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第 2 6卷 第 4期 有 色 冶 金 设 计 与 研 究 2 0 0 5在 1 2 月 浅析露天转地下开采的几个问题 龚清 田 南 昌有色冶金设计研究院， 江西南 昌 3 3 0 0 0 2 [ 摘要] 针对露天转地 下开采 中采矿方法、 开拓运输及防排水方案选择等问题进行 了分析探讨， 指 出了 露天转地下开采 中应着重注意的问题 。 - [ 关键词] 露天转地下； 采矿方法； 开拓运输； 防排 水 中图分类号 T D 8 0 2 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 4 4 3 4 5 2 0 0 5 0 4 0 0 0 1 0 3 A Di s c u s s i o n o n S o me P r o b l e ms i n Ch a n g i n g Op e n P i t M i n i n g i n t o Un d e r g r o u n d M i nin g G O N G Q i n g t i a n r N a n e h a n g E n g i n e e r i n gR e s e a r c h I n s t i t u t e o f N o n f e r r o u s M e t a l s ， N a n c h a n g ， J i a n g x i 3 3 0 0 0 2 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e p a p e r ma k e s a n a l y s i s a n d d i s c u s s i o n o n s o me p r o b l e ms i n c h a n g i n g o p e n p i t mi n i n g i n t o u n d e r g r o u n d mi n i n g , s u c h a s mi n i n g me t h o d ， d e v e l o p me n t ， t r a n s p o r t a n d s e l e c t i o n o f w a t e r b r e a k a n d d r a i n a g e s c h e me s ， a n d p o i n t s o u t p rob l e ms n e e d i n g t o p a y s p e c i a l a t t e n t i o n t o i n c ha n gi n g o pe n pi t mi ni ng i nt o u nd e r gro un d mi ni n g． Ke y wo r d s c h a n g i n g o p e n p i t mi n i n g i n t o u n d e r gro u n d mi n i n g ； mi n i n g me t h o d ； d e v e l o p me n t a n d t r a n s p o r t a t i o n ；w a t e r b r e a k a n d d r a i n a g e 通常矿床延伸深而覆盖岩较薄时 ，矿床上部采 用露天开采 ， 下部需转入地下开采 。 在露天转地下的 设计研究中，由于开采对象的上部或侧边 已形成一 个或几个露天开采坑。矿体及其周边岩体原始应力 状态 、 自然地形地貌 已有较大变化 ， 针对露采 闭坑前 的状况． 合理地选择开拓方式 、 采矿方法和防排水措 施 ，是露天转地下矿 山设计和生产管理中较为棘手 的问题。 1 充分利用岩石力学特点， 实现露天 转地 下平稳过渡 在正常情况下 ，采矿方法选择主要依据矿岩物 理力学性质 、矿体产状 与形态 、水文与工程地质条 件 、 地形条件 以及地表是否允许塌陷等因素。 而在露 天转地下开采之前 ， 地表 自然地形地貌己遭 破坏 ， 近 地表 的厚大矿体 己被露 天开采 ，仅遗 留厚度小或零 星矿体在露天坑四周最终边坡之下，深部厚度大的 主矿体则处于露天坑底下部 。为使矿 山转入坑下开 采后的企业经济效益不出现大幅度下降．坑下开采 生产能力应尽可能加大 。势必要用高效采矿方法以 增大采矿强度。 为提 高资源回收率， 既要开采低标高 的主矿体又要开采高标高的零星矿体。在露天转地 下的过渡期将形成露天开采 、 边坡之下小矿体开采 、 主矿体地下开采同时并存 ， 岩石力学条件极其复杂 ， 为确保安全 、 平稳地过渡 ， 对过渡期地压模拟分析研 究 ，并据其特点确定过渡期措施是露天转地下开采 的主要课题。 1 ． 1 及时开采露采最终边坡之下的零星矿体 国内外许 多露天转地下开采 的矿 山生产实践证 明 ． 在地下开采的裂隙区至崩落区范围内 ， 露天采矿 工作可以同步进行。 从露天安全生产角度考虑 ， 只要 地下采空区保安矿柱具有足够的强度 ，在露天开采 末期不至于大范围地破坏 ，或及时采取嗣后充填废 石 、 尾砂等以保护临近边坡 的岩层 ． 同时监控采空区 附近岩层的变形与地表位移规律 ，露天矿可安全生 收稿 日期 2 0 0 5 --- 0 8 3 1 作者简介 龚清田 1 9 6 3 一 ， 男， 江西人， 高级工程师， 主要从事采矿设计研究工作。 维普资讯 ． 2． 有 色 量 壅 笙 堂 产。据有关文献介绍，当岩石垂直位移在 5 - 6 m m ／ d 以内时。露天矿固定线路可 以使用 ，当垂直位移在 8 ～ l O m m ／ d以内时 。 临时线路可以使用 ； 当水平位移 在 5 - 6 m m ／ d以内时。露天矿运输线路可 以使用 ； 当 地下采空区上面的公路纵向变形每月在 9 0 ～ l O O m m 以内时， 露天矿汽车公路可以使用【 I 1 。 所 以， 在露天开 采末期 。露采最终边坡之下的零星矿体可同时进行 地下开采 ， 并作为坑下开采的首采部位 ， 这样 既可弥 补露天开采末期采矿能力的不足 ，又能及时回收矿 山资源 、 锻炼地下开采 队伍 、 简化地下开采地压管理 条件。 1 ． 2 合理选择采矿方法及其构成要素 据国内外实测资料统计 ， 地壳浅部原岩中， 水平 应力与垂直应力的比值多在 0 ． 8 ～ 1 ． 2之间。 但在露天 转地下开采状态 。 经过露天采剥 、 排土场堆积及爆破 振动等 ， 使岩体中应力场重新分布 ， 靠近边坡面岩体 中最大主应力方向与边坡方向一致．而坡底岩体 中 最大主应力接近水平方向。边坡底部水平应力大于 垂直应力 。水平应力与垂直应力的比值通常达 1 ～ 3 倍 以上。 按照岩石力学原理 ， 开挖空间的长轴方向尽 量 与主应力方 向一致 。且所 留的境界矿柱厚度不小 于该岩层悬露跨度的一半。上部适宜露天开采 的矿 山 ， 多数地表允许崩落塌 陷， 矿石 品位及价值较低 ， 一 般选用空场法和崩落法开采较适宜 ， 因此， 在开采 露天境界底下部主矿体时 。应尽量采用垂直矿体走 向 亦即垂直上下盘边坡走 向 布置 ， 较低 中段或分 段高度 ，采场中先期掘进的拉底和凿岩巷道方 向亦 尽量与主应力方向一致。 l _ 3 采空区处理 地下采空区围岩在拉应力作用下 开裂剥落 。 是 导致露采边坡破坏的主要因素 。 随着采空区逐 步扩 大 ， 应力集 中程度亦相应增 大 ， 直至采空 区塌 陷和 露采边坡破坏 ， 从而使应力重新分布。在回采过程 中， 为使岩体应力逐步转移 ， 避 免应 力过于集 中而 导致大的地压活动 ． 在回采作业和采空区处理安排 上 ，应采用 由露天坑 中间向两端后退的开采顺序 ． 并随着开采 的进行及时处理采空区。根据理论分析 和国内外露天转地下开采的经验 。 在台阶下部形成 压应力集中区 ， 在采空区底下形成 拉应 力区 ， 若在 边坡 台阶下部和采空区中及 时回填岩石 。 以压坡脚 和 阻止采空区开裂剥落 ， 对控制地压显现是非常有 利的。由于露天边坡是按照经济合理服务年限进行 设计的 ，在转地下开采 时常处于稳定的临界状态 ， 在地下开采的扰动下 易发生大滑坡 ， 如 白银折腰 山 铜矿在露天闭坑前一年 。 采场东北帮岩体发生大滑 坡 1 0 0 0 O 0 0 m， 。使井下巷道局部发生错动开裂， 使 岩石力学条件进一步恶化。 因此 ， 在转入地下开采之 前 。 宜先行局部崩落矿体的上下盘边坡 ， 覆盖露天边 坡脚及坑下待采矿体的上部 ，以改善地下采空区矿 岩应力是十分必要的。 2 充分利用 已有工程设施． 合理布置 地采工程 在进行露天转地下开采设计时。一般露天 已开 采多年 ， 且形成 了选矿 、 尾矿 、 供水 、 供 电、 机修等一 系列 的工业和生活设施 。 如何充分 、 合理地将 已有工 业和生活设施用于地下开采 ，使露采工程与地采工 程有机地结合， 是露天转地下开采设计的重要课题 。 2 ． 1 建设规模 由于露天开采工艺相对简单 ，且多为大型移动 设备 ， 露天开采生产能力 比较大 ， 相应形成的选矿厂 及其辅助设施能力亦较大 ； 在露天转地下开采中。 地 下开采生产能力很难达到露天开采时的生产能力 。 为满足建设规模的需要 。必须尽量强化地下开采工 艺， 采用大型地下采掘设备 、 多中段作业等方式 。 以 提高地下采矿强度 。如贵州某金矿设计采用三个 中 段 同时回采 ， 并选用大型进 口凿岩 台车 、 铲运机等高 效设备， 以确保转入地采后 出矿能力与露采一致 ； 江 西某铜矿几经论证 。地采建设规模越是接近露采生 产能力， 则选矿厂及其辅助设施作业成本越低 ． 矿山 的综合效益越好 。故设计采用大孔径深孔崩矿采矿 法 ， 大型铲运机 出矿 ， 以尽量提 高采出矿能力。 否则， 选矿厂的破碎机 、球磨机等大型设备处于间断性或 半负荷状态 ， 产生大马拉小车现象 。 2 ． 2 开 拓系 统 由于露采在前，经多年开采后 已形成了一个露 天大坑 ， 坑的四周多为陡峭的高山 ， 有些峡谷已成 为 露采废石场 ， 有些零星可供利用的场地 。 也常被露采 的建筑物所占用 ，矿 山选矿厂及其辅助设施亦按露 采要求已经形成。 这时。 作为露采转地采的主要开拓 工程井筒位置的选择 ，既要考虑 已有选矿厂的 位置 ， 以缩短地面运输距离； 也要考虑充分利用露采 已经形成的采矿工业场地 ， 可降低工程建设投资 还 要考虑露天 已形成采坑 ，将井筒布置在采坑 内可缩 短井筒长度 ， 将井下废石堆存于露采坑 内， 可减少建 维普资讯 第 4期 浅析露天转地下开采 的几个 问题 ．3． 设用地。如甘肃某镍矿露采转地采时将主斜坡道布 置在露天坑内．大大地缩短斜坡道长度 ；山东某铁 矿 、安徽某铜矿露采转坑采时将副井布置在露天坑 附近 ． 井下掘进的废石提 出地表后 。 直接排往露天坑 内； 江西某铜矿 露采转地采 设计 时。 将主 、 副井布 置 在露采 已有工业场地 附近 ． 采场办公楼 、 材料堆场 、 道路等各种设施均可利用。 2 ． 3 运输设施 露天转地下开采的矿 山．应充分利用矿 山已有 的运输及其配套设施。 露天矿多用汽车运输 ． 其相应 的道路和汽修设施 已配套建成 ．且选矿厂原矿卸载 站也是按露天汽车卸载要求建成 ．多数选矿厂建有 粗碎设施。江西某铜矿露天转地下开采运输方式及 其设备选择时 ．利用露天矿开采结束后留下的大型 卡车转载运输 。 节省建设投资千万元以上 贵州某金 矿利用斜坡道开拓 。 坑 内汽车运输方案 ． 将原矿直接 运往选矿厂 已有的粗碎站破碎 ．避免 了井下重复建 设粗碎站。 大大节省建设投资。 3 切实做好露天转地下开采水害防治 工作 露天转地下开采时．采 区上部常 留有一个或几 个露天坑 ， 汇水面积大 。 特别是降雨量大的地 区． 设 计和生产中应合理制定防治措施。 3 ． 1 堵塞迳流通道 ． 降低渗透系数 对露天转地下开采的矿 山，在采矿方法选择时 最好采用胶结充填采矿法 ．防止地下开采引起露天 坑塌陷 ， 切断地下开采与露天坑 的迳流通道。 但大多 数露天开采矿 山的矿石价值不高，只要地表允许塌 陷 ， 常常选用崩落和空场采矿法． 但开采中措施不当 时经常发生淹井事故。安徽某铜矿采用分段崩落法 开采 ， 曾先后两次发生淹井事故。 事后在生产实践 中 发现 ， 采用崩落露天边坡的废石 。 堵塞露天坑与地下 开采巷道的通道 ， 降低暴雨入渗系数 ． 是避免发生淹 井事故的有效措施 。崩落 的废石充填物高度 以 2 0 ～ 3 0 m为宜 ， 充填物在 高度上的级 配 。 下部 以大块石 ． 中部 以中小块石， 上部以表土 、 碎石为宜l 2 I 。 3 ． 2 充分利用露天矿的已有防排水设施 。 减少井下 排水量 保护好露天矿封闭圈以上的截水沟 ．并在雨季 到来之前 ． 进行必要的修复完善 ． 以减少地表汇水对 地下的入渗。 转入地采 的初期 ． 可尽量使露天坑底作 贮水池 ． 利用露天开采时期 已形成的排水设施排水 。 推迟井下大型排水泵站的投入。如湖北某铁矿露天 转地下生产时曾利用露天坑底作贮水池 ．贮水量达 数万立方米 江西某铜矿在露天转地 下设计中． 将对 应露天坑底 的巷道抬高 5 m． 利用露天北坑坑底原有 贮排水系统作为地下开采初期的截排水设施．降低 排水费用和 电耗。 3 ． 3 做好 雨季 的预报 。 采取防排堵贮并举的措施 对各种频率条件下的大气降水 ．矿 山应从管理 上采取措施。 如与当地气象站建立业务关系 ． 做好雨 季 的雨量预报 。 并相应按照防排堵贮 的原则 ． 有准备 地采取防水措施。 如提前修 复截水设施． 检查堵塞措 施 ． 试运转排水设施等 有准备地停止排水中段的作 业 。 关闭防水 门． 允许淹没部分巷道等 ． 以应对特大 降水 的危害。 4结语 露天转地下开采 的矿山逐步增加 ．由于天赋资 源条件千差万别 ，必须有针对性地分析每座露天转 地下开采矿山的现状和特 点，制定相应 的转换接替 措施。 本文所涉及的几个问题具有一定的普遍性 ． 难 免挂一漏万 ， 愿与同行商榷。 [ 参考文献】 ⋯ 1 李 鼎权 ． 论 露 天转地 下 开采 的若 干特 点 [ J ] ． 金 属矿 山 ， 1 9 9 4 。 2 1 2 9 一 l 2 ． 【 2 】 忻兆 良． 浅述铜 山铜矿露 转坑井 下水 害预防与治理 [ J ] ． 有色冶 金设计 与研 究， 1 9 9 7 。 1 8 2 3 - 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