金屬礦山露天轉地下開采的發展現狀與對策

李 洋

（肅北縣霍勒扎德蓋北東礦業有限責任公司，甘肅 酒泉 735000）

一般而言，露天轉地下開采的礦山存在延伸性較好、礦山的覆蓋層不厚、并且大多數為中厚以及特厚的急傾斜礦床，這種礦山在經過露天開采階段之后，自身具有生產快、在開采前期需要投入的成本少、貧損指標優等特點。在二十世紀之前一般都是采用露天開采的形式進行工作，不過伴隨著露天開采深度的不斷提升，露天開采最終都會轉換為地下開采階段。針對此種情況，在進行露天開采轉入地下開采之后，需要進行精密的設計，并且對開采礦區進行統一的規劃與落實，在即將要轉到地下開采的后期需要考慮到低下巷道的設計，在過度段時，地下開采應當盡可能利用露天開采所使用的相關設備以及安全措施，促使金屬礦山能夠安全穩定的轉移到地下開采階段，保證礦山開采的競技性以及安全性的穩定。

1 國內露天轉地下開采的技術發展現狀

國內露天開采轉到地下開采的金屬礦山不在少數，其中包含有山東的金嶺鐵礦、江西的良山鐵礦等等，在進入二十世紀以來，雖然國內露天開采轉化成為地下開采的鐵礦數量并不多，但是這些鐵礦的成功轉化帶來了一定的經驗總結以及技術積累，為相關的工作人員對我國露天轉地下開采的研究奠定了良好的基礎[1]。

其中金屬礦山露天轉地下開采最具代表性的為銅陵有色金屬旗下的兩座銅山銅礦，均是在露天開采的后期成功轉化為了地下開采。以其中一座銅山銅礦為例，該礦的主要運輸巷道的位置在-40m的礦層，在實際的開采過程中所使用的技術為：露天爆破，不過該技術能夠人為的控制對地下礦層的影響，并且使用了多排孔微差爆破技術，每一次爆破的劑量都控制在500kg，那么在該種爆破劑量的控制之下，巷道的頂板不會出現開裂以及錯誤的現象，更不會影響到開采人員的安全性，并且也把爆破所產生的地震波計算在安全范圍之內，爆破完成之后進行清點作業，盡可能的保障人員安全。更為重要的是礦山在進行轉地下開采之前與相關的研究院進行合作研究，對于礦場在露天轉地下的過程中可能會出現的危險性技術問題進行了探討與分析；研究結果認為，在實際的地下開采轉化的過程中應當使用邊坡臨界爆破技術，對低下的空區層位等進行了檢測并且對轉地下開采之前的露天開采后期工程進行了規劃，其保證露天開采后期安全性的同時，既保障了地下開采的安全性，兩者同步進行是一個經典的露天轉地下開采的案例[2]。

2 金屬礦山露天轉地下開采的技術問題與對策

2.1 合理確定露天開采的極限深度

選擇進行露天開采的礦山以及礦區，在實際的開采設計的過程中一般都遵循境界剝采比大于經濟合理剝采比的原則進行開采境界的劃分。在露天開采境界以外的其他礦床，露天開采水平線以上的礦床都應當使用掛幫形式進行地下開采，不過露天開采水平線之下的礦床應當進行地下開采技術的擬定。當礦山與礦區計劃開始將露天開采轉化成為地下開采時，在實際的設計過程中應當遵循以上兩種工藝相互結合的特點。針對此種情況，露天開采的深度設計就不能夠用原本的第一方法進行計算，計算的方法應當使露天開采每噸礦石的成本與地下開采每噸礦石成本相當的公式，并且根據礦區礦山的不同露天開采的極限有所差別[3]。

2.2 露天轉地下開采過渡時期的產量銜接

當計劃進行露天開采轉為地下開采的階段，其中都存在有一個重要的問題那就是產量無法正常銜接，既需要使露天礦場的產量逐漸的下降，地下開采的礦區產量不斷的提升，最后全部轉化為地下開采時，地下開采的產量應當與露天開采的產量相持平，并且保證產量的穩定性。為了能夠進一步保證金屬礦山露天開采轉地下開采過程中產量不會產生大幅度的變化，那么就應當從以下幾點內容出發：①首先在規劃階段應當對露天開采的產量以及地下開采的產量進行合理的劃分，并且根據規劃合理的進行地下開采設施的檢視；②在進行地下開采轉化的過程中建設的時間不能過短，要充分的考慮到露天開采轉化過程中出現的產量變化，國內地下設施建設的速度以及相關資金的注入等等，預定一個較為合理且寬松的地下開采建設時間段。在進行地下開采建設的過程中應當盡可能使用露天開采的排水井以及疏干巷道等設施加快建設。③需要正確的選擇露天開采轉化成為地下開采過程中的開采方式。因為在實際的轉化過程中露天開采的產量將會逐漸被地下開采的產量所替代，那么在過渡時間段內采礦方法的選擇成為了一個至關重要的問題，根據現階段我國絕大多數礦山礦區所采用的地下開采轉化方式，可以總結為以下三種類型：首先第一種為房柱式開采方法[4]。其中包含有礦區空場法、露天留礦法等等，使用以上兩種采礦方法，可以保證露天開采與地下開采的工作保持在同一個垂直面，但是在露天開采以及地下開采的礦層中需要留下足夠厚的房柱類支撐性結構，除此之外對地下開采的實際暴露面積、房柱的規格和間隙以及設計、露天雨滴下的爆破劑量與技術都有著非常嚴格的要求，與傳統的單一形式地下開采技術與非常大的區別，并且難度要更大，礦區的實際情況也有著較大的區別，其中最大的區別為地壓顯現；第二種方法是崩落采礦法。其中包含有分段式崩落采礦法以及階段式崩落采礦法，使用該種采礦方法都需要在開采地區的上部進行緩沖地區的設置，其他的技術與地下開采相同；第三種方法為聯合采礦法。就是講以上兩種方法同時結合使用，集合了兩者之間的優點，不過實際的采礦區的結構參數、回采工藝都與一般的采礦方法有著一定的差別，這種方法非常適合礦區周圍巖石穩定，結構可靠的礦區進行。

2.3 地下開采的通風系統與防洪排水措施

面對現階段我國境內金屬礦區的特殊性，當礦區由露天開采轉化成為地下開采的過程中，所采用的地下開采的通風系統的設計與傳統的地下開采一樣，不過在實際的地下開采通風系統設計的過程中，要充分的考慮到露天結構與地下結構已經形成貫通這一特點，對其進行合理設計。并且還需要考慮到防洪排水的措施。在地下開采轉化的過程中有可能會受到地下水以及大氣壓的影響可能會造成大量的水分滲入到礦場中來。一般情況而言地下水量的大小與礦區的靜置儲存量和外部補給所帶來的活動儲蓄量有著較為密切的關系，如果礦區的涌水量較為穩定，但是事實的露天坑內滲入的水量較大，那么該礦區可能受到大氣自然降水的影響較大，想要進一步控制礦區的涌水量，一般而言應當采取以下兩種措施：①在露天開采的礦區境外進行防水排水溝的設立，在設計的時候應當充分的考慮到全年最大季節的涌水量，并且在礦區內設立緊急排水裝備，防止意外情況的出現；②在露天礦場的天坑內也應當進行儲水池的設計，并且進行抽水設備的安防。

2.4 地下轉露天或露天與地下聯合開采的地下空間問題

對于露天開采礦區轉化成為地下露天開采礦區的過渡期，因為開采的礦區有著地下空區的存在，所以有可能會存在地下壓的活動，這將會在很大程度上影響露天開采邊坡的穩定性，除此之外，相關的采礦設備以及采礦人員都在地下礦區內進行工作，因為在實際礦區開采的過程中經常會有采礦設備以及人員進入到空區的情況，這將會造成人員以及相關設備的損失以及威脅生命安全。那么針對礦區露天開采轉化成為地下開采的過渡期間內，應當采取以下這種措施：在露天礦區的最終境界下與地下礦區的交界處，進行一個設計合理的水平礦柱的留置；并且在露天開采過程中所造成的空區進行填充，避免出現財產損失以及人員傷亡的情況；露天開采與地下開采同步進行的過程中，露天開采的速度應該相對于地下開采的速度呈現超前性；并且使用控制爆破技術，人為控制露天爆破對地下礦區結構穩定性的影響。

3 結語

露天開采礦區轉化成為地下開采礦區在國外有著較為系統且成熟的技術，并且通過較多礦區的實踐積累了直接經驗，但是在我國國內不論是相關理論技術還是實際的操作方面上都還有著很多空白的領域，但是相關的研究單位以及礦場在不斷地探索研究。現階段我國即將要從露天礦場轉化成為地下開采的礦場較多，針對此種情況，應當針對這些礦區進行實踐性的研究，自主地尋找到露天開采轉化成為地下開采的方法與路徑，這將會是一段時間以內包括筆者在內相關的礦業專家以及研究人員工作的重點。