在许多露天矿山的后期,都要面临由露天开采转向地下开采的过渡问题。矿山由露天开采转向地下开采的过渡过程复杂,会遇到许多技术问题(尤其是转入地下开采后其地下首层开采采用空场法的矿山)：境界顶柱稳定性、防突涌突冒、矿柱回收及空区处理等等,所有的这些技术问题,都必须在露天转入地下之前或者在其过程中做认真的分析和论证,做出有针对性的方案。通过留设境界顶柱可以保障露天开采与地下开采同时进行,同时还能保证地下开采系统中排水、通风等系统的正常运行。然而,境界顶柱的留设也会给地下开采的安全带来隐患：如果境界顶柱的厚度留的过薄,容易造成境界顶柱塌落,进而造成灾难性事故；如果留的太厚,由于境界顶柱的回采率很低,会造成矿山大量永久性资源的浪费。因此,境界顶柱厚度的研究对于保障矿山露天转地下开采的安全生产和矿山的可持续发展来说都显得尤为重要。本文即以马鞍山铁矿3-1号矿体露天转地下开采境界顶柱最优安全厚度的确定以及人工矿柱代替天然矿柱作为境界顶柱的可行性作为研究对象,寻求一套分析解决该类问题的方法和手段,以制定可行的方案来指导矿山生产实践。本文的主要工作包括以下几个方面：(1)通过对矿山地质资料和现场地质条件的调查结果,依据H-B准则,确定马鞍山铁矿3-1号矿体矿体及上下盘岩体的力学参数；(2)在分析影响境界顶柱稳定性的因素和露天转地下开采境界顶柱失稳的力学机理的基础上,建立露天转地下开采境界顶柱的理论力学模型,分析该力学模型中应力的分布特点。利用传统理论计算方法及顶板的初次来压理论,计算覆盖土层下境界顶柱最优安全厚度的取值。(3)根据矿山的开采现状及矿体的赋存情况,建立较符合马鞍山铁矿3-1号矿体露天转地下开采工程实际的数值模拟模型,设计正交数值模拟实验,根据结果,通过多元线性回归的方法确定矿山露天转地下开采安全境界顶柱的最优安全厚度。(4)针对传统境界顶柱回收率低,损失大的缺点,在研究和参考国内外相关文献的基础上,讨论一种主要以钢筋混凝土为结构的人工境界矿柱代替传统天然境界矿柱的作为境界顶柱方法,并经过详细的技经比较以及数值模拟分析,检验该方法的经济性和安全性。本文所总结出来的解决露天转地下开采境界顶柱留设问题的研究方法,为工程中露天转地下开采的矿山境界顶柱的留设拓宽了思路,具有一定的实际意义。