地下斜坡道開拓

地下斜坡道開拓，是在露天采場境界外設定地下斜坡道，並在相應的標高處設定出入口通往各開採水平，汽車經出入口和斜坡道在採礦場與地面之間運行。僅適用於中小型礦山。

基本介紹

• 中文名：地下斜坡道開拓
• 外文名：Underground slope development
• 學科：冶金工程
• 領域：冶煉
• 場地：露天采場
• 用於：中小型礦山

簡介

在六十年代柴油無軌設備推廣套用的同時，很快就出現了斜坡道的開拓方式。瑞典基魯那鐵礦首次採用了無軌斜坡道的開拓方式。此後，北美、澳大利亞的一些礦山都陸續設計並採用了斜坡道的開拓方式。有些老礦山，在引進柴油無軌設備的同時，也補充開鑿了斜坡道。

值得指出，儘管礦山生產初期可以用斜坡道來運輸礦岩，但斜坡道並不是專為提升礦石而設計的。在礦井深度較大時，一般都轉向普通的豎井提升，而斜坡道主要作通風和輔助運輸之用。因此，一般不採用單一的斜坡道開拓，而是採用豎井—斜坡道聯合開拓。

地下斜坡道適用於中小型礦山

地下斜坡道開拓形式是在露天采場境界外設定地下斜坡道，並在相應的標高處設定出入口通往各開採水平，汽車經出入口和斜坡道在採礦場與地面之間運行。出入口處底板應朝向採礦場傾斜，以防止雨水進入運輸通道。地下斜坡道中的運輸坑線可採用螺旋式或折返式，螺旋式斜坡道是在露天采場境界外圍繞四周邊幫呈螺旋式向下延深，折返式斜坡道設在露天礦場邊幫的一側。由於地下斜坡道不設在露天的邊幫上，免除了因設定露天開拓坑線而引起的附加剝岩量和由於邊坡穩定性差給運輸工作造成不良影響。同時，由於斜坡道隱匿於地下，避免了氣候條件的變化給運輸工作帶來的不良影響。但地下斜坡道單位體積掘進費用高，掘進速度慢，生產能力受到一定限制，故僅適用於中小型礦山。

無軌料坡道開拓的優缺點

(一)礦體開拓快、投產早

採用斜坡道開拓系統，可以充分發揮無軌設備的優點，除斜坡道掘進出碴本身可以利用斜坡道外，其他開拓巷道的出碴也可以利用斜坡道。一旦斜坡道掘進到礦體，即使豎井沒有投入使用，也能利用斜坡道出礦。所以加快了礦體的開拓工作，提早了礦山的投產時間。

例如加拿大的基德克里克礦，採用斜坡道開拓後使井下探礦和礦塊采淮工作比豎井開拓提早了18個月。

(二)運輸設備和材料機動靈活、速度快

由於無軌自行設備可以直接從地面到達井下各中段和分段以及維修車間，這就省去了大直徑輔助井，也避免了拆卸設備以及在狹窄的天井中搬移時的笨重體力勞動，人員材料可由自行設備直接送到井下各工作面而無需幾經轉載重複運輸。尤為重要的是斜坡道可以隨時分擔豎井提升礦石的任務，起到了調節運輸的作用。斜坡道運輸系統可以和任何一種採礦方法相結合，具有最大的靈活性。同時允許使用運輸機來代替傳統的提升系統。例如加拿大達姆巴爾頓礦採用坡度為27%的斜平酮開拓，斷面2.4 x5.5米2，除布置運輸機外還可通行無軌設備。

(三)料坡道掘進速度快，成本低

在各種開拓系統中，豎井掘進成本高，速度慢。相比之下，斜坡道掘進既快又省。舉例來說，美國幫克山鉛鋅礦為開拓“J”礦體掘進了一條2.4 x 2.6米，，坡度為15°的斜坡道，二條中段平巷，總長度1824米。從時間上說，用一般的開拓方法需要30個月，而用無軌開拓方法僅需20個月。此外無軌開拓每進一呢的成本可比一般有軌法節省10美元。在設備投資上，無軌開拓僅需裝載機和卡車，總投資費用較一般方法的電機車、礦車和裝岩機要少，還省去了提升絞車和輔助井等的費用。在勞動力方面，無軌運輸僅需二名司機，而一般方法則需三名電機車司機，一名紋車司機和一名箕斗工。

(四)斜坡道運輸可用於露天開採

露天開採法採用地下運輸有許多優點:不必因開拓沿露天礦邊坡的運輸道路以及考慮邊坡穩定而排除大量岩石。消除了氣候對運輸的影響;還消除了露天運輸道路附近邊坡的大量片幫問題，並且為將來的地下開採提前作好淮備，具有極大的靈活性。

儘管掘進地下斜坡道的成本要比開挖露天運輸道路稍高，但土石方工程量要少得多，因此，總成本還是低的，而且隨著露天礦深度的增加，總成本還將按比例下降。據估計，對於一個500米深的露天礦，地下運輸系統的成本只是普通露天運輸系統成本的2.8%。

露天礦用斜坡道的形式可以是環繞露天礦的盤旋道，也可以是礦體一側的螺旋道。根據礦體的幾何形狀、礦石和圍岩的力學性質來選定。

(五)可以開拓裸部琳礦脈、盲礦體採用斜

坡道開拓的方案一般都用在厚大礦體，但1970-1971年，美國幫克山多金屬礦將它用於深部薄礦脈、盲礦體的開拓，該礦有20-25條薄礦脈和細脈帶，分布在走向長約1.6公里，寬0.6公里的區域內，目前有1/3的礦石產自遠離主井的盲礦體。這些礦脈一般傾斜45°，寬6米，礦量通常小於50萬噸。以前開發這些盲礦體是在兩個或兩個以上主要運輸水平之間掘進人行斜井，垂直高120--300米，裝有25--50馬力電動單筒絞車，在主水平之間每隔30米掘中間水平並鋪設軌道，中間水平的礦石和廢石經溜井放至最下一層主要運輸水平，然後再運出地表。顯然，這樣的開拓，儼然像一個大礦井內有許多小型礦井。這樣，開拓費用大，總的開拓時間長以及生產材料和設備的運輸量大、費用高等問題，促使礦山考慮採用斜坡道無軌運輸的開拓方案。先後在"J”礦體和弗朗西斯托尼礦體採用了這種設計。

斜坡拔開拓的優點是明顯的，但與豎井相比，它的某些缺點也不可忽視。首先，斜坡道長度較大，設定在斜坡道中的各種管線就長，提升速度慢，其次，斜坡道的受力狀態沒有豎井好，維修工作量大;更主要的是採用柴油運輸設備的斜坡道通風條件不好，坡度越大通風越困難。

斜坡道的形式

根據斜坡道的作用可以將斜坡道分為主斜坡道和斜坡聯絡道兩種形式。主斜坡道像豎井一樣是礦山溝通地表和井下的主要通道，擔負著運輸設備、材料和人員以及通風等任務。而斜坡聯絡道則溝通井下各中段和分段水平，用以調配井下的設備、材料和人員。根據斜坡道的形狀，又可分為螺旋型和折返式兩種。

斜坡道型式受許多因素影響，主要是掘進、運行條件、設備維修、礦體幾何形狀、礦石和圍岩的物理力學性質以及環境因素等等。從一般使用情況看，主斜坡道通常採用折返式，而斜坡聯絡道通常採用螺旋式。因為折返式斜坡道比較平直、彎道少、視野好，這就提高了安全性，有利於道路的維修，並且最終因車速高，正面交會順利而能改善經濟效果。相反，螺旋斜坡道的視野有限，道路自始至終都處在拐彎狀態，內外側坡度不同。因而運輸設備的差速器在整個運行時間內都在工作，不利於設備和道路的維修保養。但採用螺旋型斜坡道可以減少掘進工程量。如尚比亞魯卡那地區的明杜拉礦，為了克服測量和開鑿上的困難以及有利於中間水平的開口，第一條斜坡道就開鑿成折返式的。事實上，以後開鑿螺旋形斜坡道並沒有什麼困難，可是掘進工程量卻從第一條折返式斜坡道的大約3400呎減少到目前這種形式的2500呎左右。

在運輸量大的礦山可以使用雙斜坡道，一條重載上坡，一條空載下坡，這樣生產力就直接取決於所使用的卡車數目。已經證實，開掘第二條平行斜坡道的費用只相當第一條的60%。採用雙斜坡道開拓，所有的運輸向題，諸如卡車排長隊、正面交會、速度改變頻繁等都消除了，不但提高了運輸效率和安全性，也改善了通風。薩伊共和國的卡蒙托銅礦就是採用雙斜坡道開拓的一個例子。

該礦的主斜坡道坡度為10%，二條平行的斜坡道由一個10米的礦柱隔開，隔一定距離用6.3米寬，4.5米高的巷道貫通，底板上鋪一層30--50厘米的混凝土，頂板和兩幫用噴漿支護，必要的地方用錨桿支護。

在埃坦礦體部分，由於最終的年產量只有100萬噸，所以布置了一條單斜坡道。而主礦體和卡蒙托東翼礦體，年產量達300萬噸，而且以後還要逐年擴大，故採用了雙斜坡道運輸。目前，斜坡道延深到836水平，等到延深至2030水平時，斜坡道的總長度大約為17.7公里。