斜井开拓法的基础概念与适用场景——黑金刚播报
发布时间：
2025-10-10
斜井开拓法的基础概念与适用场景
技术定义与核心特征
斜井开拓法是以斜井作为主要开拓巷道，连接地表与地下矿体的矿床开拓方法。其核心特征是通过倾斜巷道（倾角通常介于 10°~45°）构建运输、通风及人员通行的立体通道，适用于地平面以下的缓倾斜（倾角 8°~30°）至倾斜（倾角 30°~55°）矿体，尤其在埋藏深度小于 200m 的中小型矿体开采中优势显著。该方法通过不同提升设备与巷道布置的组合，实现高效的矿石运输与矿井开发。
地质适用条件与工程优势
适用于矿体厚度较小（一般小于 15m）、走向长度较大、底板起伏平缓的地质场景。其工程优势包括：相较于立井开拓，施工难度低、基建周期短（缩短 30%~50%）、初期投资少（节省 20%~30%）；相较于平硐开拓，可覆盖更深埋深矿体，且运输系统灵活性更高。典型应用于金属矿（如铅锌矿、铁矿）及非金属矿的规模化开采。
斜井开拓的分类：基于提升方式的技术体系
箕斗提升斜井（倾角＞30°）
箕斗提升斜井是一种适用于大倾角矿体开采的高效运输方式。在该系统中，箕斗作为核心提升容器，单次提升量可在 5 至 30 吨之间，提升速度能达到 4 至 8 米每秒 ，满足大规模矿石快速提升的需求。以彝良驰宏毛坪矿 6# 箕斗斜井为例，该斜井作为河西生产接替工程的关键通道，通过采用 “道床分段平行施工” 技术，极大地提升了道床浇筑速度，为后续铺轨、提升系统与箕斗联动调试以及卡轨车的引入使用创造了有利条件，保障了中深部资源开发的高效运输。
但箕斗提升斜井也存在一定局限性，设备购置与维护成本较高，需要专业技术团队定期检修，且卸载硐室与储矿仓的建设增加了工程复杂性与投资成本。
串车提升斜井（倾角 25°~30°）
串车提升斜井以串车（由多个矿车组成）作为运输单元，适用于中等倾角矿体。这种提升方式设备相对简单，灵活性强，在地形复杂或矿体条件多变的矿山具有一定优势。单钩串车提升能力约为 10 至 30 万吨 / 年，双钩串车提升能力可达 50 万吨 / 年，能满足不同规模矿山的生产需求。在贵州某设计生产能力为 9 万 t/a 的煤矿中，其井筒从煤层底板沿煤层倾向以 22° 的倾角掘进，并在特定位置掘运输石门揭煤层，通过斜井吊桥连接，完成运煤、运矸石、运材料及行人等任务，通过甩车场或平车场实现井下物料转运。
但串车提升斜井也存在运输间断、效率较低的问题，且需严格控制串车连接可靠性，防止跑车事故。
胶带运输机提升斜井（倾角＜18°）
胶带运输机提升斜井采用钢绳芯胶带作为运输载体，实现矿石的连续运输，适用于缓倾斜矿体。该方式具有大运量的特点，运输能力可达 1000t/h 以上，且自动化程度高，可有效减少人力投入，提高生产效率。如大同煤矿主斜井胶带输送机系统，通过配置 KHP - 119 型断带保护装置，实时监测胶带运行状态，在断带、失速（超速）时能迅速实施抓捕动作，同时断掉输送机控制回路电源并发出声光报警，保障了运输安全。
胶带运输机提升斜井对井筒平整度要求高，需配置完善的防跑偏、防撕裂监测系统，以确保胶带稳定运行。
斜井布置方案对比
（一）脉内斜井开拓法：矿体内部的直接贯通
布置特征与工程结构
脉内斜井开拓法是将斜井直接开掘在矿体内部，靠近矿体下盘，并沿矿体的倾斜线布置 。斜井与阶段运输平巷之间的连接，仅通过井底车场，无需开凿石门。一般情况下，井筒两侧需预留 8 - 10m 的保安矿柱，以保障斜井在开采过程中的稳定性。在某铁矿的实际案例中，该矿矿体呈层状分布，厚度较小但面积较大，采用脉内斜井开拓法。在施工过程中，斜井直接揭露矿体，不仅便于采矿作业和矿石运输，还在揭露矿体的过程中同步完成了探矿工作，使得基建周期相较于传统方法缩短了 25%。此外，在掘进斜井时，还产出了一定量的副产矿石，为矿山带来了额外的经济效益。
优缺点与适用场景
从优点来看，脉内斜井开拓法无需开掘石门，大大减少了基建投资，相较于下盘斜井开拓法，基建投资可减少 15% - 20% 。同时，基建时间也相应缩短，矿山能够更快地投产，投产速度提升约 30% 。而且，由于斜井位于矿体内部，还能起到补充探矿的作用，增加对矿体的了解。
然而，该方法也存在一些缺点。由于斜井在矿体内部，必须留设保安矿柱，这部分矿柱通常难以回采，导致资源损失，损失比例约为 5% - 8% 。并且，当矿体的顶板或底板倾角起伏变化超过 15° 时，斜井难以保持平稳，会对斜井的提升能力和提升安全产生不利影响，增加设备磨损和事故风险。
基于这些优缺点，脉内斜井开拓法主要适用于矿体厚度较小、面积较大、底板起伏不大的情况。当下盘岩石不稳固，而矿石稳固且价值不高时，如石灰岩、砂岩等非金属矿开采，采用脉内斜井开拓法较为合适。对于矿床勘探不足，但又急需短期投产的项目，也可利用该方法快速建立开采系统，在开采过程中进一步勘探矿体。
下盘斜井开拓法：围岩内的稳定布局
下盘斜井开拓法是将斜井布置在矿体的下盘围岩内，一般斜井与矿体的距离大于 15m，以确保矿体在回采过程中对斜井的影响较小。通过各种不同型式的斜井井底车场和石门（石门长度通常在 5 - 30m），与阶段运输平巷相连接，从而建立起矿体与地表之间的联系。根据斜井与矿体走向、倾向的关系，斜井可以按真倾斜布置（即斜井倾角与矿体倾角一致），也可以按伪倾斜布置（适用于急倾斜矿体，可降低斜井倾角，便于提升）。以毛坪铅锌矿为例，该矿部分矿体为急倾斜矿体，采用下盘斜井开拓法，并对斜井进行伪倾斜设计。通过合理规划，有效降低了提升难度，保障了井筒在长期开采过程中的稳定性，减少了提升设备的故障发生率，提高了矿山的生产效率。
下盘斜井开拓法具有诸多优点。由于斜井布置在矿体下盘的稳定围岩中，无需留设保安矿柱，使得资源回收率相比脉内斜井开拓法提高了 10% 以上 。井筒维护条件好，维护成本降低约 20%，且不受矿体底板起伏情况的影响，能够保证斜井的长期稳定运行。
但其缺点也较为明显，与脉内斜井法相比，增加了石门工程量，每个阶段的石门长度约 20 - 50m，导致基建投资增加 10% - 15% ，基建时间也会相应延长。
这种方案适用于大多数缓倾斜金属矿体，在金属矿山中应用最为广泛，占比超过 70% 。尤其适合矿体厚度较大、面积较广、底板起伏较大的情况。当矿石价值较高，需要确保开采安全，减少资源损失时，下盘斜井开拓法是一个理想的选择 。
斜井开拓的工程应用与技术要点
（一）井筒设计关键参数
倾角优化
斜井倾角的确定是一个复杂且关键的过程，需综合考虑提升设备选型与矿体赋存状态。对于胶带运输，为保证胶带的稳定运行和物料的顺利输送，斜井倾角需小于 18°；而箕斗提升时，为满足箕斗的装载、卸载要求以及提升的高效性，斜井倾角通常要大于 30°。在实际工程中，通过建立三维建模，模拟提升系统的动力学特性，可精确分析不同倾角下提升设备的运行状况，预测可能出现的问题，如箕斗的摆动、胶带的跑偏等，从而为倾角的优化提供科学依据，确保提升系统的安全稳定运行。
断面尺寸
斜井断面尺寸的设计依据运输设备尺寸和通风需求。以箕斗提升斜井为例，断面宽度需在箕斗宽度基础上增加 1.2m 的安全间隙，以防止箕斗在提升过程中与井壁碰撞；高度则要满足设备安装、检修以及人员通行的要求。在通风方面，根据《煤矿安全规程》规定，斜井风速一般不得超过 8m/s，通过风量计算确定所需的通风断面面积，进而确定斜井的净断面面积，通常在 8 - 15㎡之间，以保障井下通风顺畅，为作业人员提供良好的工作环境。
支护结构
脉内斜井在矿石稳固时，采用锚喷 + 钢筋网支护，通过锚杆将围岩与稳定岩体锚固在一起，喷射混凝土形成防护层，钢筋网增强混凝土的抗拉强度，有效提高支护结构的稳定性；下盘斜井在破碎围岩中，需采用混凝土砌碹支护，砌碹厚度一般在 300 - 500mm，利用混凝土的高强度和整体性，抵抗围岩压力，确保斜井长期安全使用。
（二）安全与效率提升技术
智能监测系统
智能监测系统是保障斜井安全运行的关键技术。采用电磁感应式检测仪对钢丝绳进行探伤，能够实时检测钢丝绳的内部损伤，如断丝、磨损、锈蚀等情况，及时发现潜在的安全隐患；提升机振动监测采用高精度传感器，精度可达 0.01mm/s，通过对振动信号的分析，判断提升机的运行状态，预测故障发生的可能性，实现故障预判，为设备维护和检修提供依据，确保提升系统的安全可靠运行。
快速施工工艺
“钻爆法 + 机械化配套” 作业线是提高斜井施工效率的有效手段。在钻爆环节，采用中深孔爆破技术，增加炮眼深度，提高单次爆破的岩石破碎量；机械化配套包括使用大型凿岩台车进行钻孔作业，装载机进行装岩作业，运输车辆进行出渣作业，实现各工序的高效衔接，月进尺可达 80 - 120m。如十二冶在毛坪矿应用的分段平行施工技术，将斜井施工分为多个段落，各段落平行作业，大大缩短了施工工期，相较于传统施工方法，工期缩短了 15%。
防跑车装置
串车提升系统中，“一坡三挡” 是必不可少的安全装置，包括阻车器、挡车栏、挡车门，分别设置在斜井的上部、中部和下部，有效阻止串车在提升过程中发生跑车事故；配合超速保护装置，当串车提升速度超过设定值时，能在 0.5s 内迅速响应，采取制动措施，避免事故的发生，保障斜井提升的安全。
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