出人沟和折 返站所需线路较长，转弯曲线半径很大，故不适用于采场 面积小，高差较大的露天矿开拓；也不宜采用移动坑线或 回返坑线。铁路运输开拓采用较多的坑线形式为直进式、 折返式和直进－折返式。
毗邻风景区矿山生态地质环境保护与治理措施探索——以大孤山铁矿为例
Development and Innovation | 发展与创新 |·263·2020年第4期作者简介：孙艳荣（1974—），女，高级工程师，研究方向：水文地质，工程地质，环境地质。
毗邻风景区矿山生态地质环境保护与治理措施探索——以大孤山铁矿为例孙艳荣（辽宁省冶金地质勘查研究院有限责任公司，辽宁 鞍山 114038）摘 要：地质环境与地壳内、外动力作用的历史、强度、质量明显制约着生态环境的演化。
在自然资源开发利用过程中，生态保护与修复是地质环境治理工作一项重要内容。
文章通过对区域生态地质环境各要素现状进行调查分析，结合风景区生态地质环境保护要求，提出矿山地质环境治理工作措施建议，对毗邻风景区的其他矿山具有借鉴意义。
关键词：生态地质环境；风景区；矿山；地质环境治理中图分类号：TD167 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2020）04-0263-021 生态地质环境现状1.1 地质环境（1）地形地貌。
研究区地处辽东山地与下辽河平原之间，大地构造上属东部斜坡带。
区域地貌格局东部为低山丘陵，中部为山前倾斜平原，西部为太子河冲洪积平原。
近市区地带为标高在200m 左右的浑圆状丘陵及“U ”字形谷地。
大孤山铁矿于1916年开始露天开采，采场现已形成一个开口1.9km 2，-180m 深的漏斗形大坑，另有占地4.79km 2的3处排岩场和汇水面积5.29km 2的尾矿库。
矿山建设彻底改变了地形地貌，使原有高差加大，局部地段变得相对平坦或陡峭；采场表土剥离，废石、尾砂堆放使区域内植被覆盖面积减少；现已形成的漏斗形大坑，高耸的排岩场和尾矿库与其周边原始地貌，尤其是千山景区山体形成极为鲜明的对比。
（2）地层岩性与地质构造。
区内分布有岩浆岩，主要是太古代侵入岩。
出露地层为太古界鞍山群、下元古界辽河群、中上元古代细河群及新生界第四系。
区内突出的褶皱构造为东部山区的三尔塔至大孤山东西向向斜。
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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。