主要开拓巷道类型的选择——黑金刚播报
发布时间：
2025-07-21
前言
在采矿作业的复杂体系中，主要开拓巷道犹如人体的动脉血管，承担着矿石运输、人员通行、通风排水等关键任务，是连接地表与地下矿体的重要通道，其类型的选择直接关乎采矿作业的效率、成本、安全以及可持续性。从早期采矿技术相对落后时期简单的斜井开拓，到随着机械化程度和技术水平提升而广泛应用的竖井开拓，再到如今根据不同矿山条件综合考量各类开拓巷道类型，这一发展历程见证了采矿行业对高效、安全开采的不断追求。在当今采矿领域，如何依据矿山地形、地质条件以及矿体赋存条件等因素，科学合理地选择主要开拓巷道类型，成为采矿工程师们面临的重要课题。本文将深入探讨主要开拓巷道类型的选择因素、发展历程以及应用现状，旨在为采矿作业提供有价值的参考。
一、影响开拓巷道类型选择的关键因素
（一）地形与地质的基础影响
矿山地形与地质条件犹如基石，深刻影响着开拓巷道类型的选择。在地形方面，若矿山位于山区，存在山脉纵横、地势起伏大的情况，平硐开拓可能成为首选。当矿体赋存于山岭地段且埋藏在周围平地的地平面以上时，平硐开拓具有基建时间短、费用低、生产安全可靠、经营费用低等显著优势。通过平硐，可直接将矿石运输至地面，减少了提升环节，提高了运输效率。四川某矿山，其矿体位于山腰，采用平硐开拓，矿石经平硐直接运往选矿厂，大大降低了运输成本，且保障了生产的安全性。
而在地质条件方面，岩石特性起着关键作用。岩石的硬度、稳定性、节理发育程度等都会影响开拓巷道的施工难度和维护成本。对于硬度高、稳定性好的岩石，竖井和斜井的掘进相对容易，且井筒的维护成本较低；相反，若岩石破碎、节理发育，掘进过程中容易出现坍塌等安全事故，此时选择竖井开拓可能更为合适，因为竖井在应对复杂地质条件时，相较于斜井具有更好的承压能力和稳定性。如在一些存在流沙、断层、破碎带和强含水层的矿山，竖井开拓能够更好地保障施工安全和生产的持续进行。
（二）矿体赋存的导向作用
矿体的赋存条件如同指南针，主导着开拓巷道类型的选择方向。矿体的深度是一个重要因素，当矿体埋藏较深时，竖井开拓往往更具优势。竖井提升能力大，能够满足深部矿体开采的需求，且在深部开采中，竖井的安全性和稳定性相对较高。如南非的一些金矿，矿体深度达数千米，采用竖井开拓，有效地实现了深部矿石的开采和提升。
矿体的形状和走向也对开拓巷道类型有着重要影响。对于脉状矿床，若矿体走向较为规则且与地形条件相适应，平硐开拓或沿脉斜井开拓可能是较好的选择；而对于块状矿床，通常需要综合考虑多种因素，选择能够实现高效开采和运输的开拓巷道类型。当矿体倾角大于 45° 或小于 15° 时，竖井开拓较为常见；当矿体倾角在 15° - 45° 之间时，斜井开拓则更为适用 。如某铅锌矿，矿体倾角为 30°，采用斜井开拓，实现了矿石的顺利开采和运输 。
二、开拓巷道类型选择的发展进程
（一）早期：斜井开拓的广泛应用
在采矿行业发展的早期阶段，由于受到机械化程度和技术水平的限制，掘进斜井所需的技术装备相对简单，施工技术要求也低于竖井。这使得斜井开拓在中小型矿山中得到了广泛的应用。斜井开拓具有初期投资少、地面布置简单等优点，对于资源储量相对较小、资金有限的中小型矿山来说，是一种经济且可行的选择。在当时，采用人力和简单的机械设备即可进行斜井的掘进工作，虽然掘进速度较慢，但能够满足中小型矿山的开采需求。某小型铅锌矿，在早期开采时采用斜井开拓，利用简单的卷扬机提升矿石，通过斜井将矿石运输至地面，实现了矿山的初步开发。然而，斜井开拓也存在一些局限性，如提升能力有限、运输效率较低等，随着矿山开采规模的扩大和技术的发展，这些局限性逐渐凸显。
（二）中期：竖井开拓的兴起
随着机械化程度和施工技术水平的不断提高，竖井开拓逐渐兴起并得到广泛应用。竖井提升能力大，能够满足大规模矿山开采的需求，其提升容器运行速度快，可大大提高矿石的提升效率。同时，竖井在安全性方面具有明显优势，尤其在深部开采中，竖井的稳定性更好，能够有效降低开采过程中的安全风险。在一些大型金属矿山，如铜矿山、铁矿等，随着矿体开采深度的增加和开采规模的扩大，竖井开拓成为主流选择。竖井开拓需要更高的技术水平和更先进的设备，如大型钻井机、提升机等，这些设备的应用使得竖井的掘进速度和施工质量得到了显著提升。竖井开拓的建设成本相对较高，施工难度也较大，但其在提升能力和安全性方面的优势，使其在大型矿山和深部开采中具有不可替代的地位。
（三）近期：斜井运输技术革新与发展
近年来，斜井运输技术取得了重大革新与发展，尤其是胶带运输机和新型箕斗的使用，为斜井开拓带来了新的活力。胶带运输机在斜井中的应用，实现了矿石运输的连续化，大大提高了运输效率。与传统的串车提升相比，胶带运输机运输能力大、运行稳定、能耗低，能够适应大规模矿山的生产需求。新型箕斗的出现也进一步提升了斜井的提升能力，其装卸载自动化程度高，减少了人工操作，提高了生产效率和安全性。某大型煤矿采用斜井开拓，在斜井中安装了大功率的胶带运输机，实现了煤炭的连续运输，年运输量大幅提高，同时降低了运输成本。斜井运输技术的革新，使得斜井开拓在一些特定条件下，能够与竖井开拓相媲美，甚至在某些方面具有独特的优势，为矿山开拓巷道类型的选择提供了更多的可能性。
三、开拓巷道类型的应用现状剖析
（一）国内：因地制宜的选择策略
在国内，开拓巷道类型的选择严格遵循因地制宜的策略。对于赋存地平面以上的脉状矿床或矿床上部，平硐开拓凭借其独特优势得到广泛应用。以云南某铅锌矿为例，该矿矿体位于高山地区，赋存于地平面以上，采用平硐开拓方式，通过平硐直接将矿石运输至地面，不仅缩短了运输距离，还降低了运输成本，同时减少了提升设备的投入，提高了生产效率。平硐开拓利用自然地形条件，实现了矿石的自流运输，减少了能源消耗，且通风条件良好，保障了井下作业人员的安全。
而当矿山地面为丘陵地区或地势较平缓，且矿床赋存地平面以下时，竖井开拓则成为主流选择。辽宁某大型铁矿，由于矿体埋藏较深，且地形较为平坦，采用竖井开拓。竖井采用多绳摩擦提升系统，提升能力大，能够满足矿山大规模开采的需求。竖井开拓在深部开采中具有稳定性好、提升速度快等优点，能够有效地将深部矿石提升至地面，为矿山的高效生产提供了保障。
（二）国际：斜坡道的辅助角色
在国内外，把斜坡道作为主要开拓巷道的矿山为数不多，斜坡道更多地扮演着辅助开拓巷道的角色。这主要是因为斜坡道开拓存在一些局限性。斜坡道工程量大，与同样深度的竖井相比，工程量大 3 - 6 倍，这意味着需要投入更多的人力、物力和时间进行建设 。其开拓深度受掘进施工技术和经济因素的制约，目前无轨自行设备的爬坡能力一般在 20% 以下，使得斜坡道在开拓深度上受到限制，深度超过 200 米时，运输费用较高 。无轨自行设备初期投资大，维修工作量大，技术水平要求高，且目前主要以柴油为动力，会造成井下空气污染，使矿井通风费用增加 。
斜坡道作为辅助开拓巷道，在实际应用中有两种常见情况。在采用竖井开拓法的矿山中，斜坡道用于无轨自行设备出入井下，运送人员、材料设备，兼作通风通道，方便了无轨设备的运行和人员、物资的运输。在无轨自行设备使用较多的矿山，会在阶段间设辅助斜坡道，供自行设备转移工作地点和作为行人、运料和通风通道，提高了矿山生产的灵活性和效率。如澳大利亚的一些矿山，在采用竖井开拓的同时，设置辅助斜坡道，实现了无轨设备的高效运行和人员、物资的便捷运输，提高了矿山的整体生产能力。
四、小结
主要开拓巷道类型的选择是一项复杂而关键的工作，它紧密依赖于矿山地形、地质条件以及矿体赋存条件。从发展历程来看，早期受技术限制，斜井开拓在中小型矿山广泛应用；随着技术进步，竖井开拓凭借其提升能力大、安全性好等优势，在大型矿山和深部开采中占据主导地位；近期斜井运输技术的革新，又为斜井开拓带来了新的发展机遇。在应用现状方面，国内根据矿床赋存位置，分别采用平硐开拓和竖井开拓；而在国际上，斜坡道主要作为辅助开拓巷道。
注：文章部分内容参考了 慕课东北大学金属矿床地下开采 徐帅、安龙 的课件
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