斜坡道开拓法及适用条件
发布时间:2024-09-06
引言
在采矿工程领域，斜坡道开拓法作为一种重要的矿井开拓方式，具有其独特的优势和适用条件。本文将对斜坡道开拓法的概念、特征、主要布置方案及其适用条件进行全面详尽的分析和阐述，帮助读者更好地理解这一重要的矿井开拓方法。
一、斜坡道开拓法的概念
斜坡道开拓法，简而言之，是以斜坡道为主要开拓巷道，来开拓整个井田或矿床的方法。斜坡道作为连接地表与井下的主要通道，不仅承担着人员、设备及材料的运输任务，还是通风、排水等系统的重要组成部分。与平硐开拓法、竖井开拓法和斜井开拓法相比，斜坡道开拓法具有其独特的优势和特点。
斜坡道主要用于行驶无轨设备，如矿车、铲运机等，这些设备能够直接通过斜坡道从地表驶入地下，或者从一个中段点到达另一个中段点，极大地提高了运输效率和灵活性。此外，斜坡道还便于安装和维护相关设备，降低了采矿过程中的安全风险。
二、斜坡道开拓法的特征
1. 受地形、地表和工业场地等因素影响较小
斜坡道开拓法相较于其他开拓方法，如平硐开拓法、斜井开拓法和竖井开拓法，受地形、地表和工业场地等因素的影响较小。这意味着，在复杂多变的地质条件下，斜坡道开拓法仍能较好地实现矿井的开拓任务。这一特性使得斜坡道开拓法在多种地质环境中具有广泛的应用前景。
2. 运输成本较高，适用于浅部矿床
然而，当矿井深度超过200米时，斜坡道开拓法的运输成本会相对较高。这是因为斜坡道开拓法主要采用无轨设备进行运输，而无轨设备的运输成本比有轨运输高得多。此外，在相同深度的情况下，斜井和竖井的工程量大约只有斜坡道开拓法的1/3到1/2。因此，在实际应用中，单一使用斜坡道开拓法的情况并不多见，尤其是在深部矿床的开拓中。斜坡道开拓法更适用于浅部矿床的开拓任务。
3. 布置方案多样，灵活性强
斜坡道开拓法可以根据运输线路和连通方式分为多种类型，如螺旋式斜坡道、折返式斜坡道和直线式斜坡道等。这些不同类型的斜坡道各具特色，适用于不同的采矿条件和需求。例如，螺旋式斜坡道适用于需要频繁变换高程和方向的采矿环境；折返式斜坡道则适用于空间有限、需要变换方向的采矿区域；而直线式斜坡道则适用于地形平坦、运输距离较短的采矿区域。这种多样的布置方案使得斜坡道开拓法具有较强的灵活性和适应性。
这张图是一个典型的斜坡道开拓法方案图。从图中可以看出，我们要开采的是矿体。我们使用螺旋式斜坡道连接地表和井下，将能源设备和矿石通过主斜坡道运输到地表。
三、斜坡道开拓法的主要布置方案
1. 螺旋式斜坡道
螺旋式斜坡道是一种几何形状为圆柱螺旋式或圆锥螺旋式的斜坡道。在工程应用中，圆柱螺旋式的螺旋式斜坡道更为常见。螺旋式斜坡道需要中心的矿井或其他垂直设施配合施工时，其掘进过程相对方便。然而，由于整个线路的方向和高度都处于不断变化中，因此螺旋式斜坡道的掘进难度较大。此外，司机在行驶过程中视距受限，安全性相对较低；车辆轮胎磨损较大；路面维护也较为困难。尽管如此，螺旋式斜坡道仍具有其独特的优势：其坡度可达30%，相较于折返式斜坡道的最大坡度15%，可节省约25%的工程量。
如图所示，它是一种相对于折返式斜坡道的设计。螺旋式斜坡道的几何形状通常是圆柱螺旋式或圆锥螺旋式。在工程应用中，圆柱螺旋式的螺旋式斜坡道更为常见。
2. 折返式斜坡道
折返式斜坡道由直线段和折返线段组成。与直线式斜坡道相比，折返式斜坡道占用的空间更小。其直线段相对较长，坡度一般不超过15%，主要用于变换高程；而折返线段则用于变换方向，其坡度逐渐减缓并最终变为水平。在折返段中，可以开掘阶段石门通达运输巷道，便于矿石和废石的运输。此外，折返式斜坡道还可在直接反断掘进时使用，如在出差通风时提供便利。由于其直线段和折返线段的设计使得掘进过程相对简单且安全性较高，因此在实际应用中较为广泛。
如图所示。折返式斜坡道由直线段和折法线段组成。与之前的直线式斜坡道相比，折返式斜坡道占用的空间更小。折返式斜坡道的直线段相对较长，坡度一般不超过15%。
3. 直线式斜坡道
直线式斜坡道是从井口到斜坡底部的一段直线式的类似斜井的道路。在斜井中，有轨道和转阳设备用于提升设备和矿石。然而，在直线式斜坡道中，这些设备被无轨设备所取代。直线式斜坡道的角度较小，适用于通行无轨设备。但由于坡度的限制，其开口与矿的相对位置受到一定限制。因此，直线式斜坡道主要用于开拓埋藏较浅的矿床。如果矿床较深，则直线式斜坡道的长度或距离会很大，不仅增加了施工难度，还提高了运输成本。尽管如此，在特定条件下，如地形平坦、运输距离适中且矿体埋藏较浅时，直线式斜坡道仍是一种经济有效的开拓方式。
螺旋式斜坡道和折返式斜坡道作为斜坡道开拓法的两种主要形式，各自具有独特的优缺点。以下是对这两种斜坡道开拓法的详细阐述：
4.螺旋式斜坡道开拓法的优缺点
优点
工程量小：由于螺旋式斜坡道在同等高程间相比折返式斜坡道路线更短，因此其开拓工程量相对较小，有助于降低建设成本。
适应性强：螺旋式斜坡道特别适合于圆柱状矿体的开拓，能够更好地适应矿体的几何形状。
节省空间：在矿体周边空间有限的情况下，螺旋式斜坡道能够有效利用空间，减少对地表的占用。
缺点
掘进施工要求高：螺旋式斜坡道在施工过程中需要频繁改变方向，外侧超高，这对掘进施工的技术要求较高，增加了施工难度。
安全性较差：由于螺旋式斜坡道道路弯曲，司机在行驶过程中的能见距离有限，因此其安全性相对较差。
车辆磨损大：车辆在螺旋式斜坡道上行驶时，轮胎和差速器的磨损会增加，影响设备的使用寿命。
道路维护工作量大：由于道路弯曲且坡度较大，螺旋式斜坡道的维护工作量也相对较大。
5.折返式斜坡道开拓法的优缺点
优点
施工较易：折返式斜坡道由直线段和折返线段组成，施工相对简单，降低了施工难度。
安全性好：折返式斜坡道道路相对平直，司机在行驶过程中的能见距离大，行车安全性较高。
行车速度快：由于道路平直且弯道少，折返式斜坡道的行车速度相对较快，提高了运输效率。
道路易于维护：折返式斜坡道的道路状况相对较好，维护工作相对简单。
灵活性较好：折返式斜坡道可以与矿体保持固定距离，有利于矿体的开采和运输。
缺点
工程量大：相比螺旋式斜坡道，折返式斜坡道的开拓工程量较大，需要更多的建设投资。
掘进时需要配合其他工程：掘进时需要有通风和出渣用的垂直井巷配合，增加了施工的复杂性。
灵活性较差：折返式斜坡道在布置上的灵活性相对较差，可能无法完全适应所有矿体的几何形状。
四、斜坡道开拓法的适用条件
1. 地形条件
斜坡道开拓法受地形条件的影响较小，但并非所有地形都适合采用斜坡道开拓法。一般来说，地形平坦或稍有起伏的地区更适合采用斜坡道开拓法。在山区或地形复杂多变的地区，斜坡道的施工难度和成本会显著增加，因此需要综合考虑地形因素来确定是否采用斜坡道开拓法。
2. 矿体条件
矿体的埋藏深度、形态、产状等条件也是影响斜坡道开拓法选择的重要因素。如前所述，斜坡道开拓法更适用于浅部矿床的开拓任务。对于深部矿床，由于运输成本较高且施工难度大，单一使用斜坡道开拓法可能并不经济合理。此外，矿体的形态和产状也会影响斜坡道的布置方案和掘进难度。因此，在选择斜坡道开拓法时，需要充分考虑矿体条件。
3. 经济效益
经济效益是选择斜坡道开拓法时必须考虑的重要因素之一。斜坡道开拓法的投资成本、运营成本以及带来的经济效益都需要进行详细的评估。在评估过程中，需要综合考虑矿体储量、矿石品位、开采难度、市场需求等多个因素。只有在经济效益显著的情况下，才应选择斜坡道开拓法作为矿井的开拓方式。
4. 安全因素
安全是采矿工程的首要任务。在选择斜坡道开拓法时，必须充分考虑其安全性。斜坡道的掘进、支护、通风、排水等各个环节都需要严格遵守安全规程和操作规程。此外，还需要加强安全管理和监督，确保斜坡道开拓过程中的安全稳定。
五、斜坡道开拓法的优缺点分析
优点：
灵活性高：斜坡道可以根据地形和矿体条件灵活布置，适应性强。
运输效率高：采用无轨设备运输，提高了运输效率和灵活性。
通风效果好：斜坡道作为通风系统的重要组成部分，有利于改善井下作业环境。
施工难度相对较低：在平坦或稍有起伏的地形条件下，斜坡道的施工难度相对较低。
缺点：
运输成本较高：当矿井深度超过一定范围时，无轨设备的运输成本会显著增加。
掘进难度大：特别是螺旋式斜坡道，其掘进过程复杂且安全性较低。
适用范围有限：主要适用于浅部矿床的开拓任务，对于深部矿床的开拓可能并不经济合理。
路面维护困难：斜坡道路面易受磨损和破坏，需要定期进行维护和修复。
六、结论
斜坡道开拓法作为采矿工程领域的一种重要开拓方式，具有其独特的优势和适用条件。在选择斜坡道开拓法时，需要综合考虑地形条件、矿体条件、经济效益和安全因素等多个方面。
您当前所在位置：