在露天矿山开采后期，许多矿山都面临向井下开采过渡的问题。矿山由露天开采向井下开采过渡过程较复杂，对露天底境界顶柱进行优化是这个过渡期很重要的课题，它涉及到矿山生产的平稳过渡和安全生产等多个方面。以往针对类似的采矿问题，大多是依靠经验法，通过工程类比得出一个合适的方案。这种方法在采矿业的发展过程中起到了非常重要的作用，现在仍然被广泛采用。但由于采矿对象力学性质和开采条件的复杂性，工程类比的方法并不能很好的解决具体矿山的开采问题，这就需要采用更适合矿山开采的方法来研究开采过程中出现的问题。数值模拟方法的出现为解决矿山开采优化问题提供了一个很好的途径。 鉴于此，本文选择确定合理境界顶柱厚度作为研究的主要内容。本论文在查阅大量资料的基础上，首先介绍了金属矿山露天转地下开采的一些特点，根据国内外的研究现状，介绍了露天转地下开采过程中影响境界顶柱的一系列因素和多种计算方法。其次，结合大冶铁矿生产实际，介绍了大冶铁矿的工程地质现状，并通过相应的物理力学试验，得出了围岩和矿石的物理力学参数。然后结合得到的物理力学参数，根据矿山现状给出顶柱不同计算方法的计算参数，得到不同计算方法下的境界顶柱厚度值。最后利用数值模拟技术，应用ANSYS有限元软件，对大冶铁矿东采区进行了原岩应力模拟和分步开挖模拟，分析了开挖过程中采场围岩和境界项柱的应力变化规律；从稳定性角度对间柱宽度为8m时，不同境界顶柱厚度下模型模拟结果进行了分析比较，得到的结果是： (1)10m模型时，计算得到的顶板的最大主应力大于矿岩的极限应力值，安全率为0.33，顶板处于不稳定状态。 (2)15m模型时，计算得到的顶板最大主应力值小于矿岩的极限应力值，安全率为1.08，顶板基本处于稳定状态，但安全储备较小。 (3)18m模型时，计算得到的顶板最大主应力值小于矿岩的极限应力值，安全率为1.32，顶板处于稳定状态，满足矿山开采要求。 (4)20m模型时，计算得到的顶板最大主应力值小与矿岩的极限应力值，安全率为1.53,顶板处于稳定状态。 但是境界顶柱越厚，每个矿房的采出矿量越少，而且顶柱和间柱的矿石回收困难，必然增加矿石的损失率和贫化率，降低矿山的经济效益。因此建立境界顶柱的经济评价模型，得出了15m模型时，矿房可增加的矿石量为24570t，但安全贮备不足，受矿山爆破震动、雨水渗透等因素的影响，可能会发生失稳破坏。18m模型安全率为1.32，增加的矿量为9828t，稳定性也满足基本要求。最后通过有限元模拟法得出的最优模型为18m模型。 通过与前面的多种计算方法相比较分析，各种计算方法的计算结果与数值模拟计算的结果相差不大，因此本文认为数值模拟法在矿山优化设计中是可行的，为露天转地下矿山境界顶柱厚度的选取拓宽了思路，本研究对于提高矿山的经济效益和社会效益方面，具有重要的现实意义。