露天采礦學(xué)第12章__露天轉(zhuǎn)地下開采(武漢理工大學(xué) 葉海旺)

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

2、行，0 Kt 1。 n采礦工作順序進行 n 露天和地下采礦工作順序進行Kt值等于0或接近于0。因為在露天結(jié)束和地下開始階段，可以利用聯(lián)合開采的工藝特點，例如露天礦下部幾個臺階的礦巖可以通過地下開拓巷道運出，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，露天和地下過渡的時間一般都不少于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開采的礦床總面積Ss與礦床開采總面積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)礦床的平均長度。假設(shè)礦床沿走向全長的厚度相同，那么Ks就等于

3、露天與地下同時開采的總長度與礦床總長度之比。 n按露天和地下采礦工作在空間上的結(jié)合程度，聯(lián)合開采可分為三類； n露天和地下開采在垂直面上在礦床全面積上進行 n如下圖a所示，此時露天開采面積S0等于地下開采面積Su，它們又都等于礦床開采總面積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露天和地下開采在水平面上獨立進行 n如上圖（b）所示，這種情況下Ks = Ss / Sa K。（ S0 Su）/ Su 1。在露天和地下開采的交界處，相互影響是很大的，整個礦床的開拓、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

4、采在水平面和垂直面上同時進行 n如上圖（C）所示，在礦床的部分區(qū)段兩種開采工作在水平面上和垂直面上同時進行，此時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)合開采的分類 n根據(jù)露天和地下開采在時間上和空間上結(jié)合方式的不同，通常把聯(lián)合開采分為：n1）露天與地下同時聯(lián)合開采 n從設(shè)計開始就安排露天和地下同時開采。 n2）露天轉(zhuǎn)地下開采 n先用露天方法開采礦床的上部，然后過渡到用地下方法開采礦床的下部. n3）地下轉(zhuǎn)露天開采 n先用地下方法開采礦床，然后過渡到用露天方法開采礦床。 12.1.3礦床聯(lián)合開采的特點 n無論是露天開采或地下開采，都具有其獨特的工藝

5、特點。當(dāng)?shù)V床適合于采用露天和地下聯(lián)合開采時，就應(yīng)該充分利用這些工藝特點，以提高露天和地下開采的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。 n聯(lián)合開采工藝系統(tǒng)的核心是在開采工作按一定順序進行時，必須盡量考慮礦床的特點，選擇露天和地下井田的聯(lián)合開拓系統(tǒng)，露天和地下相互聯(lián)系的開采工藝系統(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)濟效益。n露天和地下聯(lián)合開拓的主要特點是最大限度地賦予地下巷道多種用途。深部露天礦開采的趨勢是廣泛利用地下巷道進行運輸。 n根據(jù)開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)合開采的礦山分為三種類型：n1）緊密聯(lián)系 n露天與地下在開拓和開采工藝上相互緊密聯(lián)系。例如露天與地下的礦巖都通過

6、地下井巷運出，這種情況下1 Ks2 。 n2）中等聯(lián)系 n在開拓和開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井下巷道運出，或者地下部分礦石通過露天運輸系統(tǒng)運出，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)露天運出；n露天廢石排入地下開采崩落區(qū)；n各自獨立的運輸系統(tǒng)；n用露天鉆機回采露天坑底和邊幫的礦石等。n 近幾十年來，露天

7、轉(zhuǎn)地下開采在國內(nèi)外礦山得到了廣泛的應(yīng)用。對于這類礦山，為了保持礦山產(chǎn)量的平衡，當(dāng)露天開采向地下開采過渡時，在一段時間內(nèi)露天與地下需同時進行開采作業(yè)，這是這類開采法最復(fù)雜與最核心的技術(shù)問題，這與露天與地下同時聯(lián)合開采的基本條件是大致相同的。地下轉(zhuǎn)露天開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)地下開采。 n對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，礦體的上部通常首先采用露天開采，然后對礦床的下部采用地下開采，整個開采過程稱為露天轉(zhuǎn)地下開采。 n在露天開采轉(zhuǎn)為地下開采的過渡期，礦山由單一的露天開采轉(zhuǎn)為露天與地下開采同時作業(yè)，必須充分采用各種技術(shù)與組織措施，減小過渡期對生產(chǎn)效

8、率（一般下降1525）的影響。當(dāng)露天礦生產(chǎn)進入減產(chǎn)期后，地下開采系統(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)地下開拓系統(tǒng) n因為露天開拓系統(tǒng)已先期形成，露天轉(zhuǎn)地下開采的開拓系統(tǒng)主要指地下開拓系統(tǒng)。應(yīng)當(dāng)強凋的是，在設(shè)計地下開拓系統(tǒng)時，應(yīng)盡可能地利用或結(jié)合露天開拓系統(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)地下開拓系統(tǒng)可分為：露天和地下獨立開拓系統(tǒng)局部聯(lián)合開拓系統(tǒng)聯(lián)合開拓系統(tǒng)三種類型。 12.2.1露天和地下獨立開拓系統(tǒng) n在深部礦體儲量大、服務(wù)時間長，或在露天開采深度大，露天采場底平面狹窄，采場邊坡穩(wěn)定性差，難以保證井

9、巷工程出口安全的情況下，地下開拓工程一般布置在露天采場之外，成為獨立的開拓系統(tǒng)。它具有兩套生產(chǎn)系統(tǒng)，相互干擾小，露天開采結(jié)束后無須繼續(xù)維護邊坡等優(yōu)點。缺點是兩套開拓系統(tǒng)的基建（含設(shè)備）投資大，基建時間長。 n我國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)入地下開采時，曾采用這種開拓方式（下圖所示）。 n國內(nèi)外實踐表明，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拓系統(tǒng)。 12.2.2局部聯(lián)合開拓系統(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）的開采，通常利用地下開拓系統(tǒng)運至地面。例如我國的銅官山銅礦、鳳凰山鐵礦和南非的科菲豐坦金剛石礦等。

10、 n2）露天開采到設(shè)計境界后，下部礦體的儲量不多，服務(wù)年限較短，通常自露天坑底的非工作幫掘進平硐、斜井或豎井形成地下礦體的開拓系統(tǒng)。如下圖所示的平硐斜坡道開拓地下礦體的系統(tǒng)，礦石經(jīng)露天開拓系統(tǒng)運到選廠，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拓運輸系統(tǒng)的優(yōu)點。缺點是井巷施工與露天生產(chǎn)同步進行，干擾較大。 12.2.3露天與地下聯(lián)合開拓系統(tǒng) n1）露天坑內(nèi)外聯(lián)合開拓 n在露天坑較低的臺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，而把主井和主要運輸巷道布置在坑外，如我國的鳳凰山鐵礦（如下圖所示）和瑞典的Kiruna鐵礦。優(yōu)點是可以減少開拓量，達(dá)到提前見礦，保持礦石

11、產(chǎn)量穩(wěn)定。 n2）共用地下井巷運輸?shù)穆?lián)合開拓n露天和地下開采的礦石都從地下井巷運出。如下圖所示，露天礦采用斜井和石門開拓，地下用盲豎井開拓。露天采下的礦石用汽車經(jīng)石門運到斜井，用斜井箕斗運到地面，運輸線路的長度比用汽車運往地表縮短了一半，降低了運輸費用。 n這種方案的優(yōu)點是：n露天礦開拓運輸系統(tǒng)簡單，線路短，在露天開采深度大于100150m時，利用石門斜井開拓可使運距縮短30%60%，大大降低了運輸費用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)地下開采的過渡期，能較快達(dá)到地采的設(shè)計生產(chǎn)能力。 n在確定開拓巷道的類型、形

12、狀、規(guī)格與具體位置時，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，距爆源的地震安全距離為 100m。 n當(dāng)露天礦采用地下運輸?shù)穆?lián)合開拓系統(tǒng)時，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，斜井膠帶運輸機塊度挖制在0.250.3m以內(nèi)。如果不設(shè)立露天采場破碎站，必須擴大箕斗規(guī)格，導(dǎo)致井巷斷面加大，使基建費用驟增。 12.3 露天與地下開采的相互影響n12.

13、3.1露天開采對地下開采的影響 n露天開采對地下開采的影響集中表現(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_采選用空場采礦法時，露天和地下開采可以在一個垂直面內(nèi)同時作業(yè)，但要求在露天坑底部到地下采場頂部之間保留一定厚度的隔離頂柱。同時，對地下采場的暴露面積、間柱的強度、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_采選用崩落采礦法時，要求采區(qū)上部有一個安全緩沖墊層。 12.3.2地下開采對露天開采的影響 n露天礦受地下開采影響的范圍與程度，與露天和地下在時間、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工作是在未充填的空場法采空區(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)致露天開采強度的下降，特別是在地下開采移動區(qū)內(nèi)進行露天開采時，可能會嚴(yán)重影響礦山的技術(shù)經(jīng)濟指標(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)形成的時間較長，可能因巖層移動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

15、采深度不大的礦體回收頂柱和間柱時形成。巖移型塌陷坑形成的速度緩慢，通常是在開采急傾斜礦體時，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。它的形成地點較難準(zhǔn)確預(yù)測。 n統(tǒng)計資料表明，在平均采深H與回采垂直高度 m之比不大于 15時，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)帶來災(zāi)難性的影響。 n在地下開采影響區(qū)內(nèi)進行露天開采，應(yīng)采取必要的技術(shù)組織措施。 n1）設(shè)計時應(yīng)采取的措施 n在露天開采設(shè)計時應(yīng)確定觀測巖體變形的方法，制定確定地下采空區(qū)的位置

16、與大小的方法，并建立專門的機構(gòu)或確定專人進行地壓觀測和安全檢查。 n2）生產(chǎn)中保證露天安全作業(yè)的主要措施 加強地質(zhì)與測量工作 根據(jù)鉆孔巖心和巖樣試驗，以及對巖體的凋查與試驗，進行巖體工程地質(zhì)研究。編制露天和地下所有巷道、崩落區(qū)邊界線、開采區(qū)段的地質(zhì)構(gòu)造特征、開采狀況等測量資料，進行邊坡和地下巖層的位移規(guī)則。通過鉆孔的觀測，確定采空區(qū)充填程度，并預(yù)測地下空洞的發(fā)展，查出可能突然發(fā)生崩落危險的區(qū)段等。空洞處理與邊坡整治 根據(jù)觀測資料與預(yù)測，編制空洞處理設(shè)計，對露天安全生產(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行。進行邊坡

17、整治的局部設(shè)計并予以實施。全面檢查露天作業(yè)的安全條件。 降低爆破震動 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 在編制地下開采影響區(qū)內(nèi)的鑿巖爆破設(shè)計時，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頂柱下向鉆鑿爆破深孔時，護頂柱安全厚度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)如下：當(dāng)?shù)V房跨度在10m以內(nèi)時，護頂柱厚度不應(yīng)小于礦房跨度的2倍；當(dāng)?shù)V房跨度大于10m時，原則上不應(yīng)小于2.53倍。在頂柱上進行生產(chǎn)鑿巖前，應(yīng)先確定頂柱的穩(wěn)定

18、狀況。當(dāng)護頂柱沒有達(dá)到安全厚度或穩(wěn)定性不好時，必須停止常規(guī)的鑿巖爆破和鏟裝工作，改用輕型鉆機在錨桿固定的平臺上鑿巖，鉆工必須系安全繩。 n3)巖層移動區(qū)內(nèi)的露天運輸 n地下開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。頓巴斯煤田通過觀測結(jié)果確定鐵路安全運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對固定線路和臨時線路除按安全技術(shù)操作規(guī)程進行檢查外，還要進行線

19、路的水準(zhǔn)測量，觀測地表移動情況。根據(jù)變形情況及時進行維修，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過渡期地下回采方案及過渡期限 12.4.1過渡期地下回采方案 過渡期地下回采方案是指在露天轉(zhuǎn)地下開采的過渡期間，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，應(yīng)該在露天開采結(jié)束后進行。我國鳳凰山鐵礦的應(yīng)用實例見下圖。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，用潛孔鉆機從露天坑底向下鑿巖，爆破境界頂柱，同

20、時崩落一定數(shù)量的頂盤圍巖形成覆蓋層，在覆蓋層下放出頂柱礦石和采場存留的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)值計算方法汁算。由于影響采場地壓的因素很多巳極為復(fù)雜，因此，理論計算的結(jié)果一般僅供設(shè)計參考。在實踐中，多數(shù)礦山仍參照類似礦山經(jīng)驗選取。頂柱厚度視礦巖的穩(wěn)固性而異。礦巖穩(wěn)固時，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，境界頂柱的厚度必須等于或大于礦房的跨度，實際的頂柱厚度約為1030m。 n境界頂柱的穩(wěn)定性隨采空區(qū)存在時間的增加及其面積的擴大而減弱，因此，縮短回采周期、減小采空區(qū)暴露面積，對

21、增強境界頂柱的穩(wěn)定性是十分重要的。 n2)不留境界頂柱的分段空場法方案 n我國金嶺鐵礦的應(yīng)用實例（下圖所示）為不設(shè)境界頂柱，將分段空場法最上一個分段的高度適當(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，爆破一定數(shù)量的上盤圍巖充填采空區(qū)，其余采空區(qū)的處理依賴上盤圍巖的自然崩落。一般情況下，礦柱放礦l2個月后，頂盤巖石逐漸冒落形成覆蓋層，下部礦體采用崩落法回采。 n3）梯段空場法方案 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，露天開采深度為240m，下部轉(zhuǎn)為地下開采。從露天坑底向下每隔30m劃分生產(chǎn)分段，在每個分段水平上，

22、圍繞巖管的邊緣在圍巖中開掘環(huán)形運輸巷道（下圖所示），從環(huán)形運輸巷道向巖管開掘相互平行的鑿巖巷道，其中心距為1218m，在巖管中央開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償空間。n各分段可以同時作業(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機從分段鑿巖巷道裝運至礦石溜井，下放到主要運輸水平，其余礦石從最下一個分段的漏斗放出，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)地點均有獨立的回風(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

23、單，投產(chǎn)快，勞動生產(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，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礦和我國銅綠山銅礦露天轉(zhuǎn)地下過渡期開采中應(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。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場法方案基本相同，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多金屬礦在過渡期間留安全礦柱支撐露天坑底的頂柱。礦房長 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）。 此方案用于開采價值較高的礦體。優(yōu)點是地下與露天可較長時間同時開采，生產(chǎn)相對安全；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。 它用于開采的礦體面積不大且價值不高，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，探明儲量55億t，設(shè)想沿垂直方向劃分為三個工藝段迸行開采（入下圖所示）：-120m水平以上為露天開采；-120-500m用分段崩落法開采，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制崩落法開采。 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，露天開采結(jié)束后，以整個礦塊作為回采單元，用分段崩落法進行連續(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)點是生產(chǎn)能力大，回采效率高，成本低，生產(chǎn)安全。缺點是當(dāng)同一礦區(qū)中無其他礦段可以凋節(jié)產(chǎn)量時，在形成覆蓋層時期，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。 回采過程中形成覆蓋層的階段強制崩落法方案n回采從礦體的一側(cè)向另一側(cè)推進。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)頂盤圍巖形成覆蓋層（如下圖所示）。 n此方案的優(yōu)點是露天與地下可以同時作業(yè)；缺點是放礦控制困難，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采至設(shè)計的露采終了深度，繼續(xù)沿走向向礦體的另一翼水平推進150200m以后（如下圖所示），在緊靠非工作幫端部的礦體中掘進一條切割天井，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，隨著露天開采工作線的推進而逐步實施境界頂柱的爆破，崩落礦石經(jīng)井下巷道運至地表。境界頂柱以下各水平的礦體則用階段強制崩落法或階段礦房法回采。由露天開采、境界礦柱開采和地下開采所形成的采空區(qū)可作為內(nèi)部排土場，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度在7km以上，礦體傾角550850，厚度92340m，埋藏深度300450m，露天采場深度為200m，境界頂柱高75m，臺階坡面角和邊坡角為750800，境界礦柱礦量2100萬t，年開采量為200萬t，內(nèi)部排土場堆置4.1億m3剝離廢石，不但減少了廢石運輸費用，還減少外部排土場面積2.48km2。 12.4.2露天轉(zhuǎn)地下開采的過渡期限 n為了保證礦山能待續(xù)穩(wěn)產(chǎn)過渡，應(yīng)及時設(shè)計與編制過渡方案，確定合理的建設(shè)期限。 n1） 設(shè)計編制過渡方案 n礦床開采總體設(shè)計若已確定為露天轉(zhuǎn)地下開采，應(yīng)對整個礦床開采的全過程進行統(tǒng)籌規(guī)劃。具體的過渡開采設(shè)計則往往是在露天開采的中后期進

29、行。露天開采10年以內(nèi)的礦山，從露天礦建設(shè)開始就應(yīng)及時研究向地下開采的過渡。 n對于走向長度大或多區(qū)開采的露天礦，可采取分區(qū)、分期的過渡方案，避免露天與地下同時開采作業(yè)的干擾。例如楊家杖子礦務(wù)局松樹卯礦，礦體走向長2000m，劃為南北兩個露天采場，日生產(chǎn)能力2000t，采取先北露天后南露天分期向地下開采過渡。 n2） 露天轉(zhuǎn)地下過渡期限的確定 n地下建設(shè)的總時間按下式確定： nT=t1+t2+t3+t4 n式中不包括采礦方法試驗和地下投產(chǎn)至達(dá)產(chǎn)時間。上述過渡期應(yīng)滿足三級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)，井筒掘進與水平巷道掘進平行作業(yè)時，地下建設(shè)的總時問可表示為： nT=t1+t3 n目前國內(nèi)外露天轉(zhuǎn)地下開采的過渡期限一般約712年。 12.5 露天礦無剝離開采與殘留礦體開采12.5.1 露天礦無剝離開采 露天礦開采到設(shè)計最終水平后，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)地下過渡期的產(chǎn)量銜接，多數(shù)礦山都要進行無剝離下延開采。 對于傾斜或急傾斜礦體，通常在上盤邊坡下留三角礦柱以支撐上盤邊幫，即可實現(xiàn)無剝離延深開采（如下圖所示）。延深開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計算確定。

31、汽車運輸允許的最小底寬一般為1824m。 為了盡可能多地采出礦量，采礦臺階不再設(shè)置礦石安全平臺，或在露天開采結(jié)束之前取消礦石安全平臺。因此，無剝離延深開采的邊坡通常很陡，甚至是垂直的。 近來國外露天礦按照經(jīng)濟合理性確定的無剝離延深開采深度為3050rn，而我國礦山一般延深20m，偏低。12.5.2露天礦殘留礦體的回采 n露天開采至底部邊界時，礦體兩端和邊坡掛幫礦量一般可占其總儲量的5%16，它們的回采具有經(jīng)濟價值。由于掛幫礦量埋藏高差可能較大，礦量較少，回采強度較低，安全條件較差，應(yīng)強化開采，以免牽制地下開采主礦體的下降速度，降低過渡期的礦石產(chǎn)量，影響達(dá)產(chǎn)時間。 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。對于露天礦掛幫礦體，可先用露天方法直接從非工作幫開采靠外的礦體，然后用