大型鐵礦山露天轉(zhuǎn)地下開采過渡方案優(yōu)化

盧宏建 南世卿 甘德清 陳 超 張亞賓 高 鋒

(1.河北聯(lián)合大學礦業(yè)工程學院，河北 唐山 063009；2.河北省礦業(yè)開發(fā)與安全技術(shù)實驗室，河北 唐山063009；3.河北鋼鐵集團礦業(yè)有限公司，河北 唐山 063007)

·采礦工程·

大型鐵礦山露天轉(zhuǎn)地下開采過渡方案優(yōu)化

盧宏建1,2南世卿3甘德清1,2陳 超1,2張亞賓1,2高 鋒1

(1.河北聯(lián)合大學礦業(yè)工程學院，河北 唐山 063009；2.河北省礦業(yè)開發(fā)與安全技術(shù)實驗室，河北 唐山063009；3.河北鋼鐵集團礦業(yè)有限公司，河北 唐山 063007)

合理確定大型鐵礦山露天轉(zhuǎn)地下開采過渡方案是露天轉(zhuǎn)地下開采礦山關(guān)鍵技術(shù)問題之一。以廟溝鐵礦為研究對象，首先在系統(tǒng)分析露天開采終了階段，境界外礦體空間賦存狀態(tài)的基礎(chǔ)上，對不同區(qū)域的礦體開采進行方案設(shè)計，確定其基建時間節(jié)點與逐年產(chǎn)能；然后依據(jù)礦山開采現(xiàn)狀與計劃，結(jié)合掛幫礦體開采及覆蓋層形成方案，分析礦山露天轉(zhuǎn)地下開采過渡期階段的時空相關(guān)性，提出了4種可行過渡方案；最后以露天轉(zhuǎn)地下平穩(wěn)過渡為目標，結(jié)合現(xiàn)有規(guī)范、標準，提出方案優(yōu)化的評價指標為投資、資源利用可靠系數(shù)、產(chǎn)能平穩(wěn)系數(shù)和開采安全系數(shù)。采用模糊綜合評價理論對可行方案進行優(yōu)化，確定了廟溝鐵礦露天轉(zhuǎn)地下開采過渡方案為：北端幫掛幫礦體采用崩落法、西邊幫掛幫礦體采用平硐溜井聯(lián)合開拓和回填形成覆蓋層的過渡方案。

鐵礦山 露天轉(zhuǎn)地下 過渡方案 優(yōu)化 評價指標

露天開采是金屬礦床開采的重要手段，特別是我國80%的鐵礦石產(chǎn)量來自于露天開采[1]，經(jīng)過多年的開采，許多大中型露天礦[2-4]陸續(xù)轉(zhuǎn)入地下開采。在露天轉(zhuǎn)地下開采過渡過程中，如何合理確定過渡方案，是做到礦山不減產(chǎn)，順利地由露天轉(zhuǎn)入地下開采的首要工作。露天轉(zhuǎn)地下礦山，在過渡期表現(xiàn)為露天開采減產(chǎn)和地下開采增產(chǎn)，2種開采方式在時間和空間上存在相關(guān)性[5]，不同礦山的相關(guān)性不同，導致過渡方案也不同。對于大型鐵礦山，其過渡期的時空關(guān)系復雜，可行方案較多，需要對其進行合理優(yōu)化。

目前對露天轉(zhuǎn)地下過渡方案研究的成功案例較多，但局限于中小型礦山。李楠[6]提出了露天轉(zhuǎn)地下分區(qū)高效開采技術(shù)，實現(xiàn)了小汪溝鐵礦露天轉(zhuǎn)地下產(chǎn)能的大幅度提高；毛鳳海[7]提出了鐵蛋山中型鐵礦山過渡方案；南世卿[8]提出了適合黑山鐵礦條件的露天轉(zhuǎn)地下高效開采技術(shù)方案；甘德清[9]結(jié)合建龍鐵礦實際情況與穩(wěn)產(chǎn)過渡目標，通過多方案對比，確定了合理的銜接方案。

露天轉(zhuǎn)地下方案優(yōu)化研究主要集中在轉(zhuǎn)入地下后的方案優(yōu)化。王新民[10-11]提出了基于APH-TOPSIS的露天轉(zhuǎn)地下采礦方案優(yōu)選方法，建立露天轉(zhuǎn)地下開采模式綜合評判模型；盧宏建[12]運用模糊評價理論對石人溝鐵礦露天轉(zhuǎn)入地下后的合理生產(chǎn)能力進行了確定。過渡期的評價指標要以平穩(wěn)過渡為目標，轉(zhuǎn)入地下后的優(yōu)化成果不能直接借鑒。

鑒于此，以廟溝鐵礦為研究背景，在系統(tǒng)分析露天轉(zhuǎn)地下過渡期開采時空關(guān)系的基礎(chǔ)上，提出了多種可行過渡方案。以露天轉(zhuǎn)地下平穩(wěn)過渡為目標，結(jié)合現(xiàn)有規(guī)范、標準，確定了過渡期方案優(yōu)化的評價指標，采用模糊綜合評價理論對可行方案進行計算，同時考慮礦山實際情況，給出了露天轉(zhuǎn)地下開采合理過渡方案。

1 露天轉(zhuǎn)地下開采工程概況

廟溝鐵礦始建于1986年，生產(chǎn)規(guī)模22萬t/a，1989年建成投產(chǎn)；1993年進行了擴建改造，生產(chǎn)規(guī)模擴大為122萬t/a，1994年建成投產(chǎn)；2008—2009年進行了選廠技術(shù)改造工程，磨選能力220萬t/a；2010年生產(chǎn)鐵精粉75萬t；2010年進行了露天擴幫設(shè)計，開采最低標高372 m。生產(chǎn)規(guī)模245萬t/a。2011—2013年礦山實際年生產(chǎn)能力260萬t左右。礦山截止2013年末，露天開采至444 m水平，露天采場內(nèi)保有礦石量為910萬t。根據(jù)露天開采進度計劃，2017年底露天開采結(jié)束。

露天采場封閉圈標高528 m，底部標高372 m，露天開采終了邊幫下積壓了一定量掛幫礦體，其中北端幫掛幫礦體分布于1～13線，礦體平均厚度30 m左右，頂部平臺標高516 m，底部標高372 m。礦體傾角75°～87°，保有礦石量為457.5萬t；西邊掛幫礦體分布于1～8線西側(cè)，走向長約600 m，礦體傾角87°，賦存高度468～372 m，三維形態(tài)近似于直角三角形，底部最寬90 m，保有礦石量為253.85萬t；東邊幫與南端幫掛幫礦體為零星小礦體，東邊幫掛幫礦量為37萬t，位于2線～8線；南端幫掛幫礦為31.6萬t，位于8線～10線，如圖1所示。

2011年進行了露天轉(zhuǎn)地下開采設(shè)計，地下采礦開拓工程采用豎井方案，布置1條主井、1條副井、1條輔助斜坡道和2條回風豎井。采用無底柱分段崩落法開采，礦塊結(jié)構(gòu)參數(shù)20 m×18 m(分段高度×進路間距)，首采分段水平為360 m，最低開采分段水平為0 m，生產(chǎn)規(guī)模300萬t/a。2012年地下基建工程開始，2018年投產(chǎn)，2019年達產(chǎn)。

圖1 露天開采終了掛幫礦體分布

基于開采現(xiàn)狀，礦山2015—2017年為減產(chǎn)期，要達到礦山露天轉(zhuǎn)地下不減產(chǎn)的過渡目標，合理利用露天開采終了邊幫掛幫礦體是一個很好的突破口。因此，分析礦山露天后期、掛幫礦體、地下礦體開采的時空關(guān)系，確定合理的過渡方案是礦山亟待解決的問題。

2 掛幫礦體開采與地下覆蓋層形成方案

2.1 北端幫掛幫礦開采方案

北端7～13線礦體因厚度較小，露天開采經(jīng)濟不合理，前期未進行開采?？蓱?yīng)用采礦方法有空場法、崩落法與充填法。過渡期采礦方法應(yīng)滿足安全與投產(chǎn)時間短的原則，充填法由于需要增加充填站設(shè)施建設(shè)，其投產(chǎn)時間比空場法與崩落法長很多，故可選擇的采礦方法有崩落法和空場法。

該區(qū)域礦段距離地表較近，為了縮短基建進度，盡快投產(chǎn)，結(jié)合礦山現(xiàn)狀確定采用斜坡道開拓系統(tǒng)。斜坡道硐口布置在504 m標高，向下布置斜坡道到360 m標高，斜坡道最大坡度12%，每個分段設(shè)1個緩坡段，平均坡度10%。各分段均在露天邊坡上與露天采場貫通，作為安全出口并作為回風出口與排水出口。各分段新鮮風流均從小斜坡道進入，從貫通于露天采場的回風出口排出。由于通風距離較小，通風阻力不大，在每個分段的回風平巷各安裝1臺大功率的副扇，采用無風墻通風，360 m分段利用西回風井進行回風。

為保證露天開采與北端幫掛幫礦體開采不相互影響，兩者間留設(shè)隔離礦柱，礦柱北部在492 m平臺以北50 m處，南部為露天北端邊幫，深部留設(shè)到372 m水平，地下采場一側(cè)按70°留設(shè)，隔離礦柱礦量為221.3萬t。

(1)崩落法開采。采場結(jié)構(gòu)參數(shù)與地下采礦方法參數(shù)相同。露天擴幫時將516 m平臺向北推至11線，516 m標高以上礦體全部采完。516～504 m礦體爆破松動作為地下開采的礦石墊層，同時將露天剝離廢石堆至540 m標高，作為地下開采的覆蓋層。露天開采和北端幫掛幫礦體崩落法開采結(jié)束后，回收隔離礦柱，按50%回收率計算，回收礦石量110.65萬t。此方案基建與采掘投資9 241萬元，基建工期為24.5個月，逐年采出礦石量如表1所示。

表1 過渡期內(nèi)北端幫掛幫礦逐年生產(chǎn)能力

Table 1 Annual production capacity of northern hanging wall ore body during transition period 104t

生產(chǎn)年份崩落法開采產(chǎn)能空場法開采產(chǎn)能第1年8.009.18第2年77.1045.90第3年86.6395.90第4年50.0452.20第5年110.60120.70

(2)空場法開采。礦體厚度小于6 m時采用淺孔留礦法開采，大于6 m時采用階段礦房法。淺孔留礦法采出的礦石量為20萬t，作為機動礦量使用；階段礦房法采出礦石量203.2萬t，用于平衡過渡期產(chǎn)能?？請龇ɑ夭山Y(jié)束后，北端礦存留礦柱礦量241.4萬t，露天開采結(jié)束后按50%回收率計算，回收120.70萬t。此方案開采基建與采掘投資8 326萬元，基建工期為13.7個月，逐年采出礦石量如表1所示。

2.2 西邊幫掛幫礦開采方案

回采設(shè)計2種方案：一是采用中深孔與硐室爆破形成礦石覆蓋層在下部放礦過程中進行回收；二是采用平硐溜井聯(lián)合開拓方案回采，露天結(jié)束前，隨著開采水平下降，西邊幫礦體揭露后，進行回采工作，礦體從斜坡道出礦，露天結(jié)束后，在覆蓋層達到要求厚度區(qū)域崩落礦柱，從地下系統(tǒng)出礦。采礦方法為低段高平底結(jié)構(gòu)分段礦房法，預留護坡礦柱、無底柱、進路刷幫后退式回采、裝載機出礦的中深孔落礦的分段采礦法。

編制平硐溜井聯(lián)合開拓方案基建工程進度計劃，確定基建工期為22個月，基建與采掘投資2 629萬元。自基建開始第1年掘進副產(chǎn)礦石量3.9萬t；第2年掘進副產(chǎn)礦石7.5萬t，礦房出礦3.3萬t；第3年出礦49.2萬t。

2.3 東邊幫、南端幫掛幫礦開采方案

東邊幫和南端幫掛幫礦體較分散，規(guī)模小，礦體厚度在20 m以下，同時向幫內(nèi)延伸不超過25 m采用露天臺階方法開采，采出的礦石作為機動礦量使用。

2.4 地下覆蓋層形成方案

地下采用無底柱分段崩落法需要形成覆蓋層，依據(jù)規(guī)范，結(jié)合礦山實際情況，可行覆蓋層形成方案有2種，覆蓋層厚度不少于40 m。

(1)西邊幫掛幫礦體爆破與東側(cè)回填補充組合方案。從南到北分4～5次采用中深孔與硐室爆破組合崩落西邊幫掛幫礦體，每次爆破露天邊幫長度約200 m。首次爆破在露天開采結(jié)束后立即進行，東側(cè)不足40 m區(qū)域進行回填補充。工期為9個月，投資6 449萬元，開始時間節(jié)點為2017年1月。

(2)回填形成覆蓋層方案。自南向北進行回填工作，投資2 564萬元，回填工期為296 d，開始時間節(jié)點為2017年底，不同區(qū)域回填時間如表2所示。

表2 不同區(qū)域回填時間安排

3 露天轉(zhuǎn)地下開采時空關(guān)系分析與過渡方案

3.1 時空關(guān)系分析

礦山露天轉(zhuǎn)地下開采過渡階段，存在露天生產(chǎn)、掛幫礦體的基建與回采、覆蓋層形成、地下工程基建與首采區(qū)的回采等工作，各工作區(qū)域的在空間和時間上的銜接相關(guān)性較強。故依據(jù)礦山開采現(xiàn)狀與計劃，結(jié)合掛幫礦體開采方案及覆蓋層形成方案，構(gòu)建了礦山露天轉(zhuǎn)地下開采過渡期階段的時空關(guān)系圖(見圖2)。

圖2 露天轉(zhuǎn)地下開采過渡期時空關(guān)系

①—過渡期北端幫掛幫礦體開采區(qū)域；②—露天開采與北端幫掛幫礦體開采隔離礦柱；③—過渡期露天開采區(qū)域；④—西邊幫掛幫礦體；⑤—深部礦體首采360 m分段；⑥—深部礦體開采340 m分段；⑦—覆蓋層；⑧—隔離礦柱回采時覆蓋層

依據(jù)礦體賦存條件，結(jié)合礦山露天與地下開采計劃，將過渡期階段礦體開采區(qū)域分為北端幫掛幫礦體、露天、隔離礦柱、西邊幫礦體、地下5部分，如圖2(a)所示。北端幫掛幫礦體最上水平516 m，按開采計劃揭露最早，可作為過渡期彌補產(chǎn)能的首采區(qū)域，可與露天開采同時進行。隨著露天開采水平下降，西邊幫礦體揭露后，可進行此區(qū)域的開采基建與回采工作。當露天開采至最底水平372 m時，自南向北實施覆蓋層形成工作，同時進行隔離礦柱的回收與地下首采分層的采切工作，如圖2(b)所示。覆蓋層形成后地下開采工作全面展開，達到設(shè)計生產(chǎn)能力，實現(xiàn)礦山平穩(wěn)過渡。

3.2 過渡方案確定

在對露天轉(zhuǎn)地下過渡區(qū)域開采設(shè)計、產(chǎn)能與時空節(jié)點分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合礦山開采現(xiàn)狀，提出了4種可行過渡方案。方案一，北端幫掛幫礦體采用空場法、西邊幫掛幫礦體采用中深孔與硐室爆破組合崩落掛幫礦形成覆蓋層，同時采用回填方法對東側(cè)覆蓋層補充至設(shè)計厚度。方案二，北端幫掛幫礦體采用崩落法、西邊幫掛幫礦體采用中深孔與硐室爆破組合崩落掛幫礦形成覆蓋層，同時采用回填方法對東側(cè)覆蓋層補充至設(shè)計厚度。方案三，北端幫掛幫礦體采用空場法、西邊幫掛幫礦體采用平硐溜井聯(lián)合開拓方案、覆蓋層采用回填方案。方案四，北端幫掛幫礦體采用崩落法、西邊幫掛幫礦體采用平硐溜井聯(lián)合開拓方案、覆蓋層采用回填方案。

可行方案的露天后期產(chǎn)能相同，如露天轉(zhuǎn)地下開采工程概況所述；各方案的北端礦掛幫礦體開采的時間為2014—2018年，崩落法與空場法開采的逐年產(chǎn)能變化如表1所示。方案一與方案二中西邊幫掛幫礦體采用中深孔與硐室組合崩落掛幫礦形成覆蓋層后，進行360 m水平進路掘進工程與東側(cè)覆蓋層補充工作，2018年可進行采切工程到0線，回采礦石到2線，可采出礦石50萬t，360 m水平采切進度安排與礦量分布情況如表3所示。方案三與方案四中采用平硐溜井聯(lián)合開拓回采西幫掛幫礦的時間為2016—2018年，逐年產(chǎn)能變化如西邊幫掛幫礦開采方案所述，2017年底露天結(jié)束后進行覆蓋層回填工作，同時進行采切與回采工作，2018年底可回采礦石到2線，可采出礦石153.3萬t，360 m水平采切進度安排與礦量分布情況如表4所示。

表3 方案一與方案二中360 m水平采切進度安排與礦量分布

表4 方案三與方案四中360 m水平采切進度安排與礦量分布

根據(jù)地下系統(tǒng)基建與采掘進度安排，2012年地下基建工程開始，2018年投產(chǎn)，2019年達產(chǎn)；2016—2018年每年掘進副產(chǎn)礦石量10萬t；2019年，掘進副產(chǎn)礦石量30萬t，回采礦石量270萬t。

綜上所述，廟溝鐵礦4種露天轉(zhuǎn)地下開采過渡方案的產(chǎn)能變化情況如表5所示。

表5 各方案露天采場與地下采場逐年采出礦量

Table 5 Annual production of open-pit and underground stope in each scheme 104t

年份露天產(chǎn)能方案一方案二方案三方案四掛幫礦體產(chǎn)能方案一方案二方案三方案四地下產(chǎn)能方案一方案二方案三方案四合計產(chǎn)能方案一方案二方案三方案四20142602602602609.28.09.28.00000269268269268201522022022022045.977.145.977.10000266297266297201621521521521595.986.699.890.510101010320312325315201721521521521552.250.062.960.71010101027727528828820180000120.7111.01701606060163163181171332323201900000.00.00.00.0300300300300300300300300

4 過渡方案優(yōu)化評價指標

過渡期的評價指標以平穩(wěn)過渡為目標，同時也需考慮經(jīng)濟、地質(zhì)資源、開采技術(shù)等因素，結(jié)合現(xiàn)有規(guī)范、標準，提出過渡方案優(yōu)化的評價指標為投資、資源利用可靠系數(shù)、產(chǎn)能平穩(wěn)系數(shù)、開采安全系數(shù)4個因素。

(1) 投資。各方案的地下投資是相同的，設(shè)備和人員可算入地下的投資，僅是提前使用。因此各方案的投資僅考慮基建與采掘投資。

(2) 資源利用可靠系數(shù)。地質(zhì)資源的可利用量直接影響產(chǎn)能，若過渡期可利用的資源量過少，會造成礦山減產(chǎn)，反之，會造成資源積壓，因此過渡期可利用的資源儲量是一個重要評價指標。資源利用可靠系數(shù)M是由每年可利用的資源儲量(過渡方案中每年采出礦量)與計劃產(chǎn)能的比值

M=S/Dj，

(1)

式中，S為可利用的資源儲量；Dj為計劃的生產(chǎn)規(guī)模。

(3) 產(chǎn)能平穩(wěn)系數(shù)。礦山的產(chǎn)能直接影響到選廠以及公司的計劃，因此，過渡期時的平穩(wěn)系數(shù)均是衡量一個礦山是否平穩(wěn)過渡的重要評價指標。平穩(wěn)指數(shù)N代表了過渡期間礦山產(chǎn)能波動大小

N=(Dg-Dl)/ (Dd-Dl)，

(2)

式中，Dg為過渡期產(chǎn)能，Dl為露天產(chǎn)能，Dd為地下產(chǎn)能。

(4) 開采安全系數(shù)。安全是保障生產(chǎn)的前提，根據(jù)不同采礦方法的安全性引起力學效應(yīng)對不同區(qū)域的開采方案進行安全系數(shù)確定，空場法大于崩落法，回填覆蓋層大于中深孔與硐室爆破組合崩落掛幫礦形成覆蓋層的方法。空場法開采方案安全系數(shù)為1.5，崩落法為1.0。中深孔與硐室爆破組合崩落掛幫礦形成覆蓋層，然后采用回填方法對東側(cè)覆蓋層補充至設(shè)計厚度的方案安全系數(shù)為1.2，回填方案安全系數(shù)1.5。

根據(jù)礦山過渡期可行方案產(chǎn)能分析知過渡期為2014—2018年，依據(jù)礦山生產(chǎn)計劃指標，確定過渡期計劃產(chǎn)能與當前露天產(chǎn)能相同為280萬t，地下產(chǎn)能為300萬t。各方案的資源利用可靠系數(shù)為過渡期內(nèi)資源利用可靠系數(shù)的平均值。各方案的的平穩(wěn)指數(shù)為過渡期內(nèi)平穩(wěn)指數(shù)的平均值。各方案的開采安全系數(shù)是聘請相關(guān)專家，依據(jù)不同區(qū)域開采方法與覆蓋層形成方式的安全系數(shù)，對其組合給出權(quán)重并打分計算后確定。根據(jù)各評價指標計算方法對過渡期4個方案的因素指標進行計算，數(shù)據(jù)匯總?cè)绫?所示。

表6 各方案評價指標數(shù)據(jù)匯總

5 基于模糊評價理論的方案優(yōu)化

5.1 模糊關(guān)系矩陣建立

依據(jù)模糊綜合評價理論[13]確定評價對象為4種可行過渡方案X={x1，x2，x3，x4}={方案一，方案二，方案三，方案四}。評價指標(因素集)U={u1，u2，u3，u4}={投資，資源利用可靠系數(shù)，產(chǎn)能平穩(wěn)系數(shù)，開采安全系數(shù)}。

5.2 模糊關(guān)系矩陣建立

(1) 評價等級建立。根據(jù)確定的因素集，構(gòu)建評價等級集V={好，中，差}，對其進行賦值V= {v1(好)，v2(中)，v3(差)}= {1，2，3}，則可建立評價結(jié)果與單值化閾值的關(guān)系，如表7所示。

表7 評價等級

(2)各因素模糊關(guān)系。應(yīng)用折線型隸屬函數(shù)對總投資、資源利用可靠系數(shù)、產(chǎn)能平穩(wěn)系數(shù)、開采安全系數(shù)4個因素分別進行了計算，得出各方案的模糊關(guān)系，各元素數(shù)據(jù)如表8所示。

表8 單因素模糊向量匯總

5.3 權(quán)重的確定

利用層次分析法確定評價的權(quán)重。邀請礦山有關(guān)權(quán)威專家對所選評價指標進行重要性分級，總結(jié)專家的分級結(jié)果和意見，經(jīng)過分析、比較，形成判斷矩陣并進行一致性檢驗后得到4個因素的權(quán)重系數(shù)為

A=(0.251，0.305，0.16，0.284).

5.4 模糊綜合評判的結(jié)果向量

將單因素模糊向量組成的矩陣R和通過層次分析法確定的權(quán)重A，代入公式B=AR，得出各方案的模糊綜合評價結(jié)果向量，B1= (0.113 6,0.408 6,0.507 3)；B2= (0,0.015 3,0.984 8)；B3=(0.931 8,0.068 2,0)；B4=(0.533 0,0.353 4,0.113 6)。

5.5 單值化模糊向量

將得出的各方案的模糊綜合評價向量利用加權(quán)平均的方法進行單值化計算，公式為

(3)

式中，Cn為單值化結(jié)果；bj為B中的第j個元素；j為B中元素序號。

各方案綜合評價向量進行單值化運算結(jié)果為C1=2.559 1，C2=2.999 7，C3=1.005 3，C4=1.357 2。

5.6 優(yōu)化結(jié)果分析

分析單值化結(jié)果知：C3與C4接近1，屬于v1(好)級別；C1與C2接近2，屬于v2(中)級別，不做考慮對象?；趦?yōu)化結(jié)果，結(jié)合礦山實際情況，方案四北端幫掛幫礦體采用崩落法與地下崩落法開采工藝參數(shù)基本相同，可以提前培訓深部礦體開采隊伍，礦山過渡期開采方案最終確定C4為最優(yōu)方案，即：北端掛幫礦采用崩落法、西幫掛幫礦采用平硐溜井聯(lián)合開拓和回填形成覆蓋層的過渡方案。

6 結(jié) 論

(1)基于礦山開采終了時期境界外礦體空間賦存狀態(tài)及開采技術(shù)條件，給出了不同區(qū)域礦體的可行開采方案、采礦方法、基建時間與逐年產(chǎn)能。

(2)依據(jù)礦山開采現(xiàn)狀與計劃，結(jié)合掛幫礦體開采及覆蓋層形成方案，分析了礦山露天轉(zhuǎn)地下開采過渡期階段的時空關(guān)系，提出了4種可行過渡方案。

(3)以露天轉(zhuǎn)地下平穩(wěn)過渡為目標，結(jié)合現(xiàn)有規(guī)范、標準，提出了過渡期方案優(yōu)化的評價指標為投資、資源利用可靠系數(shù)、產(chǎn)能平穩(wěn)系數(shù)、開采安全系數(shù)等4個影響因素。

(4)基于模糊綜合評價理論對提出的多方案進行了評價計算，確定北端掛幫礦體采用崩落法、西幫掛幫礦體采用平硐溜井聯(lián)合開拓和回填形成覆蓋層的過渡方案為最優(yōu)方案。

(5)研究結(jié)果能為廟溝鐵礦露天轉(zhuǎn)地下開采過渡方案的選擇提供可靠的技術(shù)支撐，研究思路與優(yōu)化方法對類似礦山有很好的借鑒意義。

[1] 盧宏建,甘德清,陳 超.杏山鐵礦露天轉(zhuǎn)地下覆蓋層形成方法[J].金屬礦山,2014(1):25-28. Lu Hongjian，Gan Deqing，Chen Chao.Covering layer forming method during transition from open pit to underground mining in Xingshan Iron Mine[J].Metal mine,2014(1):25-28.

[2] 代碧波,陳順育,孫麗軍,等.峨口鐵礦露天轉(zhuǎn)地下開采產(chǎn)能平穩(wěn)過渡技術(shù)研究[J].金屬礦山,2011(7):1-7. Dai Bibo，Chen Shunyu，Sun Lijun，et al.Study on smooth transition production in transition from surface to underground mining at Ekou Iron Mine[J].Metal Mine,2011(7):1-7.

[3] 王云飛,鐘福平.露天轉(zhuǎn)地下開采邊坡失穩(wěn)數(shù)值模擬與試驗研究[J].煤炭學報,2013,38(增刊1):64-69. Wang Yunfei，Zhong Fuping.Study on slope instability in transition from open-pit to underground mining by similar experiment and numerical simulation[J].Journal of China Coal Society，2013，38(S1):64-69.

[4] 田澤軍,南世卿,宋愛東.露天轉(zhuǎn)地下開采前期關(guān)鍵技術(shù)措施研究[J].金屬礦山,2008(7):27-30. Tian Zejun，Nan Shiqing，Song Aidong.Key technical measures in the early period of transition from open-pit to underground mining[J].Metal Mine,2008(7):27-30.

[5] 路增祥,孟凡明,蔡美峰.露天轉(zhuǎn)地下開采的平穩(wěn)過渡方案與技術(shù)措施[J].中國礦業(yè),2012,21(11):91-94. Lu Zengxiang，Meng Fanming，Cai Meifeng.Research on schemes and technical measures for steady transition of mining from open-pit to underground mine[J].China Ming Magazine,2012,21(11):91-94.

[6] 李 楠,常 帥,任鳳玉.小汪溝鐵礦露天轉(zhuǎn)地下分區(qū)高效開采技術(shù)[J].金屬礦山,2014(5):21-23. Li Nan，Chang Shuai，Ren Fengyu.High efficient divisional mining technology during transition from open pit to underground mining in Xiaowanggou Iron Mine[J].Metal Mine,2014(5):21-23.

[7] 毛鳳海，安 龍，李少輝.鐵蛋山礦床露天轉(zhuǎn)地下開采的實踐[J].金屬礦山,2010(6):23-25. Mao Fenghai，An Long，Li Shaohui.Practice of transferring from open pit to underground mining in Tiedanshan ore deposits[J].Metal Mine,2010(6):23-25.

[8] 南世卿,任鳳玉,宋愛東.露天轉(zhuǎn)地下開采過渡前期高效開采方案研究[J].中國礦業(yè),2012,21(S):343-346. Nan Shiqing，Ren Fengyu，Song Aidong.Study on the high efficient method of open pit to underground mining transitional earlier stage[J].China Mining Magazine,2012,21(S):343-346.

[9] 甘德清,張云鵬,白穎超.建龍鐵礦露天轉(zhuǎn)地下過渡期聯(lián)合開采方案研究[J].金屬礦山,2002(6):4-7. Gan Deqing，Zhang Yunpeng，Bai Yingchao.Study on combined mining scheme for the period of transition from open casting to underground mining at Jianlong Iron Mine[J].Metal Mine,2002(6):4-7.

[10] 王新民,柯俞賢,張欽禮,等.基于AHP-TOPSIS的露天轉(zhuǎn)地下采礦方案優(yōu)選[J].廣西大學學報:自然科學版,2012，37(6):1273-1279. Wang Xinmin，Ke Yuxian，Zhang Qinli，et al.Mining method optimization of transition from open pit to underground mining based on AHP-TOPSIS[J].Journal of Guangxi University：Natural Science，2012,37(6):1273-1279.

[11] 王新民,趙建文,張欽禮,等.露天轉(zhuǎn)地下最佳開采模式[J].中南大學學報:自然科學版,2012,43(4):1434-1439. Wang Xinmin，Zhao Jianwen，Zhang Qinli，et al.Optimal mining model of transition from open-pit to underground mining[J].Journal of Central South University：Science and Technology,2012,43(4):1434-1439.

[12] 盧宏建,高永濤,吳順川,等.石人溝鐵礦露天轉(zhuǎn)地下開采生產(chǎn)規(guī)模優(yōu)化[J].北京科技大學學報,2008,30(9):968-971. Lu Hongjian，Gao Yongtao，Wu Shunchuan，et al.Production capacity optimization of Shirengou Iron Mine during turning from open pit into underground mining[J].Journal of University of Science and Technology Beijing，2008，30(9):968-971.

[13] 高朝暉,張曉春,王 遙,等.高速公路路段交通運行狀態(tài)的模糊綜合評價方法[J].中國礦業(yè)大學學報,2014，43(2):339-344. Gao Zhaohui，Zhang Xiaochun，Wang Yao，et al.Evaluation of running state for freeway section based on FCE[J].Journal of China University of Mining & Technology，2014,43(2):339-344.

(責任編輯 徐志宏)

Optimization of Transitional Scheme from Open-pit to Underground Mining for Large-scale Iron Mine

Lu Hongjian1,2Nan Shiqin3Gan Deqing1,2Chen Chao1,2Zhang Yabin1,2Gao Feng1

(1.College of Mining Engineering，Hebei United University，Tangshan，063009，China；2.Mining Development and Safety Technology Key Lab of Hebei Province，Tangshan 063009，China；3.Hebei Iron and Steel Group Mining Co.，Ltd，Tangshan 063007，China)

It is one of the key technical problems for mines that transit from open-pit to underground mining to confirm transitional scheme from open-pit to underground mining rationally.Taking Miaogou iron mine as the research object，based on the systematically analysis of the stage of the end of open-pit mining and the occurrence of ore body which is outside the boundary，the infrastructure time and annual production capacity are firstly determined after designing the mining scheme of different districts.Then，on the basis of the exploitation status quo and plan，combing with the formation plan of covering layer and mining schemes of hanging wall ore body，four transition schemes were put forward by analyzing the time-space relationship of transitional period.Finally，in order to achieve a smooth transition，such indexes as investment，resource utilization coefficient，smooth capacity coefficient and mining safety coefficient are regarded as the evaluation index of scheme optimization combined with existing norms and standards.Fuzzy comprehensive evaluation theory is used to optimize the feasible schemes，and the transitional scheme determined finally is that the northern hanging wall ore body will be mined by caving method，and the western hanging wall ore body will be recovered by combination of footrill and chute，and then backfill to form the covering layer.

Iron mine，Transition from open pit to underground，Transitional scheme，Optimization，Evaluation index

2014-09-07

河北省自然科學基金項目(編號：E2013209328)，河北省高等學?？茖W技術(shù)研究項目(編號：ZD2014037)。

盧宏建(1980—)，男，博士，副教授。

TD803/804

A

1001-1250(2014)-11-001-06