斜坡道开拓与斜坡道全面采矿方法分析

代生伟

（中铝国际工程股份有限公司昆明分公司，云南 昆明 650000）

为有效安全的开采埋藏浅的中厚上层倾斜矿体，参照矿山实际情况，改进开拓方法和采矿方法，使用斜坡道开拓以及斜坡道全面采矿法，从而提高生产能力，简化生产工艺，实现矿山持续生产。

1 分析矿山地形和采矿条件

此矿山是在东西长18km、南北长22km的岩溶平原，标高大约为12m±3m，矿山的西北方向已被600m的中低丘陵围绕，矿山地处低洼，当有暴雨来袭时，地面水分会渗透进矿区中。矿区地层是泥盆系中统东岗岭组，按照岩性特征可把矿区岩性分为两种，即上段灰岩和下段白云岩，白云岩属于含矿层，厚度为200m左右，地表是第四系覆盖。矿床成因种类隶属于喷流沉积型矿床，按照构造可把矿石分为浸染状矿石和块状矿石。矿体底板和顶板均是白云岩，顶板岩石通常是破碎桩，同时底板岩溶洞穴发育，井巷围岩稳定性差。矿区水文地质复杂，受老窿积水和底板溶洞因素影响，为顶底板充水岩溶裂缝充水矿床。矿区的地下水埋藏深度较浅，由于疏忽排水会有环境地质的问题出现，矿区环境和地质条件均比较复杂。

2 矿山现状

此矿山在上世纪五十年代在北部开采铁矿，后由于涌水量增加，导致产量逐渐降低最后停工。在上世纪九十年代，不断尝试安全采矿方法，后来矿体不断延伸，便选用小竖井和小斜井的全面采矿法和开拓法开采。在2010年某公司开始规划此矿山，加大开发力度，全面改造矿山采矿和开拓，保证采矿能力符合标准[1]。因小斜井和小竖井开拓难度大，采出矿点多，工艺复杂，同时建设时间长等问题，因此按照矿山特征和现状改进开拓方法和采矿方法，使用斜坡道开拓法和斜坡道全面采矿法。

3 斜坡道开拓策略

此地区处在群山环绕的凹地区域，四周均是良田耕地。按照矿床特征、水文地质、工程地质以及矿石赋存特点，初步考虑三个地下开采方案：即矿山斜坡道开拓、斜井开拓和竖井开拓方案，最后结合矿山现状和经济对比选择把斜坡道开拓作为最佳方案。矿区顺着东北方向背斜两翼分别布置一条直线坡道，地勘线0号线～地勘线11号线作为斜坡道的北口设置，东翼斜坡道作为斜坡道南口。斜坡道长度49889m，支线至各水平采场工作面斜坡道长度为88088m，斜坡道总长为108393m，南、北口高程分别为+28m和+30m，第一标段斜坡道坡度根据矿石标高确定，由该段两端的勘探线控制的矿体底板决定，最大坡度为19.8%，最小坡度为0.95%。地下最低处坡道高程-39m，与北口高相差68m，用于1矿体、3矿体的开发。1号矿体的平均厚度大约在5.71m，资源量是矿山资源量的四分之一，三号矿体平均厚度大约在2.69m，资源量是矿山资源量的百分之九[2]。

图1 矿山斜坡道

西翼斜坡道把地质勘探线的九号线设置为斜坡道南侧入口，将地质勘查线十九号线作为主斜坡道入口，总长度大约为493m，由坑内到各支斜坡道长度为776.57m，总长度为12899m。南、北口高程分别为+42m和+25m，坡道与东翼斜坡道坡度相同，这取决于两端探线下方矿体底部标高。标段边坡是由矿体两端底板高程决定，标段最大坡度斜率为19%，最小坡度斜率为1.1%，坡道最低地下段为-19m，南进、出口高差为62m，此斜坡道用于2矿体、5矿体开发。2号矿体的平均厚度大约在5.10m，资源量是矿山资源量的53%，三号矿体平均厚度大约在2.79m，资源量是矿山资源量的百分之十二[3]。

东翼斜坡道和西翼斜坡道能够开拓矿山的资源量是总资源量的97%以上，符合矿山开采的目的和标准。布置斜坡道在被开拓矿体宽度的中间位置，同时要紧贴底板，在斜坡挖掘时，矿石不仅有着探矿作用，同时为采矿构成工作面，为开采提供条件。

东西两翼斜道横截面30m2，在一侧设置东西两侧匝道为35m2，一侧为人行道，另一侧为电、风、各种水管。宽度为2m，设置简易沟，沟宽为250cm无轨运输设备沟宽大于3m，转弯半径大于10m，应把此侧简易沟宽度设为280mm左右。为减少车辆颠簸，变坡点连接曲线采用光滑竖曲线，转弯半径要超出10m以上。主坡道采用碎石铺砌，保证路面厚度高达360mm，路基采用小于160mm的碎石。上层铺碎石，碎石粒径小于55mm，厚140mm。每层用1.5m3的柴油液压挖掘机压实，同时需要定期进行维护和维修。过往车辆不设专用车道，由矿区主斜坡道与运输道路交叉口实施。主坡支护采用100mm厚的喷射混凝土支护。如果顶板围岩性能变差，可采用50mm喷射混凝土或锚杆支护，锚杆的选择应以2m为基础[4]。

4 斜坡道全面采矿法

矿山运输车使用的是载重为3t的自卸卡车，铲装设备采用斗容1.5m3的柴油液压挖掘机。为让这些无轨设备的能力得到发挥和利用，采矿方法要选用改进后的斜坡道全面采矿法。

图2 矿块切割

采场沿矿体方向排列，以坡道做为轴线，顺着矿体走向布置。首先是采场结构。采场长度为矿体走向长度（水平长度通常在100m），高度是下斜坡道至上斜坡，垂直高度一般为28m，厚度是矿体厚度。采场内按照上盘岩石稳定性和矿石品位留出矿柱，直径约2.5m、间距约为11m±3m的不规则矿柱，不留上下矿柱，对采空区进行胶结充填；其次是采割工程。主要是开拓运输道路，顺着矿体两端沿矿脉走向开挖，并与上方开拓的坡道相连，完成矿段开采工作。起点为矿段两端斜坡，沿矿脉斜坡向上开挖。装矿路线斜长79m，间距约14m，装矿路线在顶部向上开挖，并与两端支护坡道连接，完成矿块的切割（见图2）。当支护坡道和装车便道宽度大于5m时，厚度是矿体的主要厚度，高是矿体的厚度。

然后是采场出矿。采场使用的是装载容量为1m3的柴油液压挖掘机，采矿设备是4t的自卸卡车。挖掘机先在装矿的路上挖矿，然后装进停在主坡道上的自卸卡车中。矿房爆破后，在爆破力的作用下，大部分矿石将沿边坡滑向装矿进口方向。少量矿石通过挖掘机由支护坡道运至挖掘机运然后送采场装车；最后是采场通风。新风从坡道北侧入口，从采场下方的主斜面进入采场工作面，通过斜坡道一端的局部通风机至工作面，然后传至主斜道上串联布置的辅助风机上，从坡道另一端的局部通风机抽出废气至采场上方的主斜面回风并排放到地面。

收集矿山近几年来生产资料可知，斜坡开拓和斜坡道全面采矿法的优势有：第一，使用岩脉斜坡道开拓法，不但能够完成开拓系统同时能够让开拓的矿山量达到总资源量的90%。由于创建时间短，挖掘的矿量复产多，甚至可以做到同时挖掘和采取，让企业可以提前进行投产。第二，斜坡道开拓技术简单，有利于提高矿山的生产。斜坡道均会设置两个出入口，这有利于矿山的通风运输，排水等，对于矿山的高效生产有着重要的作用。第三，因使用斜坡道开拓，在生产季节结束和启动时安装相关设备均会使用斜坡道，让汽车运输缩短安装时间以及撤迁时间，提高了矿山的年产量以及经济效益。第四，使用斜坡道的全面采矿法，主斜坡道和分斜坡道均使用采准切割工程完成，把无轨运输设备运用到采矿中，能够保证统一采装设备和矿山开拓设备，从而实现统一矿山开拓和生产。采空区域每年会有半年的时间要被洪水淹没，因此在水力拖浮以及充填下，会让围岩变化破坏变小，岩石应力也要重新分布，但若是矿柱被破坏，则会导致大面积的地灾。因此在矿山生产中，不但需要合理开采，加强监控岩层，同时要充填采空区。合理布置矿柱的位置，比如矿柱间的间距以及尺寸。若是顶板围岩的稳定性能差，则需要使用喷锚技术来加固围岩。全面使用写批到采矿法，可以把无轨运输设备运用在采场中，确保统一采装设备和矿山开拓。

5 结束语

综上所述，分析和探究某矿山斜坡道全面采矿和开拓技术，从而保证矿山安全。同时在开拓斜坡道时要选用便于坡道汽车运输的设备，这样可以减少启动安装时间，可以提高矿山采矿效率以及质量。运用斜坡道采矿法，可以统一采装设备和矿山开拓，有效结合矿山设备和开拓。因此在矿山生产中，要使用胶结填充采矿区，若是顶板围岩稳定性改变，则可使用其他设备加固。