在矿山开采中，斜坡道开拓法的布置方案选择至关重要，它直接关系到矿山开采的效率、成本以及安全性。根据不同的地质条件、矿体赋存状态和开采需求，斜坡道开拓法衍生出了多种布置方案，其中直线式、折返式和螺旋式斜坡道是最为常见且具有代表性的三种类型。这三种方案在结构形式、适用条件和工程特性上各有差异，矿山企业需要综合考虑多方面因素，科学合理地选择布置方案，以实现矿山的高效、安全开采。
（一）直线式斜坡道：简洁高效的浅部开拓方案
1.布置特征与技术参数直线式斜坡道是一种线路形态极为简洁的开拓方式，其从坡道口到坡道底呈一段笔直的直线，全程没有弯道。这种简单直接的线路设计，使得车辆在行驶过程中能够保持较为稳定的速度和方向，极大地便于车辆的行驶操作 。不过，其坡度设置受到无轨设备爬坡能力的严格限制，一般而言，其坡度通常被控制在 8%-15% 的范围内。若坡度设置过大，无轨设备可能无法正常行驶，甚至会出现安全风险；而坡度设置过小，则会导致斜坡道长度不必要地增加，从而增加建设成本和施工难度。在实际工程中，某矿山在采用直线式斜坡道开拓法时，根据所使用的无轨设备的爬坡能力，将斜坡道坡度精确设定为 12%，确保了设备的平稳运行和运输效率。在空间关系方面，直线式斜坡道的开口位置需要经过精心规划，必须与矿体浅部水平实现直接对接。这是因为只有这样，才能避免在开采过程中掘进长距离的石门，从而减少工程量和建设成本。若开口位置选择不当，导致斜坡道与矿体浅部水平之间存在较大距离，就需要额外掘进石门来连接两者，这不仅会增加施工难度和时间，还会增加通风、排水等方面的成本。在规划阶段，需要通过详细的地质勘探和精确的测量，确定最佳的开口位置，以实现斜坡道与矿体浅部水平的高效连接。
2. 适用条件与工程局限直线式斜坡道主要适用于一些特定的矿体开采场景。当矿体埋藏深度相对较浅，一般小于 200m，且矿体呈缓倾斜状态，倾角小于 30° 时，直线式斜坡道能够充分发挥其优势。在这种情况下，直线式斜坡道可以直接、高效地连接地表与矿体，实现无轨设备的快速通行和矿石的顺利运输。它也常被用作阶段间辅助联络巷道，方便人员、设备在不同阶段之间的转移和物资的运输。直线式斜坡道在深部矿体开采中存在明显的局限性。随着矿体埋藏深度的增加，斜坡道的长度会迅速增长。当深度较大时，长距离的斜坡道会使得通风难度大幅增加，通风成本也会随之飙升。为了保证斜坡道内的空气质量和通风效果，可能需要安装大功率的通风设备和复杂的通风管道系统。排水问题也会变得更加棘手，长距离的斜坡道需要配备更加完善的排水设施，以确保积水能够及时排出，避免对设备运行和人员安全造成影响。直线式斜坡道对岩层稳定性要求较高。如果在施工区域存在断层带或岩层稳定性较差的情况，在长期的开采过程中，斜坡道容易发生变形、坍塌等安全事故，严重威胁矿山的安全生产。
3. 工程应用要点在工程应用中，为了确保直线式斜坡道的安全稳定运行，需要注意多个要点。优先选择在坚硬围岩区域进行掘进是关键。坚硬的围岩能够为斜坡道提供良好的支撑，减少巷道变形和坍塌的风险。在掘进过程中，还可以采用一些支护措施，如锚杆支护、喷射混凝土支护等，进一步增强巷道的稳定性。对于长距离的直线式斜坡道，通风问题是必须要解决的重点。局部通风机是常用的通风设备，通过合理布置局部通风机，可以有效地将新鲜空气输送到斜坡道的各个部位，保证作业人员的呼吸需求和设备的正常运行。路面状况对无轨设备的运行安全和效率有着重要影响。采用混凝土硬化路面可以提高路面的强度和耐磨性，减少设备行驶过程中的颠簸和磨损。在路面上设置防滑纹路也是必不可少的措施，它可以有效降低设备在行驶过程中打滑的风险，特别是在潮湿或有积水的情况下，防滑纹路能够显著提高轮胎与路面之间的摩擦力，确保设备行驶的安全性。
（二）折返式斜坡道：复杂地形的灵活适配方案结构设计与运行原理
折返式斜坡道的结构设计较为独特，它由直线段和折返段交替组合而成，形成了一种适应复杂地形和矿体条件的开拓方式。直线段在整个斜坡道中主要承担高程变换的任务，其坡度一般控制在 10%-15% 之间。这个坡度范围既能够保证无轨设备在行驶过程中能够顺利提升或下降高度，又不至于因坡度太陡而影响设备的运行安全和效率。在实际运行中，无轨设备在直线段上以相对稳定的速度行驶，实现不同水平之间的高度差跨越。
折返段则主要用于实现方向的转换，其坡度通常设计得较为平缓，一般为水平或缓坡，坡度小于等于 5%。这样的坡度设计是为了确保无轨设备在转弯时能够安全、平稳地完成方向调整。在折返段，设备需要减速慢行，以适应转弯的需求。为了进一步方便矿石和废石的运输，在折返段通常会开掘阶段石门，这些石门直接通达阶段运输平巷，形成了一个高效的运输网络，使得矿石和废石能够快速、便捷地从开采区域运输到主运输通道。为了解决掘进期间的出碴问题以及运营期间的通风需求，折返段还可以根据实际情况开凿措施井。这些措施井可以作为通风井，为整个斜坡道提供良好的通风条件，确保作业环境的空气质量符合安全标准。它们也可以作为溜井，用于快速排出掘进过程中产生的废渣，提高施工效率。在一些矿山的折返式斜坡道建设中，通过在折返段合理开凿通风井和溜井，有效地解决了通风和出碴难题，保障了矿山的正常生产运营。
2. 适用条件与技术优势折返式斜坡道具有广泛的适用范围，尤其适用于中深部矿体的开采，开采深度一般在 200-500m 之间。对于地形起伏较大的区域，折返式斜坡道也能展现出其独特的优势。在这些复杂的地质和地形条件下，折返式斜坡道可以通过灵活设置折返点和调整直线段与折返段的长度和坡度，巧妙地规避断层、破碎带等不良地质体，确保开拓工程的安全和顺利进行。在山区的矿山开采中，地形复杂多变，存在许多高低起伏的地形和地质条件不稳定的区域，折返式斜坡道能够根据实际地形和地质情况进行个性化设计，成功避开不良地质区域，实现了高效的矿体开拓。在安全性方面，折返式斜坡道具有明显的优势。直线段的视距良好，司机在行驶过程中能够清晰地观察到前方的路况，及时做出反应，减少了因视线受阻而导致的交通事故风险。折返段的平缓设计使得车辆在转弯时能够平稳过渡，降低了车辆侧翻、碰撞等事故的发生概率。路面维护也相对便捷，由于折返式斜坡道的结构特点，可以将路面划分为不同的区段进行养护和维修，提高了维护工作的效率和针对性。
3. 工程设计关键参数在工程设计中，折返式斜坡道的一些关键参数需要精确确定。单段直线段长度一般建议不超过 300m。这是因为过长的直线段可能会导致司机在行驶过程中产生视觉疲劳，增加安全风险。而且，过长的直线段在遇到地质条件变化时，调整难度较大。折返段的宽度设计需要充分考虑设备的调头半径，对于大型卡车，折返段宽度通常需要达到 15m 以上，以确保设备能够顺利完成调头操作。阶段石门与主斜坡道的夹角也是一个重要参数，一般控制在 60°-90° 之间。这个角度范围能够保证运输效率的最大化。若夹角过小，会导致运输线路不够顺畅，影响矿石和物资的运输速度；若夹角过大，则会增加石门的掘进工程量和施工难度。在实际设计过程中，需要根据具体的设备类型、运输需求以及地质条件，综合考虑并精确确定这些关键参数，以实现折返式斜坡道的最优设计。（三）螺旋式斜坡道：深部空间的紧凑开拓方案几何形态与施工要求螺旋式斜坡道的几何形状通常呈现为圆柱螺旋线或圆锥螺旋线，这种独特的空间轨迹使其能够在相对狭小的空间范围内实现较大的垂直高度变化，为深部矿体的开拓提供了一种高效的方式。其坡度范围一般在 10%-30% 之间，相比其他类型的斜坡道，螺旋式斜坡道的坡度可根据实际需求进行较大范围的调整，以适应不同的开采条件。
在施工过程中，螺旋式斜坡道需要与中心溜矿井或垂直天井相互配合，这是确保掘进排碴和通风工作顺利进行的关键。中心溜矿井可以用于快速排出掘进过程中产生的大量废渣，提高施工效率；垂直天井则可以作为通风通道，为整个斜坡道提供良好的通风条件，保证作业人员的安全和设备的正常运行。由于螺旋式斜坡道的线路呈螺旋状，其曲率半径通常需要不小于 20m，以确保车辆能够安全、顺畅地行驶。在如此复杂的线路条件下，掘进时需要采用高精度的测量控制技术，以确保斜坡道的线路符合设计要求，避免出现线路偏移等问题。为了保障行车安全，还需要在斜坡道内设置反光镜、限速标识等安全设施，提醒司机注意行车安全。
2. 适用场景与经济性分析螺旋式斜坡道特别适合深部矿体的开拓，当矿体深度超过 500m 时，其优势尤为明显。在深部开采中，空间资源有限，螺旋式斜坡道能够通过紧凑的布局，节省大量的空间，减少占地面积。与折返式斜坡道相比，螺旋式斜坡道在工程量上具有显著优势，能够节省 20%-25% 的掘进工程量。这不仅可以缩短建设周期，还能降低建设成本，提高矿山的经济效益。在一些深部矿山的开采中，采用螺旋式斜坡道开拓法，成功地减少了开拓工程量，提前实现了投产，为企业带来了显著的经济效益。螺旋式斜坡道也存在一些局限性。由于车辆在螺旋式斜坡道上行驶时需要不断转弯，设备轮胎的磨损率相比折返式斜坡道要高出 30% 左右。这就需要定期更换轮胎，增加了运营成本。为了保证斜坡道内的通风效果，需要配置大功率的风机来克服长距离沿程阻力，这也会增加能源消耗和运营成本。
3. 工程优化措施为了进一步提高螺旋式斜坡道的工程性能和安全性，可采取一系列优化措施。在施工顺序上，采用 “先天井后斜坡道” 的方式是一种有效的方法。先开凿垂直天井，利用天井形成通风回路，这样在后续掘进斜坡道时，通风问题能够得到有效解决，提高了施工效率和安全性。在螺旋段设置渐变超高路面也是一项重要的优化措施。通过将路面外侧抬高 2%-5%，可以使车辆在转弯时产生一个向内的向心力，有效提升车辆转弯的稳定性，减少车辆侧翻等事故的发生概率。这些优化措施的综合应用，能够显著提升螺旋式斜坡道的工程质量和运营安全性，为深部矿体的高效开采提供有力保障。
