斜坡道開拓與斜坡道全面采礦方法分析

代生偉

（中鋁國際工程股份有限公司昆明分公司，云南 昆明 650000）

為有效安全的開采埋藏淺的中厚上層傾斜礦體，參照礦山實際情況，改進開拓方法和采礦方法，使用斜坡道開拓以及斜坡道全面采礦法，從而提高生產能力，簡化生產工藝，實現礦山持續生產。

1 分析礦山地形和采礦條件

此礦山是在東西長18km、南北長22km的巖溶平原，標高大約為12m±3m，礦山的西北方向已被600m的中低丘陵圍繞，礦山地處低洼，當有暴雨來襲時，地面水分會滲透進礦區中。礦區地層是泥盆系中統東崗嶺組，按照巖性特征可把礦區巖性分為兩種，即上段灰巖和下段白云巖，白云巖屬于含礦層，厚度為200m左右，地表是第四系覆蓋。礦床成因種類隸屬于噴流沉積型礦床，按照構造可把礦石分為浸染狀礦石和塊狀礦石。礦體底板和頂板均是白云巖，頂板巖石通常是破碎樁，同時底板巖溶洞穴發育，井巷圍巖穩定性差。礦區水文地質復雜，受老窿積水和底板溶洞因素影響，為頂底板充水巖溶裂縫充水礦床。礦區的地下水埋藏深度較淺，由于疏忽排水會有環境地質的問題出現，礦區環境和地質條件均比較復雜。

2 礦山現狀

此礦山在上世紀五十年代在北部開采鐵礦，后由于涌水量增加，導致產量逐漸降低最后停工。在上世紀九十年代，不斷嘗試安全采礦方法，后來礦體不斷延伸，便選用小豎井和小斜井的全面采礦法和開拓法開采。在2010年某公司開始規劃此礦山，加大開發力度，全面改造礦山采礦和開拓，保證采礦能力符合標準[1]。因小斜井和小豎井開拓難度大，采出礦點多，工藝復雜，同時建設時間長等問題，因此按照礦山特征和現狀改進開拓方法和采礦方法，使用斜坡道開拓法和斜坡道全面采礦法。

3 斜坡道開拓策略

此地區處在群山環繞的凹地區域，四周均是良田耕地。按照礦床特征、水文地質、工程地質以及礦石賦存特點，初步考慮三個地下開采方案：即礦山斜坡道開拓、斜井開拓和豎井開拓方案，最后結合礦山現狀和經濟對比選擇把斜坡道開拓作為最佳方案。礦區順著東北方向背斜兩翼分別布置一條直線坡道，地勘線0號線～地勘線11號線作為斜坡道的北口設置，東翼斜坡道作為斜坡道南口。斜坡道長度49889m，支線至各水平采場工作面斜坡道長度為88088m，斜坡道總長為108393m，南、北口高程分別為+28m和+30m，第一標段斜坡道坡度根據礦石標高確定，由該段兩端的勘探線控制的礦體底板決定，最大坡度為19.8%，最小坡度為0.95%。地下最低處坡道高程-39m，與北口高相差68m，用于1礦體、3礦體的開發。1號礦體的平均厚度大約在5.71m，資源量是礦山資源量的四分之一，三號礦體平均厚度大約在2.69m，資源量是礦山資源量的百分之九[2]。

圖1 礦山斜坡道

西翼斜坡道把地質勘探線的九號線設置為斜坡道南側入口，將地質勘查線十九號線作為主斜坡道入口，總長度大約為493m，由坑內到各支斜坡道長度為776.57m，總長度為12899m。南、北口高程分別為+42m和+25m，坡道與東翼斜坡道坡度相同，這取決于兩端探線下方礦體底部標高。標段邊坡是由礦體兩端底板高程決定，標段最大坡度斜率為19%，最小坡度斜率為1.1%，坡道最低地下段為-19m，南進、出口高差為62m，此斜坡道用于2礦體、5礦體開發。2號礦體的平均厚度大約在5.10m，資源量是礦山資源量的53%，三號礦體平均厚度大約在2.79m，資源量是礦山資源量的百分之十二[3]。

東翼斜坡道和西翼斜坡道能夠開拓礦山的資源量是總資源量的97%以上，符合礦山開采的目的和標準。布置斜坡道在被開拓礦體寬度的中間位置，同時要緊貼底板，在斜坡挖掘時，礦石不僅有著探礦作用，同時為采礦構成工作面，為開采提供條件。

東西兩翼斜道橫截面30m2，在一側設置東西兩側匝道為35m2，一側為人行道，另一側為電、風、各種水管。寬度為2m，設置簡易溝，溝寬為250cm無軌運輸設備溝寬大于3m，轉彎半徑大于10m，應把此側簡易溝寬度設為280mm左右。為減少車輛顛簸，變坡點連接曲線采用光滑豎曲線，轉彎半徑要超出10m以上。主坡道采用碎石鋪砌，保證路面厚度高達360mm，路基采用小于160mm的碎石。上層鋪碎石，碎石粒徑小于55mm，厚140mm。每層用1.5m3的柴油液壓挖掘機壓實，同時需要定期進行維護和維修。過往車輛不設專用車道，由礦區主斜坡道與運輸道路交叉口實施。主坡支護采用100mm厚的噴射混凝土支護。如果頂板圍巖性能變差，可采用50mm噴射混凝土或錨桿支護，錨桿的選擇應以2m為基礎[4]。

4 斜坡道全面采礦法

礦山運輸車使用的是載重為3t的自卸卡車，鏟裝設備采用斗容1.5m3的柴油液壓挖掘機。為讓這些無軌設備的能力得到發揮和利用，采礦方法要選用改進后的斜坡道全面采礦法。

圖2 礦塊切割

采場沿礦體方向排列，以坡道做為軸線，順著礦體走向布置。首先是采場結構。采場長度為礦體走向長度（水平長度通常在100m），高度是下斜坡道至上斜坡，垂直高度一般為28m，厚度是礦體厚度。采場內按照上盤巖石穩定性和礦石品位留出礦柱，直徑約2.5m、間距約為11m±3m的不規則礦柱，不留上下礦柱，對采空區進行膠結充填；其次是采割工程。主要是開拓運輸道路，順著礦體兩端沿礦脈走向開挖，并與上方開拓的坡道相連，完成礦段開采工作。起點為礦段兩端斜坡，沿礦脈斜坡向上開挖。裝礦路線斜長79m，間距約14m，裝礦路線在頂部向上開挖，并與兩端支護坡道連接，完成礦塊的切割（見圖2）。當支護坡道和裝車便道寬度大于5m時，厚度是礦體的主要厚度，高是礦體的厚度。

然后是采場出礦。采場使用的是裝載容量為1m3的柴油液壓挖掘機，采礦設備是4t的自卸卡車。挖掘機先在裝礦的路上挖礦，然后裝進停在主坡道上的自卸卡車中。礦房爆破后，在爆破力的作用下，大部分礦石將沿邊坡滑向裝礦進口方向。少量礦石通過挖掘機由支護坡道運至挖掘機運然后送采場裝車；最后是采場通風。新風從坡道北側入口，從采場下方的主斜面進入采場工作面，通過斜坡道一端的局部通風機至工作面，然后傳至主斜道上串聯布置的輔助風機上，從坡道另一端的局部通風機抽出廢氣至采場上方的主斜面回風并排放到地面。

收集礦山近幾年來生產資料可知，斜坡開拓和斜坡道全面采礦法的優勢有：第一，使用巖脈斜坡道開拓法，不但能夠完成開拓系統同時能夠讓開拓的礦山量達到總資源量的90%。由于創建時間短，挖掘的礦量復產多，甚至可以做到同時挖掘和采取，讓企業可以提前進行投產。第二，斜坡道開拓技術簡單，有利于提高礦山的生產。斜坡道均會設置兩個出入口，這有利于礦山的通風運輸，排水等，對于礦山的高效生產有著重要的作用。第三，因使用斜坡道開拓，在生產季節結束和啟動時安裝相關設備均會使用斜坡道，讓汽車運輸縮短安裝時間以及撤遷時間，提高了礦山的年產量以及經濟效益。第四，使用斜坡道的全面采礦法，主斜坡道和分斜坡道均使用采準切割工程完成，把無軌運輸設備運用到采礦中，能夠保證統一采裝設備和礦山開拓設備，從而實現統一礦山開拓和生產。采空區域每年會有半年的時間要被洪水淹沒，因此在水力拖浮以及充填下，會讓圍巖變化破壞變小，巖石應力也要重新分布，但若是礦柱被破壞，則會導致大面積的地災。因此在礦山生產中，不但需要合理開采，加強監控巖層，同時要充填采空區。合理布置礦柱的位置，比如礦柱間的間距以及尺寸。若是頂板圍巖的穩定性能差，則需要使用噴錨技術來加固圍巖。全面使用寫批到采礦法，可以把無軌運輸設備運用在采場中，確保統一采裝設備和礦山開拓。

5 結束語

綜上所述，分析和探究某礦山斜坡道全面采礦和開拓技術，從而保證礦山安全。同時在開拓斜坡道時要選用便于坡道汽車運輸的設備，這樣可以減少啟動安裝時間，可以提高礦山采礦效率以及質量。運用斜坡道采礦法，可以統一采裝設備和礦山開拓，有效結合礦山設備和開拓。因此在礦山生產中，要使用膠結填充采礦區，若是頂板圍巖穩定性改變，則可使用其他設備加固。