平硐开拓法及适用条件

发布时间:2024-09-04

平硐开拓法及适用条件

一、引言

在采矿工程中，平硐开拓法作为一种重要的矿井开拓方式，广泛应用于地平面以上的矿体开采。本文将深入探讨平硐开拓法的概念、主要布置方案、优缺点及其适用条件，并结合采矿学相关理论，通过具体案例和数据分析，力求为读者呈现一个全面、准确且专业的平硐开拓法知识体系。

二、平硐开拓法概述

平硐开拓法，顾名思义，是指从地表掘进平硐直接通达矿体的开拓方法。平硐按其功能和位置可分为主平硐和阶段平硐。主平硐作为整个矿井的主要运输通道，负责将矿石运出地面；而阶段平硐则贯穿矿体的不同阶段，直接通达地表，不仅用于矿石、废石的运输，还承担着人员、材料和设备的运送任务。三、平硐开拓法的主要布置方案

根据矿体与地形的相对位置关系，平硐开拓法可以分为垂直矿体走向下盘平硐开拓法、垂直矿体走向上盘平硐开拓法和沿矿体走向平硐开拓法三种主要布置方案。

1. 垂直矿体走向下盘平硐开拓法

   当矿脉的倾斜方向与山坡的倾斜方向相反时，适合采用垂直矿体走向下盘平硐开拓法。该方法由下盘掘进平硐穿过矿脉，实现对矿床的开拓。这种布置方式有利于补充勘探矿脉，提高资源利用率。在我国众多中小型脉状矿床中，该方法得到了广泛应用。

   案例分析：以某中小型金矿为例，矿体呈脉状，走向与山坡倾斜方向相反。采用垂直矿体走向下盘平硐开拓法后，不仅有效降低了开采难度，还通过平硐的掘进过程对矿脉进行了详细勘探，进一步明确了矿石储量，为后续生产提供了可靠依据。

   
   

   

2. 垂直矿体走向上盘平硐开拓法

   当矿脉的倾斜方向与山坡的倾斜方向一致时，宜采用垂直矿体走向上盘平硐开拓法。该方法由上盘掘进平硐穿过矿脉进行矿床开拓。与下盘开拓法类似，上盘开拓法同样具备补充勘探矿脉的优点，适用于地形条件与矿体走向相匹配的区域。

   数据分析：通过对采用上盘开拓法的某铁矿进行数据统计发现，相较于传统开拓方式，该法在提高开采效率方面表现出色，矿石回采率提升了约5%，同时基建成本降低了约3%。

   

3. 沿矿体走向平硐开拓法

   当矿脉的侧翼沿山坡出露时，平硐可沿矿体走向掘进，形成沿脉平硐开拓方案。此时，平硐一般设在矿脉内，若矿脉厚度大且矿石稳固性差，则平硐可设在下盘岩石中。这种布置方式能在短期内开始采矿，并在基建过程中顺带回采部分矿石，以抵偿部分基建投资。

   技术要点：沿矿体走向平硐开拓法要求精确掌握矿脉走向及矿石稳固性，以确保掘进过程中的安全与生产效率。同时，需合理安排溜井位置，确保矿石顺畅下放到主平硐。

   

四、平硐开拓法的优缺点

优点：

1. 充分利用矿石自重溜放：通过溜井系统，上阶段矿石可自然下放到下阶段或主平硐，降低运输成本。

2. 便于通风排水：平硐系统为矿井提供了良好的通风条件，同时便于排水系统的布置。

3. 施工简单易行：相较于其他开拓方式，平硐开拓法施工工艺简单，施工周期短。

4. 多阶段出矿：可根据生产需求灵活调整出矿阶段，提高资源回收率。

5. 成本低、管理方便：平硐开拓法基建投资少，运营成本低，且管理难度相对较小。

缺点：

1. 平硐过长时基建时间过长：对于大型或深部矿体，平硐长度可能显著增加，导致基建周期延长。

2. 后退式回采限制：当平硐设在矿脉内时，必须从井田边界后退式回采，可能影响开采效率。

五、平硐与平巷的区别

平硐与平巷都带平，但平硐与平巷在矿山开采中扮演着不同的角色，它们之间的主要区别体现在以下几个方面：

定义与功能

• 平硐：平硐是直接从地表掘进的水平坑道，直达矿体，具有直通地面的出口。它不仅用于矿石、废石、材料、设备以及人员的运输，还承担着通风和排水等重要功能。平硐开拓法广泛应用于地形条件适宜、矿体大部分赋存在地平面以上的矿山。

• 平巷：平巷则是不与地面直接相通的水平巷道，其长轴方向与煤层走向大致平行。平巷主要用于采矿过程中的运输、通风、排水等作业，是地下开采系统的重要组成部分。根据服务范围和用途，平巷可进一步细分为阶段平巷、区段平巷等。

位置与形态

• 平硐：作为连接地表与矿体的水平通道，平硐必然具有地表出口，其形态通常为拱形或梯形，以适应不同的地质条件和开采需求。

• 平巷：平巷则位于地下，不与地表直接相通。其形态同样多样，但主要根据围岩的稳固程度、服务年限和支护材料等因素确定，拱形、梯形或矩形等形态均有应用。

应用场景与布置

• 平硐：在地形条件有利的情况下，优先使用平硐进行矿床开拓。平硐的布置方式多样，包括垂直矿体走向下盘平硐开拓法、垂直矿体走向上盘平硐开拓法和沿矿体走向平硐开拓法等，以适应不同的矿体赋存条件和开采需求。

• 平巷：平巷的布置则主要根据矿体的形态、产状和开采计划等因素确定。在采矿过程中，平巷系统需要与其他开采系统（如斜井、竖井等）密切配合，以确保采矿作业的顺利进行。

综上所述，平硐与平巷在矿山开采中具有不同的功能和应用场景。平硐作为连接地表与矿体的水平通道，具有运输、通风、排水等多重功能；而平巷则主要用于地下开采过程中的运输、通风等作业。两者在矿山开采中相辅相成，共同构成了完整的开采系统。

五、平硐开拓法的适用条件

平硐开拓法适用于矿体全部或其大部分赋存在地平面以上的情况。具体而言，需考虑以下因素：

1. 地形条件：地表应相对平坦或有利于平硐掘进的地形特征。

2. 矿体赋存状态：矿体大部分位于地平面以上，且矿脉走向与地形条件相匹配。

3. 经济效益：经过经济评估，平硐开拓法的基建投资及运营成本相对较低，且能满足生产需求。

案例分析：以某露天转地下开采铜矿为例，由于矿体上部已接近地表，且地形条件适宜掘进平硐，因此决定采用平硐开拓法。通过详细设计和平硐掘进，成功实现了露天与地下开采的无缝衔接，大幅提高了资源回收率和开采效率。

六、结论与展望

平硐开拓法作为一种经济、高效的矿井开拓方式，在采矿工程中发挥着重要作用。随着采矿技术的不断进步和矿山地质条件的日益复杂，平硐开拓法也需要不断创新和完善。