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摘要：本文主要通过对我国矿山在露天转地下过程中出现的挂帮矿开采问题进行初步的探讨和研究，初步总结在挂帮矿开采过程中经常出现的问题以及在实际开采过程中应该注意的问题。
关键词：露天转地下，挂帮矿。
【分类号】：TF762.3
1引言
我国大中型金属矿山大多建于上世纪50～60年代。经过几十年的开采，目前，80%的铁矿将进入中晚期开采阶段，面临闭坑压力问题。针对矿山发展状况，如何充分利用矿山现有的露天生产系统和设备在露天转地下开采工作完成之前最大限度地回收挂帮矿资源，具有经济效益和社会效益，且挂帮矿体不回收将造成矿产资源的损失。因此挂帮矿体回采是采矿业必须正视解决的问题。
2挂帮矿介绍
2.1挂帮矿体的特征
挂帮矿体是指露天底以上，露天境界内开采矿体在境界外延伸的部分矿体。露天开采的矿山一般均存在挂帮矿体，根据其赋存部位分为端部和上、下盘挂帮矿体3种。根据国内露天转井下开采矿山的设计、施工和生产实践，挂帮矿体具有如下特征：
①挂帮矿体的多样性。由于矿体赋存条件和露天开采境界的不同，使挂帮矿体具有多样性，有的只有端部挂帮矿体，如新疆八一钢铁集团的蒙库和山西香玉铁矿等；海南铁矿只有上盘挂帮矿体；鞍钢眼前山铁矿露天采场两端和上、下盘均有挂帮矿体。
②挂帮矿体矿量不等。不同露天开采的矿山挂帮矿量的多少是不同的：蒙库铁矿2355万t、眼前山铁矿达6332万t、首钢杏山铁矿则只有400万t左右。
③挂帮矿体开采过渡期的差异。挂帮矿体的开采时间，受其赋存状况、开采方案、采矿方法及开采规模所决定，一般3～5年，多则8～10年。通钢上青铁矿为4年、眼前山铁矿则为8年。
④挂帮矿体分层矿量的递增性。露天境界外的挂帮矿体分层矿量一般是从上向下逐段递增，因为挂帮矿体呈阶梯形，从上向下各开采分层的矿体长度是逐渐加大，矿量随之递增，致使各分层的生产能力也在递增。
2.2挂帮矿主要采矿方法介绍
选择适合挂帮矿体赋存和开采技术条件的开采方法，必须考虑：1）采矿强度高，以确保挂帮矿体开采年下降速度；2）选取的采矿方法要适应采矿设备机械化和高效化的要求，确保挂帮矿体开采规模的实现；3）选择的采矿方法要利于提前采准、出矿；4）作业安全。
挂帮矿开采方法根据矿体赋存条件和与其他工程的结合程度等因素的不同，主要分为3类：
①外扩境界露天开采：外扩境界露天开采是根据境界剥采比不大于经济合理剥采比的原则，圈定边帮外扩境界后在现有开采系统基础上进行扩帮开采设计，以采出外扩境界内的挂帮矿。如国内的马钢凹山采场、齐大山铁矿等，国外的乌克兰的克里沃洛格矿、加拿大艾兰铜矿、美国卡斯尔山金矿均采用这种开采方法。外扩境界露天开采方法具有露天开采的优点，生产连续性好，可充分利用原露天采场生产设备及运输系统，一般不影响露天采场正常生产，可充分回收挂帮矿，并且周期短、费用低，经济效益较好。但由于此法是在永久边坡上进行的，在开采过程中需注意边坡稳定和开采安全的问题。
②地下开采： 挂帮矿地下开采是完全采用井下开采的方式对挂帮矿进行开采和运出，通常适用于开采缓倾角、向露采边坡内延伸较大的挂帮矿，或者挂帮矿体邻近处有可利用的地下开采系统。如国内的大冶铁矿的铁门坎矿体，国外的乌克兰奥尔忠尼矿挂帮矿均采用这种开采方式。地下开采方法将挂帮矿视为深埋地下的矿石，在采出其他地下矿石的过程中顺便将其采出，既减少了井巷开拓量，又可避免露天开采的诸多问题，是一种安全易行的方法。但对临近边坡部分的挂帮矿，在开采中要特别注意安全。地下开采一般相对周期较长且费用较高。
③露天和地下联合开采：露天和地下联合开采是利用露天或地下已形成的工程系统，采用地下系统对挂帮矿进行开采，露天系统运出的开采方式；或运用露天开采将挂帮矿采出，用地下运输系统将矿石运出。马钢南山矿业公司凹山采场北帮回采露天境界外的挂帮矿就是采用地下采出露天运出的联合开采方法。露天和地下联合开采综合了前2种开采方法的优点，充分利用现有露天工程，发挥了地采的优点，避免了外扩境界露天开采的边坡稳定和开采安全问题，但因为它需要开拓地下巷道，初期基建时间长，投资大，经济效益较差，并且巷道开挖会引起应力的重新分布，安全问题须特别注意。
3我国矿山挂帮矿开采现状
中国露天开采的铁矿石产量占国内总量的87%～90%。但露天矿随着开采深度的增加，剥采比超过经济极限值，经济效益明显下降。由露天开采转入地下开采的矿山将越来越多，如：南京凤凰山铁矿、江苏冶山铁矿、铜官山铜矿、湖北余华寺铁矿、大广山铁矿、莱芜矿山公司赵庄矿区等。总结和进一步研究、解决露天转地下开采的规律和存在的问题，是采矿业的当务之急。我国在这方面起步较晚，技术还不是很成熟，在由露天矿向地下开采过渡中要解决一系列复杂的问题如：合露天坑盆底的顶柱与缓冲垫层问题；选择理地确定露天开采极限深度；露天转入地下开采期间的产量衔接；最优的开拓系统与地下采矿方法；露天边坡管理與残柱回采；坑内通风与防排水；露天生产与地下开采同时作业的安全问题等。
4挂帮矿开采中需要考虑的问题
（1）边坡的稳定性
边坡挂帮矿采动后，按照区域的不同边坡有可能出现两种情况；一种是矿石强度较好，边坡没有变化。另一种是矿体内部如果存在节理裂隙发育、断层等结构，随着下部矿体的开采导致边坡失稳，可能造成滑坡。
（2）矿体赋存条件复杂
矿体的赋存条件比较复杂，受采矿工艺、施工人员的素质等因素的制约，使采矿技术工作难度增加，造成开采工艺的复杂化。
（3）围岩的稳定性
在掘进、回采过程中，要考虑围岩的稳定性，防止发生冒顶、片帮以及顶板垮冒。对不稳定区域采取支护措施，避免意外事故的发生。
（4）合理地确定露天开采极限深度
由于地下开采资金投入较大，而露天开采的后期矿量减少，剥岩量较大，需找到两者平衡点，来确定合理的露天开采深度。
（5）露天生产与地下开采同时作业的安全问题
若地下、露天同时开采，要考虑露天开采的爆破会对地下的顶板、围岩等产生安全影响。特别要避开地下的采空区，避免发生塌陷事故。
5采取的安全措施
（1）沿脉运输巷道布置在稳定区。受露天开采穿孔爆破的影响，露天坑边坡矿岩存在不同程度的裂隙、碎裂，并随着纵深减小。因此，将沿脉运输巷道布置在稳定区中，使巷道的安全系数增加。
（2）减小巷道断面。在满足人员、设备的进出及采矿工艺要求的前提下，巷道断面按最小设计，提高巷道的稳定性。
（3）加強边坡监测。建立边坡观测系统，对边坡进行观测，对指导坑内开采，指导安全生产都有好处。
（4）增加支护等级。对围岩不稳定巷道，采用锚喷支护等对巷道进行维护，能有效防止顶板浮石冒落及片帮危害。
（5）缩短服务年限。通过加强计划管理，实现强采，缩短矿山服务年限，使矿井、巷道、采空区、围岩等保持相对稳定，保证施工环境安全。
6结论
我国很多大中型金属矿山经过几十年开采，将进入中晚期开采阶段，面临闭坑压力问题。针对这些矿山发展现状，最大限度地回收挂帮矿资源，对延长矿山服务年限、缓解矿山短时间内转产及安排闲置职工的压力等，具有一定的经济效益和社会效益。如何在边坡上对挂帮矿进行合理的开采成为挂帮矿回收开采亟待解决的问题。
参考文献：
[1] 徐长佑著.露天转地下开采.武汉：武汉工业大学出版社，1990：2～6.
[2] 韩波.浅析露天转井下时挂帮矿体开采的技术问题. 矿业工程，2008，2.
[3] 虞珏.大冶铁矿露天高边坡挂帮矿开采技术的研究. 武汉：武汉科技大学，2005.
[4] 武钢矿业有限责任公司设计研究所.大冶铁矿东采车间尖山I矿体开采设计方案.武汉：武钢矿业有限责任公司，2003.
关键词：露天转地下，挂帮矿。
【分类号】：TF762.3
1引言
我国大中型金属矿山大多建于上世纪50～60年代。经过几十年的开采，目前，80%的铁矿将进入中晚期开采阶段，面临闭坑压力问题。针对矿山发展状况，如何充分利用矿山现有的露天生产系统和设备在露天转地下开采工作完成之前最大限度地回收挂帮矿资源，具有经济效益和社会效益，且挂帮矿体不回收将造成矿产资源的损失。因此挂帮矿体回采是采矿业必须正视解决的问题。
2挂帮矿介绍
2.1挂帮矿体的特征
挂帮矿体是指露天底以上，露天境界内开采矿体在境界外延伸的部分矿体。露天开采的矿山一般均存在挂帮矿体，根据其赋存部位分为端部和上、下盘挂帮矿体3种。根据国内露天转井下开采矿山的设计、施工和生产实践，挂帮矿体具有如下特征：
①挂帮矿体的多样性。由于矿体赋存条件和露天开采境界的不同，使挂帮矿体具有多样性，有的只有端部挂帮矿体，如新疆八一钢铁集团的蒙库和山西香玉铁矿等；海南铁矿只有上盘挂帮矿体；鞍钢眼前山铁矿露天采场两端和上、下盘均有挂帮矿体。
②挂帮矿体矿量不等。不同露天开采的矿山挂帮矿量的多少是不同的：蒙库铁矿2355万t、眼前山铁矿达6332万t、首钢杏山铁矿则只有400万t左右。
③挂帮矿体开采过渡期的差异。挂帮矿体的开采时间，受其赋存状况、开采方案、采矿方法及开采规模所决定，一般3～5年，多则8～10年。通钢上青铁矿为4年、眼前山铁矿则为8年。
④挂帮矿体分层矿量的递增性。露天境界外的挂帮矿体分层矿量一般是从上向下逐段递增，因为挂帮矿体呈阶梯形，从上向下各开采分层的矿体长度是逐渐加大，矿量随之递增，致使各分层的生产能力也在递增。
2.2挂帮矿主要采矿方法介绍
选择适合挂帮矿体赋存和开采技术条件的开采方法，必须考虑：1）采矿强度高，以确保挂帮矿体开采年下降速度；2）选取的采矿方法要适应采矿设备机械化和高效化的要求，确保挂帮矿体开采规模的实现；3）选择的采矿方法要利于提前采准、出矿；4）作业安全。
挂帮矿开采方法根据矿体赋存条件和与其他工程的结合程度等因素的不同，主要分为3类：
①外扩境界露天开采：外扩境界露天开采是根据境界剥采比不大于经济合理剥采比的原则，圈定边帮外扩境界后在现有开采系统基础上进行扩帮开采设计，以采出外扩境界内的挂帮矿。如国内的马钢凹山采场、齐大山铁矿等，国外的乌克兰的克里沃洛格矿、加拿大艾兰铜矿、美国卡斯尔山金矿均采用这种开采方法。外扩境界露天开采方法具有露天开采的优点，生产连续性好，可充分利用原露天采场生产设备及运输系统，一般不影响露天采场正常生产，可充分回收挂帮矿，并且周期短、费用低，经济效益较好。但由于此法是在永久边坡上进行的，在开采过程中需注意边坡稳定和开采安全的问题。
②地下开采： 挂帮矿地下开采是完全采用井下开采的方式对挂帮矿进行开采和运出，通常适用于开采缓倾角、向露采边坡内延伸较大的挂帮矿，或者挂帮矿体邻近处有可利用的地下开采系统。如国内的大冶铁矿的铁门坎矿体，国外的乌克兰奥尔忠尼矿挂帮矿均采用这种开采方式。地下开采方法将挂帮矿视为深埋地下的矿石，在采出其他地下矿石的过程中顺便将其采出，既减少了井巷开拓量，又可避免露天开采的诸多问题，是一种安全易行的方法。但对临近边坡部分的挂帮矿，在开采中要特别注意安全。地下开采一般相对周期较长且费用较高。
③露天和地下联合开采：露天和地下联合开采是利用露天或地下已形成的工程系统，采用地下系统对挂帮矿进行开采，露天系统运出的开采方式；或运用露天开采将挂帮矿采出，用地下运输系统将矿石运出。马钢南山矿业公司凹山采场北帮回采露天境界外的挂帮矿就是采用地下采出露天运出的联合开采方法。露天和地下联合开采综合了前2种开采方法的优点，充分利用现有露天工程，发挥了地采的优点，避免了外扩境界露天开采的边坡稳定和开采安全问题，但因为它需要开拓地下巷道，初期基建时间长，投资大，经济效益较差，并且巷道开挖会引起应力的重新分布，安全问题须特别注意。
3我国矿山挂帮矿开采现状
中国露天开采的铁矿石产量占国内总量的87%～90%。但露天矿随着开采深度的增加，剥采比超过经济极限值，经济效益明显下降。由露天开采转入地下开采的矿山将越来越多，如：南京凤凰山铁矿、江苏冶山铁矿、铜官山铜矿、湖北余华寺铁矿、大广山铁矿、莱芜矿山公司赵庄矿区等。总结和进一步研究、解决露天转地下开采的规律和存在的问题，是采矿业的当务之急。我国在这方面起步较晚，技术还不是很成熟，在由露天矿向地下开采过渡中要解决一系列复杂的问题如：合露天坑盆底的顶柱与缓冲垫层问题；选择理地确定露天开采极限深度；露天转入地下开采期间的产量衔接；最优的开拓系统与地下采矿方法；露天边坡管理與残柱回采；坑内通风与防排水；露天生产与地下开采同时作业的安全问题等。
4挂帮矿开采中需要考虑的问题
（1）边坡的稳定性
边坡挂帮矿采动后，按照区域的不同边坡有可能出现两种情况；一种是矿石强度较好，边坡没有变化。另一种是矿体内部如果存在节理裂隙发育、断层等结构，随着下部矿体的开采导致边坡失稳，可能造成滑坡。
（2）矿体赋存条件复杂
矿体的赋存条件比较复杂，受采矿工艺、施工人员的素质等因素的制约，使采矿技术工作难度增加，造成开采工艺的复杂化。
（3）围岩的稳定性
在掘进、回采过程中，要考虑围岩的稳定性，防止发生冒顶、片帮以及顶板垮冒。对不稳定区域采取支护措施，避免意外事故的发生。
（4）合理地确定露天开采极限深度
由于地下开采资金投入较大，而露天开采的后期矿量减少，剥岩量较大，需找到两者平衡点，来确定合理的露天开采深度。
（5）露天生产与地下开采同时作业的安全问题
若地下、露天同时开采，要考虑露天开采的爆破会对地下的顶板、围岩等产生安全影响。特别要避开地下的采空区，避免发生塌陷事故。
5采取的安全措施
（1）沿脉运输巷道布置在稳定区。受露天开采穿孔爆破的影响，露天坑边坡矿岩存在不同程度的裂隙、碎裂，并随着纵深减小。因此，将沿脉运输巷道布置在稳定区中，使巷道的安全系数增加。
（2）减小巷道断面。在满足人员、设备的进出及采矿工艺要求的前提下，巷道断面按最小设计，提高巷道的稳定性。
（3）加強边坡监测。建立边坡观测系统，对边坡进行观测，对指导坑内开采，指导安全生产都有好处。
（4）增加支护等级。对围岩不稳定巷道，采用锚喷支护等对巷道进行维护，能有效防止顶板浮石冒落及片帮危害。
（5）缩短服务年限。通过加强计划管理，实现强采，缩短矿山服务年限，使矿井、巷道、采空区、围岩等保持相对稳定，保证施工环境安全。
6结论
我国很多大中型金属矿山经过几十年开采，将进入中晚期开采阶段，面临闭坑压力问题。针对这些矿山发展现状，最大限度地回收挂帮矿资源，对延长矿山服务年限、缓解矿山短时间内转产及安排闲置职工的压力等，具有一定的经济效益和社会效益。如何在边坡上对挂帮矿进行合理的开采成为挂帮矿回收开采亟待解决的问题。
参考文献：
[1] 徐长佑著.露天转地下开采.武汉：武汉工业大学出版社，1990：2～6.
[2] 韩波.浅析露天转井下时挂帮矿体开采的技术问题. 矿业工程，2008，2.
[3] 虞珏.大冶铁矿露天高边坡挂帮矿开采技术的研究. 武汉：武汉科技大学，2005.
[4] 武钢矿业有限责任公司设计研究所.大冶铁矿东采车间尖山I矿体开采设计方案.武汉：武钢矿业有限责任公司，2003.