露天转地下开采的平稳过渡方案与技术措施_路增祥

特征。 在露天转地下 开 采 过 程 中，由 于 矿 体 的 赋 存 状
态和矿床的开采技 术 条 件 的 差 异，以 及 露 天 与 地 下 开采的设计方案和 工 程 建 设 具 体 条 件 的 不 同，许 多 矿山采取了不尽相同的过渡方案。为确保露天开采 平稳过渡到地下开 采，实 现 露 天 转 地 下 开 采 期 间 矿 山生产能力的 平 稳 过 渡，李 斯 基 根 ［１］ 据 国 内 外 有 关 露天转地下开采矿 山 的 实 际 资 料，探 讨 了 实 现 露 天 开采不停产向地下开采过渡的相关问题。王运敏等 人［２］通过对露天转地下开采平稳过渡关键技术的 研 究，力求解决露天与 地 下 联 合 开 采 带 来 的 特 殊 技 术 问题，实现矿 山 生 产 的 平 稳 过 渡。 甘 德 清 等 人 结 ［３］ 合宽城建龙铁矿的开采现状和对稳产过渡的要求，
摘 要：从时间和空间的相关性方面，将露天转地下开采的过渡方 案 划 分 为 留 境 界 矿 柱 过 渡 方 案 、境 界内全区过渡方案和境界内分区过渡方案三种，简要阐述了各方案的 优 缺 点。 以 孟 家 铁 矿 工 程 为 例，提 出 了该矿露天转地下开采的平稳过渡方案，并从 露 天 开 采 的 生 产 布 局、地 下 工 程 设 计 与 建 设 等 方 面，探 讨 了 实 现 该 矿 露 天 转 地 下 开 采 平 稳 过 渡 的 技 术 措 施 ，以 期 对 我 国 即 将 实 施 露 天 转 地 下 开 采 的 矿 山 有 所 指 导 。 关键词：露天转地下开采；过渡期；平稳过渡；方案；关键技术 中 图 分 类 号 ：ＴＤ８０３／８０４ 文 献 标 识 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ：１００４－４０５１（２０１２）１１－００９１－０４
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中国矿业
第 ２１ 卷
通过对多种过渡期联合开采方案的技术经济分析比 较，提出了该矿保证 过 渡 期 时 间 和 产 量 的 合 理 衔 接 的露天转地 下 开 采 的 稳 产 过 渡 方 案。 还 有 人 结 ［４－９］ 合露天转地下开采矿山生产的实际情况和特殊性， 从不同角度研究了过渡期的平稳过渡方案与措施。 平稳过渡方案的研究是确保露天转地下开采过渡期 产量衔接的关键技 术 内 容 之 一，本 文 基 于 露 天 转 地 下相互协调安全高 效 开 采 关 键 技 术 的 研 究，以 本 溪 罕王矿业有限公司孟家铁矿露天转地下开采工程为 例，对露天转地下开 采 平 稳 过 渡 的 关 键 技 术 进 行 了 研究，以期对我国即 将 实 施 露 天 转 地 下 开 采 的 矿 山 有所指导。 １ 露 天 转 地 下 开 采 的 过 渡 方 案
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｓｃｈｅｍｅｓ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｆｏｒ ｓｔｅａｄｙ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｎｉｎｇ ｆｒｏｍ ｏｐｅｎ－ｐｉｔ ｔｏ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｍｉｎｅ
ＬＵ Ｚｅｎｇ－ｘｉａｎｇ１，２ ， ＭＥＮＧ Ｆａｎ－ｍｉｎｇ２ ，ＣＡＩ Ｍｅｉ－ｆｅｎｇ１ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂｅｉｊｉｎｇ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３，Ｃｈｉｎａ；２．Ｆｕｓｈｕｎ Ｈａｎｋｉｎｇ Ａｏｎｉｕ Ｍｉｎｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｆｕｓｈｕｎ １１３００１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｖｉｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｐａｃｅ，ｔｈｅ ｓｃｈｅｍｅｓ ｏｆ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｎｉｎｇ ｆｒｏｍ ｏｐｅｎ－ｐｉｔ ｔｏ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｗｅｒｅ ｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔａｌｉｚｅｄ ｔｏ ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｂｏｕｎｄａｒｙ ｐｉｌｌａｒ，ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｉｎ ｆｕｌｌ－ａｒｅａ ａｎｄ ｉｎ ｓｕｂａｒｅａ．Ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｈｏｒｔａｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｓｃｈｅｍｅｓ ｗｅｒｅ ｅｘｐａｔｉａｔｅｄ ｓｉｍｐｌｙ．Ｔｈｅ ｓｔａｂｌｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｐｒｏｊｅｃｔ ｗａｓ ｂｒｏｕｇｈｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃａｓｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｏｐｅｎ－ｐｉｔ ｔｏ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｍｉｎｉｎｇ ｉｎ Ｍｅｎｇｊｉａ Ｉｒｏｎ Ｍｉｎｅ．Ａｌｓｏ，ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｉｓ ｐｒｏｊｅｃｔ ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｏｐｅｎｃａｓｔ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｍｉｎｅ ａｓｐｅｃｔｓ．Ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒｓ ａｒｅ ｌｏｏｋｉｎｇ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｏ ｇｉｖｉｎｇ ｃｅｒｔａｉｎ ｇｕｉｄａｎｃｅ ｏｎ ｍｉｎｅｓ ｂｅｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｏｐｅｎ－ｐｉｔ ｔｏ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｍｉｎｉｎｇ ｉｎ ｏｕｒ ｃｏｕｎｔｒｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｏｐｅｎ ｐｉｔ ｔｏ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｍｉｎｉｎｇ；ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｐｅｒｉｏｄ；ｓｔｅａｄｙ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ； ｓｃｈｅｍｅ；ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ
第 ２１ 卷 第 １１ 期 ２０１２ 年 １１ 月
采选技术
中 国 矿 业
ＣＨＩＮＡ ＭＩＮＩＮＧ ＭＡＧＡＺＩＮＥ
Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．１１ Ｎｏｖ． ２０１２
露天转地下开采的平稳过渡方案与技术措施
路 增 祥１，２， 孟 凡 明２， 蔡 美 峰１
（１．北京科技大学土木与环境工程学院，北京 １００８１２； ２．抚顺罕王傲牛矿业股份有限公司，辽宁 抚顺 １１３００１）
３）境界内分区 过 渡 方 案。 此 方 案 是 根 据 露 天 开采在平面范围内的不同降深和地下开采工程的进 展 ，沿 露 天 坑 长 度 方 向 进 行 平 面 分 区 ，实 施 露 天 分 区 段结束、坑内分区 段 投 产 过 渡 的 方 式。 该 方 案 的 优 点在于地下开采系 统 的 分 区 段 提 前 投 产，有 利 于 抵 消露天采矿能力下降给矿山生产规模带来的不利影 响 ；露 天 生 产 的 分 区 段 结 束 ，使 生 产 区 段 的 剥 离 可 以 实现废石的内排，有 利 于 降 低 过 渡 期 的 矿 山 生 产 成 本。其缺点 是 地 下 开 采 与 露 天 开 采 会 产 生 相 互 影 响。全部地下采矿方法均适用于此方案。 ２ 孟 家 铁 矿 露 天 转 地 下 开 采 过 渡 方 案 ２．１ 矿 山 露 天 开 采 现 状 及 地 下 开 采 工 程 概 况
２）境界内全面 过 渡 方 案。 此 方 案 是 露 天 开 采 境界范围露天坑的底板标高已全部达到露天极限开 采深度，在露天开采 境 界 范 围 内 全 面 展 开 转 入 地 下 开采工程的方案。 该 方 案 实 施 时，矿 山 的 露 天 开 采 已全部结束，地下开 采 根 据 采 准 工 程 的 准 备 情 况 和 井下生产规划与总 体 布 局 方 案，可 全 面 展 开 也 可 局 部展开地下开采。该方案的优点在于露天开采与地 下开采相互之间几乎没有影响。其缺点表现在若生 产组织稍有不慎，则 有 可 能 会 导 致 矿 山 生 产 接 续 出 现困难。全部地下采矿方法均适用于此方案。
收 稿 日 期 ：２０１２－０５－１０ 基金项目：国 家 “十 一 五 ”科 技 支 撑 计 划 项 目 资 助 （编 号 ２００６ＢＡＢ０２Ａ１７） 作者简介：路增 祥 （１９６５－），男，汉 族，陕 西 富 平 人，采 矿 高 级 工 程 师，北京科技大学博士研究生，主要 研 究 方 向：金 属 矿 床 开 采 及 矿 山 安全管理。
孟家铁矿于 ２００３ 年 建 成 投 产。 孟 家 铁 矿 矿 区 地处辽东山区，矿区 地 势 平 缓，铁 矿 体 倾 角 为 ６２°～ ８７°，矿体厚度６．０～４３．２ｍ，矿 体 赋 存 标 高 ＋２００～ －３００ｍ 之间。根据孟 家 铁 矿 床 矿 体 的 赋 存 特 征 及 开采技术条件，该首 期 采 用 了 露 天 开 采 方 式 进 行 回 采。经过近十年的 开 采，该 矿 已 由 山 坡 开 采 转 入 凹 陷开采，露 天 坑 封 闭 圈 标 高 为 ＋１５５ｍ，坑 底 最 低 标 高为＋７０ｍ。到２００９年１月止，露天开采 境 界 范 围 内 保 有 的 可 采 储 量 约 ２８５６．６ｋｔ，按 １２００ｋｔ／ａ的 采 矿 生 产 能 力 ，露 天 开 采 的 剩 余 服 务 年 限 仅 有 ２．３８ 年 。
从矿山采矿生 产 是 否 停 产 角 度，露 天 转 地 下 开 采的过渡方案可分为矿 山在露天转地下开采中采用了不停产过渡方案。
从时间和空间 的 相 关 性 方 面，露 天 转 地 下 开 采 的过渡方案可以以下几类：
１）留境界矿柱 过 渡 方 案。 此 方 案 是 在 露 天 与 地下开采之间留设 境 界 矿 柱，该 境 界 矿 柱 即 露 天 开 采与地下开采隔离 层，同 时 也 是 地 下 开 采 的 安 全 顶 柱。该方案的优点在于有利于消除露天开采与地下 开 采 的 相 互 干 扰 ，实 现 露 天 与 地 下 同 时 施 工 作 业 ；能
随着对矿产资源需求的增加和开采强度的不断 加 大 ，浅 部 资 源 日 益 减 少 ，目 前 我 国 许 多 矿 山 都 相 继 进入或即将进入由露天开采转入地下开采的状态。 露天转地下开采矿山存在着露天开采临近结束和地 下 开 采 逐 步 开 始 的 交 替 时 期 ，在 此 时 期 内 ，露 天 与 地 下两种开采方式存 在 着 时 间 和 空 间 上 的 相 关 性，表 现出露天开采量不断减少而地下开采量逐渐增加的
够实现露天转地下开采过渡期矿山生产规模的最大 化 ；能 有 效 地 防 止 露 天 积 水 大 量 涌 入 地 下 ，使 地 下 建 设与开采更加安全。能够消除地下通风系统的漏风 问题，使通风效率 大 为 提 高。 其 缺 点 是 若 境 界 矿 柱 永 久 保 留 则 造 成 大 量 矿 石 损 失 ；若 回 收 境 界 矿 柱 ，则 在安全与技术方面存在较大的难度。凤凰山铁矿和 石人沟铁矿南区的 露 天 转 地 下 开 采，均 采 取 了 留 境 界矿柱的过渡方案。除崩落法以外的全部地下采矿 方法均适用于此方案。