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浅谈石材矿山开采方法

中国石材网 http://www.stonesm.com 日期:2021/9/7 12:15:32

浅谈石材矿山开采方法


图一西班牙矿山开采(拥挤、杂乱,隐患大)


天然石材的开采、加工、贸易、使用是人类一项古老的活动,它贯穿于整个人类文明史。20世纪90年代,由于中国等新兴国家的崛起,建筑装饰石材业发展迅猛。


据世界建筑装饰协会预计,到2025年世界天然石材年消费量将达40亿平方,大理石占40%,花岗石占50%,其余是砂岩、板岩、玄武岩、石灰石、玛瑙石等。中国改革开放三十年,国民经济飞速发展,对天然石材的需求越来越大,已成为世界最重要的石材产销国。


旺盛的需求刺激了全球石材业的发展,以意大利、西班牙为代表的传统石材生产大国,由于受资源枯竭的限制和环保压力,生产量逐年下降;土耳其、巴西、伊朗、印度、埃及等国,在天然石材的开采方面成长迅速。

世界石材生产加工中心,正从欧洲转移到亚洲的中国。国内近代石材开采加工以湖北大花绿石材矿山采用意大利绳锯机为标志,通过引进、学习、模仿、创新、升华、达到领先。


中国创造、制造的石材设备畅销全世界,以经济、实用、高效享誉全球。中国石材的开采技术、安全、环保及生产规模、已经青出于蓝而胜于蓝,领先西方传统石材大国。


图二意大利高陡大雪花白矿山开采


石材矿山的开采与其它矿种开采存在着本质的差别,前者以采出大块荒料(在某种意义上讲块度越大越好)为目的;而其它矿种均以采出有效的矿物(原则上越小越好)为目的。因此,饰面石材矿的开采模式是与众不同的。

矿山的开采要综合分析矿体的长度、宽度、埋深、产状及其围岩条件,因地制宜、因矿而异。根据矿体的形态,矿层、矿脉、矿柱、矿株的走向,每个矿山条件不一样,品种不一样、产状不一样,开采方法和配套开采设备不一样。


采用传统开采方法与现代工艺相结合,达到最适合的开采方法。


本文就常见方法与大家分享实际经验与心得,旨在归纳总结各种相通的矿山开采方法,起到抛砖引玉,共谋发展的目的。


后续会在石材矿山开采设计、石材矿山矿区划界经验、石材矿山资源评估、石材矿山荒料开采技术、绳锯机切割方法、石材开采钻孔设备与技巧、石材矿山资源综合利用等方面做一些分享,也请大家多多赐教。


石材矿山的分类有多种方法,从开采角度来分为低台阶2米左右(矿山锯),中台阶4米左右(链臂锯),高台阶6-8米(绳锯机);


山坡露天开采、平地露天坑采、硐采三大类;


山坡露天开采要注意山顶往下开采与半山坡开采区别,后者设计预留安全平台和清扫平台。


开采工作面宽度不少于 20m,长度大于 30m,遵循“自上而下台阶式开采”的原则,逐步形成多台阶、多工作面的开采局面;


石材开采工艺流程:剥离→分离→解体→整形→装运→清渣及排废,共六道工序。


由于新技术、新设备的大量使用,传统意义上的大理岩、花岗岩、沙岩、板岩开采方法已经没有了明显界限,能够高效率、低成本、高效益开采出荒料就是最好方法。


1、传统开采方法


传统方法主要是人工开采,非常适用于劈裂性好、矿体完整或者分层明显的矿山。配合火烧凿岩、人工钻凿排孔劈裂,结合导爆索控制爆破、膨胀剂静态爆破、二氧化碳爆破等开采石材的方法。


火烧凿岩开采法主要用于花岗岩开采,为了使分离体与矿体的分离更加容易和可靠,采取使用火焰切割机将分离体与矿体的一个连接面切割分离的火烧切割工序,目前使用较少,基本上用串珠绳切割替代。


图三膨胀剂开采中国黑大理石


图四劈裂法开采蒙古雪花白大理石


2、金刚石串珠锯全锯切开采


矿体分离、分离体解体、荒料整形全部由串珠锯切割完成,只要开采成本可以接受,金刚石串珠锯全锯切是目前机械化开采的最好方法。适用于各种花纹特点,尤其是裂隙比较发育的大理石矿山。


采用金刚石串珠锯分离切割分三个连接面;使用专用气袋或者水袋,将分离体顶离矿体,然后在挖掘机、装载机的协助下,将分离体翻倒;使用串珠锯对分离体进行解体锯切,并对荒料进行整形切割。


为降低开采成本,在合适的条件下,也可以采用凿岩机排孔凿岩、或大直径圆盘锯机等设备对荒料进行整形处理;


图五青海绳锯机高台阶开采皇室灰大理石


图六 新疆绳锯机高台阶开采丝绸白大理石


3、圆盘锯人工凿岩组合法开采


最早在福建省使用的这种花岗岩开采方法,是直接采用圆盘锯式荒料切石机在矿体进行垂直面切割,水平面采用人工打楔劈裂分离的半机械式开采方法,效率高、成本低,不足之处是矿口平整度差,资源浪费较大。


图七 新疆黄金钻花岗岩开采


图八 湖南芝麻灰花岗岩开采


4、圆盘锯串珠锯组合法开采


为了节约资源,将金刚石串珠锯切割石料水平底面代替人工凿岩打楔劈裂分离石料水平面,形成另外一种全锯切开采花岗岩的方法。


使用串珠锯锯切石料水平底面,替代人工打楔劈裂分离,这种方法推广到大理石开采,非常适用于矿体完整、少裂隙或节理简单、花色均匀并变化小的大理石矿山的开采,湖北咸丰、新疆鄯善、湖南怀化等地矿山大获成功。


采用圆盘锯在分离体上按照荒料的规格,切割条石或标准尺寸将分离体锯切,金刚石串珠锯分离切割水平底面,形成荒料。


图九 新疆金丝银灰大理石开采


图十 湖北麻城花岗岩开采


图十一 湖北恩施米黄大理石开采


5、台架凿岩机串珠锯开采法


台架凿岩机串珠锯开采法是替代人工操作手持式凿岩机、火焰切割机,开采花岗石的先进开采方法,在西班牙、南非、巴西和印度等花岗石荒料生产大国,已经成为机械化开采花岗石的基本方法。


图十二 贵州米黄大理石开采


图十三 花岗岩卡拉麦利金开采


6、串珠锯与臂式锯高台阶开采大理石


通常臂式锯完成长条块石与矿体连接面切割难度较大的锯切分离,串珠锯完成长条块石与矿体另外两个面锯切分离,翻倒后的块石由串珠锯或链臂锯完成分解和整形。


对于裂隙比较发育的矿体,或者没有足够临空面的矿体,这种开采方法具有开采效率和荒料率都比较高的特点,适用于各种花纹,尤其是要求产量大、平台平整度高的大型大理石矿山开采。


臂式锯采用黄油润滑冷却,适合高海拔、寒冷、干旱地区使用。近来有石材设备厂家研发的带锯,采用水冷,效率更高,有希望带来新的开采方式变革。


图十四 青海云雾灰大理石开采


图十五 湖南张家界米黄大理石开采


7、臂式锯与串珠锯组合硐采(地下开采)


硐采的探讨与研究开始很早,从90年代起,甘肃酒泉深啡网、陕西汉中的汉白玉、江苏宜兴米黄都做过尝试,随着盲切与臂式锯的使用,取得突破性进展。


在湖南郴州、四川雅安、陕西安康、广东阳山大理石矿山硐采工艺趋于成熟。基本掌握了地下大理石矿山开采的工艺方法,但有些大理石矿山地质勘探工作、矿体颜色变化、裂隙发育程度、矿体产状都不清楚就盲目实施开采,有相当大的安全风险。


目前中国建材协会在硐采(地下开采)技术规范、矿体应力(地压)监测和安全锚固系统设计方面,正在编写国家行业规范。


图十六 汉中白大理石开采


图十七 酒泉深啡网大理石开采


湖南郴州大理石开采


图十九 四川雅安大理石开采


选择石材矿山的开采方式,不论选择一种或者选择多种方式组合,原则是提高开采荒料率、降低开采成本、最大限度地利用资源。随着科技的进步,石材矿山开采工艺方法及技术实践的不断深入,开采技术、安全生产水平将会不断提高,未来石材矿山的趋势将是高效、绿色、智能,在石材矿山开发建设的道路上,我们依然任重而道远,需要持续的学习和提升。



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