实践证明，在一个矿床内需要采用露天转地下采时，将露天和地下的工艺特点结合起来互相利用，使其达到最佳的有利条件，是保证合理地利用国家矿产资源和提高矿山企业经济效益的极重要途径。但是无论是顺序地或是同时地进行露天和地下开采，如果不是将它们在空间和时间上作为一个有机的整体同时考虑开采设计，而是单独地只考虑露天或只考虑地下设计与开采，则会带来很多的问题。某铜矿区所属各矿段地表矿体均遭氧化作用成为氧化矿石，2005年某公司在没有考虑正在深部进行的地下开采活动的情况下，对地表氧化矿进行了不合理的露天开采活动，使该铜矿区所属各矿段地表形成了不符合设计原理的露天采坑，如图1所示，而且露天采坑均处于地下开采矿体的上盘。本文就该铜矿区所属Ⅱ，Ⅲ，Ⅴ，Ⅵ，Ⅺ矿段进行的露天开采活动对深部的地下开采造成的影响进行分析。
一、地质与采矿概述
某铜矿区位于阴山山脉北麓的低山丘陵地带，北接内蒙古高原。地势西南高、东北低。山脉多呈南西西－北东东向延伸。海拔标高1155～1430m。山脊平坦呈浑圆状，河谷切割微弱，多呈开阔的“U”型谷。山坡有一些洪水切割形成的冲沟。地貌类型属于构造剥蚀的低山丘陵，剥蚀堆积的缓坡丘陵地形。矿床受东西向构造控制，断续分布在东西长10 km、南北宽1km的狭长地带内。按矿床产出部位和地质特征不同，分为南北两个矿带共计12个矿段，两矿带相距700～900m。矿区范围内共有铜矿体449个、钼矿体275个。
图1 位于Ⅱ矿段地表的露天采坑
该铜矿区Ⅱ，Ⅲ，Ⅴ，Ⅵ，Ⅺ矿段矿床矿体数目众多，矿体规模大小不一，大矿体长度超过千米，小矿体仅单工程或单剖面控制。矿体岩性为绿泥斜长片岩、阳起绿泥斜长片岩、残玢变岩、长英片岩等，矿体顶底板围岩多为绿泥斜长片岩，岩体稳定性总体较好，但局部地段存在构造破碎带，稳定性较差，近地表有风化带存在（强风化带一般发育深度25～50m，岩石破碎、裂隙发育；弱风化带位于强风化带下部，发育深度在50～90m之间，裂隙不甚发育），风化带岩石破碎，稳定性差，需支护。矿区构造复杂，总体为一大致走向东西、向南倾斜、倾角40°～70°的单斜构造。断裂构造发育，以东西向和北东向为主。矿床水文地质条件简单。
对该铜矿区所属Ⅱ，Ⅲ，Ⅴ，Ⅵ，Ⅺ矿段进行开采的某公司共分为3个采区进行开采，分别命名为一采区（Ⅱ，Ⅲ矿段）、二采区（Ⅴ，Ⅵ矿段）和三采区（Ⅺ矿段）。矿山总的规模为100万t/a，其中一采区为40万t/a；二采区为45万t/a；三采区为15万t/a。3个采区都用地下开采方式，一采区和三采区都采用分段空场法及浅孔留矿法，二采区采用留矿全面法。
二、露天开采现状调查
该铜矿区所属的Ⅱ，Ⅲ，Ⅴ，Ⅵ，Ⅺ矿段地表氧化矿自2005年进行开采以来，地表形成了数处露天采坑，露天采坑具体情况见表1。
表1 露天采坑情况统计
三、露天开采影响
（一）露天采坑边坡滑坡的影响
在对地表氧化矿进行露天开采期间，露天开挖对地下岩体进行了大规模新的扰动，对深部的地下开采造成极大的影响，而露天边坡体又位于地下采动影响域内，边坡岩体先后受到两次严重的采动影响，第二次采动极大地影响其应力分布，容易诱发上部边坡体产生滑移而失稳。而且由于露天采坑不符合设计原理，有的采坑的边坡角甚至达到81°。
边坡滑坡对地下开采活动的破坏影响：
1、边坡滑坡使地采巷道稳定受到影响，采准切割巷道易遭破坏，尤其是在露天坑底附近的地下巷道，容易发生局部冒落、顶板岩体破碎、巷道帮壁坍塌、渗水量加大等现象。
2、由于露天采坑均处于地下开采矿体的上盘，即位于地下采空区的上方，边坡滑坡使地压活动明显加剧，造成井下生产的安全隐患。
（二）露天采坑积水的影响
地下开采活动的上部就是露天采坑，露天采坑一旦与地下采场贯通，露天坑所汇集的大气降水会直接侵入地下生产系统，危害井下的安全生产。在确定地下开采的防排水措施时，不仅要考虑井下正常基岩裂隙涌水的防治，更为重要的是要考虑暴雨期雨水的径流汇集和渗入的防洪。
（三）露天开采爆破的影响
露天矿爆破产生的震动会威胁到地下开采系统的安全性，损坏的方式及严重性主要受地下采区附近的地面振动幅值及所开采范围内的围岩质量影响。
1、露天矿爆破产生的震动会使地下巷道受到影响，地下巷道周围起爆的炸药总量、每段延期的最大炸药量、露天矿爆破起爆次序等是影响地下巷道震动的重要参数。例如，位于Ⅺ矿段的露天采坑坑底距地下开采斜井约30 m，如图2所示，其露天开采爆破严重影响甚至破坏斜井的安全稳定。
图2 位于Ⅺ矿段地表的露天采坑
2、露天矿山与地下硐室距离较近时，由露天生产爆破引起的爆破地震效应可能威胁到附近地下硐室的稳定性。
3、露天矿爆破产生的爆破震动还会威胁到其附近地下矿的通道、矿柱、通风及隔火墙、水墙等设施的安全性。
四、灾害防治对策
（一）由于地表露天采坑的存在，必须首先考虑形成地下开采的覆盖层，一般多采用崩落露天边坡和堆置回填物的方法来形成覆盖层，覆盖层可以减缓地面降雨直接灌入井下，可对径流洪峰的渗入起到一定的削峰和延时作用。覆盖层还可以防止地面冷空气进入工作面，在冬季，由于隔离层的存在，可阻挡冷空气的直接入侵，避免井下温度过低使巷道结冰而导致设备无法正常工作。最后，由于覆盖层的存在，使得井下开采与外界有一个相对独立的密闭环境，可以形成井下有效的风路，避免风量的外泄导致通风成本的上升。
（二）上部有露天采坑的地下采空区，绝对不允许大面积塌陷，必须尽快处理。要消除空区隐患，比较合理的方法是充填法。充填法是采用充填材料对采空区进行充填处理，使充填体与围岩共同作用，以改变围岩应力分布状态，达到有效控制地压和防止地表塌陷等目的。上部没有露天采坑的地下采空区，可以采用其他处理方法，如采用处理费用较低的崩落围岩法，崩落法是采用爆破崩落采空区上盘围岩，使岩石充满采空区或形成缓冲垫层，以改变围岩应力分布状态，达到有效控制地压的目的。
（三）留设境界顶柱、矿块间柱及中段框架保安矿柱。在露采境界影响范围内的露天坑底与采场之间留设一定厚度的境界顶柱作为安全隔离带。采矿工艺分矿房、矿柱两步回采，先采矿房，保留矿块矿柱和主要回采中段内按铅垂线留设的保安框架矿柱，使中段内形成上下对应的棋盘式保安框架矿柱网，有效支撑围岩，确保采空区和上部边坡岩体的稳定。
（四）矿柱回采的平面方向应从远离露天境界处的北端逐渐向矿体南端后退回采，而且应使回采矿柱后形成的崩落范围（岩层错动范围）与露天坑底和边坡保持足够的安全距离。矿块矿柱不影响安全生产时才能进行回采，中段保安框架矿柱按照由北向南后退式回采，以便使回采地段的通道不被破坏。对回采采场需要暂留顶、底柱，硐室留设条柱或点柱并且采取局部支护。
（五）进行边坡的岩移观测，建立边坡滑区监测网，积累边坡岩移观测资料，掌握岩移情况的基本规律和发展趋势，为提供科学的预报，减少灾害奠定基础。雨季监测的密度要加强。
（六）露天底的爆破作业要控制露天爆破的装药量，采用分段微差爆破，挤压爆破等减震措施，避免使用硐室爆破。
五、结语
对一个矿床来说，若准备进行露天与地下联合开采肘，首先应该做详细的可行性分析，盲目地追求利益，不仅不会提高经济效益，而且还会互相影响，都不能进行正常的生产活动，浪费国家的矿产资源。小型露天开采矿山采矿大都是追求经济利益的最大化，采用不科学的采矿方法，当人们注意到了环境对人类生存的重要性，懂得如何正确解决资源需求与保护人类生存环境的矛盾时，科学的采矿方法和政府严格的监督制度将被越来越广泛地采用。
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