随着采矿事业的发展, 科学技术的进步, 我国的一些金属矿山, 甚至一些非金属矿山, 自70年代起开始引进了一些采、装、运的无轨设备。由于这些无轨设备灵活机动, 可以提高矿山生产能力, 加速地下矿山采、装、运机械化及其配套的步伐, 有利于促进我国地下采矿工艺的改革。为此, 我国自1974年起仿制和自行设计了十多种型号的铲运机, 装运机、凿岩台车等等。为了便于这些无轨设备能自由进出矿井, 这样的地下矿山就必须开拓各种形式的斜坡道直达井下, 以连通各采矿中段。因此, 我国的一些金属、非金属地下矿山在最近的十几年里, 开凿了不同型式、不同规格和不同用途的斜坡道。

由于斜坡道的出现, 我国部分地下矿山的开拓和采准系统也开始发生变化, 出现了象小寺沟钼铜矿、丰山铜矿采用全无轨的开拓系统, 出现了象凡口铅锌矿改用竖井、斜坡道开拓的方式, 也出现了象梅山铁矿、红透山铜矿在各采矿中段间增设辅助斜坡道, 以利于铲运机直接进入采场。但要使斜坡道能在我国的各类地下矿山开花、结果, 在提高矿井效益上做出贡献, 又能为多数的矿山所欢迎, 这就必须要较好地解决以下几个问题。

一 斜坡道的形成

我国地下矿山现有的20余条斜坡道, 其形式为螺旋式和折返式两种, 极少数采用直线式的, 因为这样于安全不利。

螺旋式斜坡道:我国的实际情况是, 多用作采区(或盘区)斜坡道。在我国, 真正的圆形螺旋式斜坡道没有, 多数是其纵投影为鼓形的螺旋式斜坡道。其所以, 如此是因为圆形螺旋式斜坡道在施工时, 增大了测量和施工的困难。金川有色公司二矿区的采区斜坡道如图 1所示。

这种螺旋式斜坡道的拐弯部分呈圆弧形, 其坡度近于水平(或为2~4%的坡度); 斜道部分为直线, 其坡度多小于15%, 以利于无轨设备的正常运行。此类形式的斜坡道在中条山有色金属公司蓖子沟矿也曾使用过, 它有以下优点:

1.平缓的弯道部分, 既可以作为无轨设备运行时的缓冲部分, 又可以在出现设备事故时, 在弯道处进行修理。

2.施工方便, 更可以提高掘进速度。此种螺旋式斜坡道两端弯道部分有溜井和措施井, 斜坡道采用自下而上进行掘进, 用电耙出渣, 可以自上而下将石渣很方便地扒入溜井(或措施井), 大大地缩短一个循环的出渣时间, 加快掘进速度。因此, 这种类型的斜坡道颇受掘进工的欢迎。

3.螺旋式斜坡道施工中的一个问题是因其弯道多、长度大, 因而通风特别困难, 但采用此种形式的斜坡道后, 由于两端有溜井和措施井, 便能很好地解决通风难的问题。

4.此类型的斜坡道的上、下两端可以通达上下相邻的两个中段, 拐弯处可以接通各分段水平, 有利于无轨设备进出采场, 使设备能充分发挥作用。

基于以上的一些认识, 这种螺旋式斜坡道能适应于采区的特点, 是值得推广的一种形式。

主斜坡道有采用螺旋式或折返式的。金川二矿区主斜坡道, 局部地段设计为螺旋式; 然而丰山铜矿也为了适应铲运机进出的需要, 采用了折返式主斜坡道, 井口标高为+46米, 坡度为15%, 断面4.2×3.5米, 全长803米, 1986年已开拓到-50米水平。实践证明, 各矿山可以根据自己的实际情况采用螺旋式或折返式, 然而却很少采用直斜坡道, 这主要是为了无轨设备上下坡道时有一个缓冲地段。无论是螺旋式还是折返式斜坡道, 施工时的难度都比较大, 其主要原因是, 斜坡道长度大(金川二矿区主斜坡道的设计总长约6500米)、弯曲部分多, 出渣、通风都比较困难。

综上所述, 直线式斜坡道不宜采用, 从便于无轨设备运行出发, 螺旋式较折返式有更多的优点。

二 斜坡道的路面

斜坡道内通行的设备为无轨设备, 因此作为无轨设备运行通道的路面至关重要。路面的坡度大小, 既会影响无轨设备的运行速度, 也会影响它的通过能力和运行时的安全, 以及斜坡道的施工难易。路面材料、厚度及施工质量也会影响到通过能力和成本。一般说来, 在路面质量和材料好的情况下, 可提高设备的运行速度, 轮胎的磨损小, 使用年限长, 设备因振动而损坏的另部件少, 且严重程度也不大, 最终将导致提高产量, 使设备的维修工程费减小, 成本降低；但路面材料好, 施工质量又会导致路面的成本提高, 故路面的材料选择是很重要的, 它的厚度视设备的类型、运行情况有一个最佳值。

我国地下矿山的斜坡道路面材料有混凝土、碎石、沥青碎石, 还有将掘进后的斜坡道底板经修整后作为路面。沥青碎石路面的成本高, 故很少矿山使用；但路面平整, 运输设备的振动小、损伤小, 运行速度可提高。我国多使用混凝土作为斜坡道路面, 这种材料既可以使路面平整, 提高设备的通过能力, 又不致使设备因振动而过多增大维修费。这种路面材料来源广, 成本又不是太高; 考虑到路面的服务年限, 一般多用150号的混凝土, 间或用200号混凝土, 混凝土的厚度则根据运行设备的种类、数量、斜坡道的用途及服务年限而定, 多为10~15~20厘米。用碎石做路面的也不多, 它的下面用粒径为5~15厘米的石块铺底, 上面用小的碎石铺面, 经滚压而成, 碎石路面厚度为20~40厘米。

图 2说明了路面厚度与路面每米²的成本关系。从图 2可以看出, 路面厚度大, 则每米²路面的成本也高。标号不同的混凝土, 厚度相同时, 高标号混凝土做路面则成本高；但路面薄了会使路面的服务年限减短, 因此, 路面设计必须考虑到它的服务年限与路面材料。

三 斜坡道的施工

由于斜坡道有一不大的倾角, 而且经常是有几个弯道, 因而增大了掘进、支护施工的难度。下向施工时, 石渣和水集中在工作面上, 往上排水和运渣的难度大, 掘进1米斜坡道的炸药量和成本都较上向掘进高。上向掘进时, 炸药耗量可减少, 出渣和排水也比较容易, 成本可降低, 但通风的难度大。从我国的实际情况来看, 多数矿山的独头斜坡道掘进多采用上向掘进, 但此方法必须有下部水平巷道通至斜坡道的下口。如果斜坡道与几个中段接通, 为了加快斜坡道的掘进速度, 可以从不同的中段开几个口同时掘进, 这样的施工法虽然测量的精度要求高, 但可以使斜坡道早日建成投产。

根据断面大小和岩体的稳定程度, 斜坡道的掘进可以采用一步完成的全断面开挖与支护的方法, 也可采用超前掘进小巷然后再扩大到全断面的施工法。

我国地下金属及非金属矿山, 自70年代以来已经掘砌成20多条斜坡道, 也积累了一些成功的经验。下面介绍几种有一定代表性的斜坡道施工方法。

1.利用7655型凿岩机、耙斗装岩机由下向上全断面掘进斜坡道。上海梅山冶金公司铁矿在掘进北部采区的采区斜坡道(无底柱分段崩落法)时采用了这一方案。此斜坡道断面为13.44米², 用于铲运机、台车和人员的进出, 也利用它将材料送入井内。斜坡道由-200米至-140米部分的正常坡度为15%, 弯道部分为2%, 由-140米至-100米部分的斜坡道正常坡度为20%, 斜坡道全长682米, 其中弯道部分76米。斜坡道穿过以高岭土化为主、局部为少量的矽化安山岩。钻凿浅眼38~45个, 楔形掏槽, 眼深1.5米, 每茬炮进尺1.4米。采用耙斗装岩机装岩、局扇压抽混合式通风。劳动组织为综合工作队, 掘进采用独头的单行作业方式。支护采用标号为200号的喷混凝土, 其厚度为100~150毫米。每月成巷约50米。

2.YT—25型凿岩机钻眼, 铲运机出渣, 从上往下掘进斜坡道。武钢大冶铁矿尖林山车间在施工主斜坡道时采用了这一方案。该斜坡道为螺旋型, 直通地表, 全长887.3米, 所穿过的岩层为闪长岩, 其直线段坡度为14%, 弯道部分为7%。钻凿浅眼43个, 眼深1米左右。采用铲运机出渣, 潜水泵接力排水, 压入式通风, 喷锚支护和整体浇灌混凝土支护。全队19人, 采用综合工作队、三班作业形式。月成巷25~30米。

3.凿岩台车、耙斗装岩机、矿用汽车从上向下掘进斜坡道。金川有色公司二矿区在施工主斜坡道时接近地表部分采用了此方案。该主斜坡道从地表 1679水平开口, 一直延伸到935水平与破碎洞室相接, 全长约6500米, 工程量达16万米³。斜坡道断而净宽4.8米, 净高4.1米, 局部地段为螺旋式, 直线段坡度为14%, 弯道处为10%。它作为无轨设备进出的通道，为人员、材料上下提供方便。斜坡道掘进时用瑞典双机凿岩台车L380钻眼，ZYP—17国产耙斗装岩机（斗容0.3米³)将渣石装入西德制造的GHH矿用汽车中，再运往地表卸渣。井口段支护采用整体浇灌钢筋混凝土，以下采用先喷一层混凝土后再内砌一层混凝土预制块，厚30厘米；再往下则视岩石的稳定程度确定支护。月成巷20~30米。拟用沥青路面。

4.气腿式凿岩机、电耙、溜井自下而上掘进斜坡道。金川有色公司二矿区在施工辅助斜坡道时采用了这一方案(见图 1)。该斜坡道从1250到1300水平，其形式为螺旋式斜坡道，用五个直线段向上成螺旋式掘进，各直线段的坡度如图 1(略)，弯曲处坡度接近水平。为了有利于斜坡道掘进中的出渣，先在两端掘通两条断面为2×2米的天井，其内再用混凝土浇灌成直径φ1.8米的圆形断面天井。掘进时采用YT—25(或YT—27)型气腿式凿岩机钻眼，火花起爆，电耙自上而下扒渣至天井。该斜坡道全长420米，净宽4米，净高4.1米；其支护一般用混凝土预制块砌筑成厚30厘米的半圆拱壁。路面则视岩石性质而异，底板岩石坚硬时，只需将底板修整光滑即可；当底板岩石较软时，则铺以混凝土。这一方案在小寺沟矿和篦子沟矿同样获得成功的应用。它的优点是施工进度快，较好地利用天井进行出渣和通风；其缺点是多掘了两条天井，增大了采矿的千吨采切比，但此天井可以作它用。因此，这一施工方案在采区斜坡道施工中值得推广。

5.气腿式凿岩机、电耙上坡掘进两次成巷方案。小寺沟矿在掘进4.5×4.5米的大断面斜坡道时，由于气腿子凿岩机无法实现一次全断面掘进，因而采用两次成巷的办法。其具体做法是，先在靠底板边掘出一个4.5×3.0米的超前巷道，利用电耙扒出一部分渣石后，扒平留下的渣石，渣石面距顶板2.0~2.2米，即渣层厚2.5~2.3米，钻眼工即站在此渣石面上进行上部岩石的钻眼爆破，扩成高4.5米的斜坡道。此后再将整个的渣石清理干净，进行第二个循环的掘进。

6.利用有轨设备自上而下掘进斜坡道方案。三山岛金矿在开拓一条断面4×4.5米、坡度为17%的斜坡道时，在无轨设备未配齐的情况下，曾采用了有轨设备施工的方案。施工时先自地表沿斜坡道铺设一条600毫米轨距的钢轨，用气腿凿岩机钻眼，电动装岩机将渣石装入矿车，再用电绞车将渣车拉出坑口，待整个斜坡道掘完之后，再拆除钢轨，铺成渣石路面，让斜坡道投入使用。

7.先小断面后扩大到全断面方案。开阳磷矿矿务局青菜冲磷矿在掘进分区斜坡道时采用了这一施工方案。该斜坡道自900~940米水平，全长300米，断面为4.1×4米的三心拱断面（底板至拱底线高2.5米），斜坡道开掘在磷块岩（f=4~6)中，斜坡道为鼓形螺旋加螺旋式，其坡度为20%，掘进时先在靠矿体的顶板边掘一小断面（2×2米）巷道，用7655凿岩机钻眼，T₂G出渣，然后用长度为3米的树脂锚杆（φ25毫米）加钢筋网（φ6毫米，10×10厘米）支护。此后，在此小巷的底板水平以上扩大到全断面，并用树脂锚杆挂网支护好顶板。最后进行挖底工作，挖底时采用铲运机出渣。其路面用20厘米厚的碎石铺成。

除以上几种斜坡道施工方案之外，国内还有一些大同小异的施工方案。上述方案的选用，或采用其它的新方案，都必须结合各矿的生产实际，比如斜坡道上下有无其它通道相连、矿山已有的设备、所穿过岩层的性质、斜坡道的断面大小、掘进工的素质等等因素来确定。

我国部分地下矿山的斜坡道及其施工情况，见附表所示。