地下矿开拓设计

开拓方式分类		井 巷 型 式	典型开拓方案
单 一 开 拓 法	平硐开拓法	平 硐	沿矿床走向平硐开拓;矿床上盘平硐开拓; 矿床下盘平硐开拓
	斜井开拓法	斜 井	脉内斜井开拓;下盘斜井开拓;侧翼斜井开 拓
	竖井开拓法	竖 井	上盘竖井开拓;下盘竖井开拓;侧翼竖井开 拓
	斜坡道开拓法	斜坡道	直线式斜坡道开拓;螺旋式斜坡道开拓;折 返式斜坡道开拓
联 合 开 拓 法	平硐与井筒联合开拓法	平硐与竖(斜)井，平硐与盲竖 (斜)井	平硐与竖井或斜井开拓; 平硐与盲竖井或盲斜井开拓
	明井与盲井联合开拓法	明竖井或明斜井与盲竖井或盲 斜井	明竖井与盲竖井或盲斜井开拓;明斜井与盲 竖井或盲斜井开拓
	平硐或井筒与斜坡道联合开拓 法	平硐、竖井、斜井与斜坡道	平硐与斜坡道开拓; 斜井与斜坡道开拓; 竖井与斜坡道开拓

平硐开拓法 借助与地面相通的水平巷道通达矿体，进行矿床开拓的方法。该法适用于开采赋存在地表浸蚀基准线以上的矿床，可充分利用矿石自重溜放，其生产能力大，便于排水、通风、多阶段出矿(岩)，施工工艺简单，建设速度快，投资省、成本低、管理方便。一般中等规模以下的矿山多采用此法开拓。当其长度超过1000m时，为方便调车，可在平硐的适当位置设错车道;规模大的矿山通常可设计为双轨单平硐或单轨双平硐。长平硐设计须经技术经济方案比较、论证确定。为加快长平硐施工速度和缩短建设周期，应在长平硐的适当位置设措施性井巷。设计双巷长平硐时，其间距一般为20～30m，双巷快速掘进时，为通风与安全需要沿平硐每隔100～200m设一联络巷道。

斜井开拓法 应用设有固定提升运输设施的倾斜巷道，对矿床进行开拓的方法。斜井开拓法适用于缓倾斜至倾斜矿床和埋藏深度小于200m，或矿体走向较长且埋深小于200m的急倾斜矿床。斜井开拓法按斜井与矿体之间的位置不同，通常可分三种： (1)脉内斜井开拓(图1); (2)下盘斜井开拓(图2); (3)侧翼斜井开拓 (图3)。

图1 脉内斜井开拓

1-矿体; 2-斜井; 3-阶段运输巷道;h-阶段高度

图2 下盘斜井开拓

1-上震旦系; 2-下震旦系; 3-页岩;4-砂岩; 5-板岩;6-锰矿体; 7-断层; 8-斜井; 9-设计移动界线

图3 侧翼斜井开拓

1-斜井; 2-矿体; 3-阶段运输巷道

斜井通常设有不同型式的提升、运输设施。矿车(组)提升适用于斜井倾角小于30°，矿体埋深小于200m的小规模矿山; 箕斗提升适用于倾角大于30°、生产能力为30～60万t/a、矿体埋藏深度小于300m的矿山;带式输送机适用于斜井倾角小于15°、矿体埋深小于300m的规模大的矿山。

对于矿体形态规整、倾角变化较小的缓倾斜薄矿体，其底盘岩体若不稳固时，一般可用脉内斜井开拓，斜井井筒两侧须留出8～10m安全矿柱; 对于矿体形态变化较大的缓倾斜中等厚度以上的矿体，宜采用脉外下 (底) 盘斜井开拓，井筒距矿体应大于15m。

竖井开拓法 应用竖井进行矿床开拓的方法。适用于开拓急倾斜或水平矿床和埋藏深度大于300m的缓倾斜或水平矿床。随着深矿床(>600m)开采的增加和多绳提升机的应用，竖井开拓矿山也将增多。按竖井提升方式和容器可划分为罐笼竖井、箕斗竖井和箕斗罐笼混合提升竖井三种。罐笼竖井开拓，一般适用于规模小于30×10⁴t/a的矿山; 采用箕斗提升矿石、罐笼运送人员材料的主副井开拓，适宜于规模大于100×10⁴t/a的矿山或开采技术复杂的中等规模的矿山;混合竖井开拓是将罐笼与箕斗配置在一个井筒内，既起主井作用又起副井作用的竖井开拓，适用于中等以上规模的矿山。在竖井开拓设计时，如主井为箕斗井并与选矿厂邻近，通常将箕斗卸载设施与选矿厂原矿仓连成一体，使矿石直接卸入原矿仓内。主井提升井筒一次开凿深度的服务年限，一般应大于12年;对于规模小的矿山一般不小于服务年限的下限。

斜坡道开拓法 应用无轨自行设备通行的倾斜巷道进行矿床开拓的方法。与斜井不同的是长轴方向经常改变或盘旋而上或折返而下。承担运矿任务直通地表的斜坡道称主斜坡道。坡度一般在12%之内;若不通地表，只作阶段间运送人员、材料和无轨自行设备通行的通道称辅助斜坡道，其坡度在15%～25%左右。

图4 竖井开拓系统图

1-提升竖井;2-铲运机维修室;3-穿脉运输巷道; 4-斜坡道;5-人行、泄水通道;6-溜矿井;7-人行、泄水通风天井;8-砂石井和管道井;9-充填料搅拌站;10-砂石转运胶带道;11-通风竖井;12-等候室兼调度室;13-电机车库及凿岩机修理室;14-采区变电所; 15—井下炸药库

斜坡道设计型式有：螺旋式斜坡道和折返式斜坡道两种。(见图5、图6)。(1)螺旋式斜坡道。一般设计为圆柱螺旋线式、圆锥螺旋线式或不规则螺旋线式。(2)折返式斜坡道。由直线与曲线段组成，直线段变高程，曲线段变方向。

斜坡道开拓适用于矿床埋藏深度小于300m，生产能力为30～50万t/a的矿山。当浅部矿体需要提前投产或露天矿转地下，且深部矿量不大时，采用斜坡道开拓可提高经济效益。

为加速长斜坡道的掘进，在制定斜坡道开拓方案时，经技术经济比较后，可选用低成本、高效率、安全的双斜坡道开拓。双巷间距一般应大于20m，沿斜坡道倾斜方向每隔100m左右设一联络道，以满足通风和施工需要。

主要开拓井巷位置选择 设计时应考虑：(1)主要开拓井巷及地表建(构)筑物等应布置在开采后地表移动范围之外。(2) 主要开拓井巷须选择在工程地质及水文地质条件较好的岩层，以避免在含水层、断层、破碎带、岩溶发育的地层或流砂层中开掘;(3)各井口和硐口的位置必须处在使其不受地面滚石、滑坡、山洪和雪崩危害的地段，其标高必须高出历年最高洪水位1m以上;(4)地面与地下运输联系方便，矿石运输功力求在最小范围内;(5)改扩建矿山应尽量利用原有井巷和有关建(构)筑物，以节省投资。

阶段高度确定 将井田沿垂直矿体走向，按一定高度划分为若干具有沿矿体走向全长的开采矿段，并确定其上下相邻水平巷道底板间的垂直距离。阶段高度与阶段可采矿量成正比，增加阶段高度可改善矿床回采总回收率，降低开拓采准和回采矿柱的费用，并可使阶段回采时间延长，有利于新阶段的开拓。但阶段太高也会造成采掘困难，使提升、排水费用相应地增加。中国冶金矿山常用的阶段高度： 缓倾斜矿体一般为15～25m;急倾斜矿体为40～60m;个别可达80～120m。随着开采技术的进步，机械化程度的提高，爬罐、天井钻机等设备的广泛应用，掘进高天井比传统人工或吊罐施工法更加容易，阶段高度有增大的趋势。阶段高度的确定，一般有按年产量及沿走向回采进度法、按阶段开拓和采准时间法和方案法三种，进行综合考虑确定。

图5 斜坡道的形式

a—螺旋式;b—折返式

图6 螺旋式斜坡道开拓法

按年产量及沿走向回采进度法 该法适用于矿床埋藏要素稳定、形状规则的矿床。

式中H为阶段高度，m;A为年产量，t/a;n为同时开采阶段数;a为矿体倾角;F为阶段中开采翼数;L为在阶段一翼中沿走向回采的年进度，m/a;M为矿体的真厚度，m;γ为矿石体重，t/m³;η为矿石回采率，%，p为矿石贫化率，%。

按阶段开拓和采准时间法 在一定矿山年产量条件下，阶段的矿石储量能保证下一阶段的开拓、采准并对开采阶段的回采时间，保持一定的超前关系，依此确定最小阶段高度H_min。

式中H_min为最小阶段高度，m;A为矿石年产量，t/a;S为矿床水平面积，m²;W为开拓和采准对回采的超前系数;t为下一阶段开拓、采准所需的时间，a;γ为矿石体重，t/m³;p为矿石贫化率，%;η为矿石回采率，%。

方案法 通常根据几个不同的阶段高度方案，分别计算出不同阶段高度的服务年限、矿石量、开采损失、总投资、成本和资金利率。从中选择基建投资省和生产成本低的方案。