《Mining》：Managing Open Pit to Underground Transition: A Systematic Review of Environmental and Operational Risks for Integrated Mine Planning
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随着近地表矿石日益枯竭，矿山寻求延长运营寿命，露天转地下开采（open pit to underground mining）的过渡正变得日益重要。然而，其环境与运营影响往往被分开讨论。本系统综述（systematic review）考察了过渡阶段所报告的风险，
随着近地表矿石日益枯竭，矿山寻求延长运营寿命，露天转地下开采（open pit to underground mining）的过渡正变得日益重要。然而，其环境与运营影响往往被分开讨论。本系统综述（systematic review）考察了过渡阶段所报告的风险，并构建了一个矿山综合规划框架。遵循PRISMA指南（PRISMA-guided approach）的流程，研究人员筛选了2010年至2026年间发表的同行评审文献（peer-reviewed literature），最终纳入69篇文献，包括66项原始研究（primary studies）和3篇直接相关的综述文章。证据表明，该过渡重新分配而非简单减少了环境压力。随着地下开发的推进，水管理、地面稳定性、地下空气质量、通风和能源需求可能变得更加重要，而随着露天开采活动的减少，部分地表影响可能下降。因此，本综述将主动重叠期视为一个独立的规划阶段，并将主要环境与运营风险整合到一个过渡规划框架之中。
**2. 研究方法（Methodology）**
本研究遵循PRISMA指南（Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses, PRISMA）指导的研究识别与筛选流程，将过渡视为矿山开发的独立阶段。检索覆盖Scopus、Web of Science、ScienceDirect、Taylor & Francis Online和PAIS Index五个数据库，纳入2010至2026年发表的英文同行评审文献。检索式由两组概念构成：过渡类术语（如open pit to underground、transition mining、hybrid mining）与环境影响域术语（如environmental impact*、groundwater、subsidence、air quality）。2.1 资格标准（Eligibility Criteria）规定，纳入研究须直接涉及露天转地下（OP–UG）过渡、过渡深度或时序、露天与地下同时或联合运营，或同一矿山中露天与地下开采之间的物理或运营相互作用，并至少报告一项与过渡相关的成果。排除标准包括仅单独研究露天或地下开采而无明确过渡联系的研究。2.2 研究选择与筛选（Study Selection and Screening）使用Covidence软件进行记录管理，由两名评审者依次执行标题/摘要筛选与全文资格评估，分歧经讨论或咨询第三人解决。最终纳入69篇记录，含66项原始研究和3篇综述。2.3 数据提取与编码（Data Extraction and Coding）采用结构化编码方案，记录研究类型、矿山地点、国别、矿种、研究方法、过渡背景、主要环境与运营领域、风险及缓解措施等。2.4 方法学质量评价（Methodological Quality Appraisal）采用五项标准检查表，评价研究目标清晰度、数据或模型输入报告、方法描述、验证或支持证据以及局限性报告。66项原始研究的质量权重介于0.50至1.00之间，均值为0.82，中位数为0.90；其中33项充分报告了验证证据，仅7项充分报告了局限性。2.5 证据映射与比较编码（Evidence Mapping and Comparative Coding）按主要证据焦点将研究分为六类，并计算累积质量权重以衡量各领域的方法学支持强度。2.7 PRISMA流程图显示，共识别1344条记录，去除9条重复后，经标题/摘要筛选排除1227条，31篇报告未能获取，77篇进入全文评估，最终排除8篇。2.8 发表年份分布显示2018年后研究趋于活跃，2024年和2025年各发表7篇。2.9 地理覆盖分析表明证据集中于少数国家和矿山。2.10 商品/行业编码区分了矿种特定经验与一般规划方法研究。2.11 基于SWOT的证据分析（SWOT-Based Evidence Analysis）识别了过渡的典型优势、劣势、机会与威胁，表明转入地下并非简单消除环境影响，而是将压力重点转向水管理、地面控制和通风等领域。2.12 发表与报告偏倚分析指出，限于英文同行评审文献可能低估未发表或非英语的过渡经验。
**3. 环境影响（Environmental Impacts）**
3.1 水文地质影响与水管理（Hydrogeological Impacts and Water Management）——过渡可改变地下水流场并增加突水（water inrush）风险。矿山巷道开挖是改变地下水运移的主要因素，采动裂隙可形成导水通道。研究采用水化学分析、地下水渗流模拟和微震监测识别水源与路径。控制措施包括地面与地下联合防治、多水平排水（multilevel drainage）、密闭或碱改性回填及雨污分离系统。3.2 土地扰动、土地覆盖与景观变化（Land Disturbance, Land Cover, and Landscape Changes）——露天推进减缓可减少部分地表扰动，但井口、通风井、道路和沉陷区可能形成新的扰动。废石内排与胶结膏体回填（cemented paste backfill）可减少地表堆存并支持复垦。3.3 边坡稳定性与地质力学效应（Slope Stability and Geomechanical Effects）——地下开采改变围岩应力与变形模式，境界矿柱（crown pillar）几何形态、厚度与开采顺序影响两个系统的力学隔离。降雨和孔隙水压力变化与地下开挖共同作用可诱发边坡失稳。控制措施包括境界矿柱或安全矿柱、控制采掘顺序、回填和排水管理。3.4 空气质量与大气排放（Air Quality and Atmospheric Emissions）——过渡改变排放位置和暴露模式，地下粉尘与柴油颗粒物（diesel particulate matter）因通风受限而更需关注。通风能力应随地下开发提前提升，按需通风可减少能源消耗。3.5 社会环境与社区影响（Socio-Environmental and Community Effects）——研究表明就业、职业健康安全、社区沟通、复垦和闭坑后土地利用应纳入过渡规划；排水、水质与地面稳定性问题可能影响周边依赖地下水的社区。
**4. 案例研究的启示（Insights from Case Studies）**
4.1 松贡铜矿（Songun Copper Mine）——采用层次分析法（Analytical Hierarchy Process, AHP）和TOPSIS方法综合比较环境、社会与经济准则，其中闭坑后土地利用权重最高，其次为污染与环境退化、地面沉陷及废物污染管理。4.2 司家营铁矿（Sijiaying Iron Mine）——运用多准则方法评估酸性矿山排水（acid mine drainage, AMD）、地下水条件、水资源短缺和气候相关变化。动态权重分析表明，气候相关水文变化和水资源短缺等风险的相对重要性随时间而增加，废物与AMD的长期权重比短期值高18%。4.3 新桥矿（Xinqiao Mine）——该案例整合了坑底防渗处理、回填、安全隔离层、边坡监测、排水系统及永久地下泵站，并利用邻近矿山的尾砂进行回填固化，实现废料再利用、地面稳定与生态恢复。4.4 跨研究比较表明，过渡风险受场地条件和研究方法双重影响，现场监测与数值模拟各有优势，控制措施需针对具体矿山条件选择。
**5. 可持续露天转地下过渡规划的综合框架（Integrated Framework for Sustainable OP–UG Transition Planning）**
该框架将过渡管理视为相互关联的规划过程，涵盖过渡设计与排序、水文地质、地面稳定性、土地与废物管理、通风与能源、监测及治理等方面。5.1 框架实施与优先级排序（Framework Implementation and Prioritization）提出五步实施顺序：建立基线条件、识别露天与地下相互作用、按后果与不确定性等标准进行风险排序、选择并排序控制措施、依据监测结果更新计划。框架不预设统一的权重，权重应通过风险排序或多准则决策程序针对具体矿山确定。5.2 框架的实际应用（Practical Application of the Framework）强调监测阈值应结合设计标准、法规要求和历史行为设定，并应由多专业团队综合审查。排水、支护、回填等控制措施在直接过渡研究中已有较明确的应用记录，而集成实时监测与自动化决策支持在运营矿山的文献记录仍有限。5.3 基于案例的框架应用（Case-Based Application of the Framework）将框架回顾性地应用于石碌、司家营、松贡和新桥四个案例，结果显示框架组件与各矿实际风险和控制措施相匹配，但各风险域的优先级差异显著。
**6. 讨论（Discussion）**
证据表明，过渡不简单地减少环境影响，而是改变影响的发生位置与方式。证据分布显示，29项研究聚焦地面稳定性与地质力学相互作用，18项聚焦过渡规划、经济与不确定性，而水文地质与水相关研究虽仅3项，其平均方法学质量权重最高；安全与运营风险领域证据明显不足。经济层面，优化过渡深度可减少废石产生量并小幅提高项目净现值（net present value, NPV）。气候条件可加剧过渡风险，如降雨与地下开挖共同诱发边坡破坏。质量加权分析表明，发表数量不能直接代表证据支持强度。6.1 局限性（Limitations）包括地理覆盖不均、研究方法异质、验证与不确定性报告不足、局限于英文文献，以及所提框架尚未通过专家启发、德尔菲法（Delphi process）或运营矿山前瞻性实施进行正式外部验证。6.2 未来研究方向（Future Research）包括：开展多领域同步的矿山尺度研究；统一报告涌水量、变形、能耗与成本等指标；通过结构化专家评估和矿山特定多准则方法（multi-criteria decision analysis, MCDA）检验框架；在运营矿山进行前瞻性实施；评估气候变化影响；探索数字孪生（digital twin）、人工智能与集成监测系统在过渡管理中的应用潜力。
**7. 结论（Conclusions）**
本综述表明，露天转地下过渡应被视为矿山开发的独立阶段，而非简单的开采方式转换。其主要环境后果不是影响的均匀减少，而是风险发生位置及其相互作用方式的改变。主动重叠期尤为关键，因为两种开采方式的风险可能同时出现。水文地质变化可影响边坡稳定性，采掘顺序可影响变形与通风需求，回填可同时服务于地面控制、废物管理与复垦。现有证据在水文地质和地质力学相互作用方面最为充分，而社区影响、能源排放及经济结果方面的证据相对有限。所提出的框架通过基线表征、相互作用识别、风险排序、协调控制选择和监测更新为过渡规划提供了结构化基础，但需通过运营矿山数据的前瞻性应用进行进一步验证。
