随着露天坑深度逐渐加深,露天开采方案越来越不适合矿山的生产要求,近些年来许多露天矿山都开始由露天开采向地下开采转化。为保证矿山的产能,许多矿山在露天转地下的过渡期都采用露天地下联合生产,露天地下联合生产需要在露天坑底预留一定厚度的境界顶柱,目前国内还没有形成统一的境界顶柱厚度的计算方法。论文以新桥硫铁矿露天转地下为工程背景,综合运用数值模拟和相似模型等方法,对境界顶柱合理厚度的优选和境界顶柱的变形演化机制进行研究。本文的研究内容主要包含以下几个方面：(1)本文基于3DMine构建的矿体和地表DTM模型,与Midas/GTS耦合操作生成精细的露天转地下几何模型。结合矿山实际情况提出复合境界顶柱的结构方案,采用FLAC3D对境界顶柱方案的几何模型进行模拟分析,以获得最优的境界顶柱厚度方案。(2)基于未确知测度理论建立境界顶柱安全性评价模型,选取境界顶柱厚度、抗压强度、抗拉强度,露天坑深度、节理分布、地下矿采矿方法、露天坑积水共7项指标作为判别指标,对多因素影响下境界顶柱的安全性进行评价,并得出顶柱方案的安全等级。(3)确定了相似模型试验中各岩性的相似材料配比。以重晶石、细沙,水泥、石膏和水为配比材料,对不同配比的试样进行物理力学实验测试,并成功的选取了满足相似原理的配比来模拟上盘围岩、下盘围岩、充填体和矿体。(4)以新桥矿露天坑底下部采场为原型,对采场的纵剖面运用模型试验,深入分析了采场在分步开挖时境界顶柱变形和力学演化规律。