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从过去到现在,流行过哪些花岗石矿山开采方法?

时间:2020/10/30  作者:石材贸易网  来源:互联网

   中国的花岗石矿山资源遍及大江南北。长城内外,三十一个省、市、自治区,均有花岗石矿山且大多已被开发。从内蒙古的丰镇黑和金玛钻,到出产崖州红的海南省;从出产丹东绿的辽宁到出产天山兰的新疆和出产汉白玉的西藏,泱泱大国,精彩无比。

(花岗石矿山的开采,十分讲究开采方法和开采角度)

  但是,每个花岗石矿山的地质情况和矿产特点并不一样,由于花岗石饰面石材矿开采以采出大块荒料(某种意义上采得的荒料越大越好)为主要目的,因此,只有充分考虑矿体的层理、节理、裂隙,选用最合适的开采方法和开采计划,才能确保大块荒料成功采出,避免石材资源的浪费。

  今天,我们就来梳理一下,从过去到现在国内外流行过的五种主流花岗石矿山开采方法,分析一下它们的利弊。在这个学习的过程中,大家也势必能对我国花岗石矿山开采技术的发展,形成一定的认知。

   01.  火焰切割法 

  所谓火焰切割法,便是利用柴油作为燃料,压缩空气助燃,在高雅作用下喷嘴雾化柴油,形成高温火焰,由内层高压喷管中的空气高速喷出火焰,直喷到岩石上,使热力在岩石表面迅速使岩石破碎,形成石屑,并且高速气流把石屑层层吹走,逐层破碎,形成沟槽,从而完成石材的分割。

(虽然火焰切割机在国内已经基本无人使用,但在海外采石场, 特别中东地区, 还有一些矿山在使用火焰切割机进行石材开采,因此该机械市场依然得到了一定的发展,技术有一定的改进)

  该方法主要流行于20世纪70年代,理论上非常适用于硅质类石材开采。但是,这种方法只能切割垂直方向的裂缝,无法用于水平切割。因此,单独使用该方法进行石材矿山开采时,还需要利用天然水平节理,否则无法进行独立开采。

  不仅功能有限,该方法比起当下的其他开采方法,还存在有极大的缺陷——机器噪音大、粉尘多、切割效率低、荒料不规整、有内伤、资源浪费量大,遇到矿体断裂层便无法切割,同时,还需要耗费大量柴油,切割成本较高。目前在国内绝大多数石材矿山,该方法已经基本被淘汰,但在一些小作坊式的矿点,仍然可能可以见到这种方法。另外,在国外一些矿山开采技术比较落后的国家,尤其是中亚地区,这种方法也依然存在。这主要是因为该方法也有一些实实在在的优点:作业效率高、工作位置灵活、极限切割深度大、单次切割面积大。

  02.  炮眼爆破法 

  炮眼爆破法又被称为浅眼爆破法,该方法主要通过在岩石中钻出一定数量的炮眼(直径小于50毫米,长度小于4~5米),装入要求的药量,堵塞并起爆,来实现使岩石与山体分离的目的。

(国外某矿山爆破瞬间)

  显而易见,采用该方法开采花岗石,生产效率很低,而且,由于爆炸会对山体结构产生影响,不仅会破坏山体内部石材,产生裂缝,很难生产出规格荒料,所生产的产品报废概率提升,还会使得矿山滑坡崩塌几率增大,对矿山整体产生极大的负面影响,严重浪费石材资源。因此,这种方法并不可行。从另一个角度来说,虽然目前大部分石材矿山上机器钻孔已经取代了手工钻孔,但钻出垂直孔依然是个很难的命题,而且,炸药的用量实在难以把握。在上世纪后期,许多国家为了保护自然环境和有效利用石材矿产资源,已经放弃使用这种落后的开采方式。在我国,大部分石材矿山也已经放弃使用这种方法,但有少数不正规或小规模的矿山,仍然在偷偷沿用这种方法。

  03.  静态裂石法 

  静态裂石法是通过裂石剂来实现的。所谓裂石剂,是由无机化合物和一些特别的有机物组成的粉末状物质。作业人员将其注入(填充)到非金属硬脆性物体中,如岩石、混凝土等的穿孔内,利用水化产生的膨胀压力进行裂石。现在,常见的裂石剂成分主要是膨胀性游离生石灰和硫铝酸钙。其中,游离生石灰水化膨胀力极大,具有很强的裂石力,但其水化热蓄积容易引起蒸汽压力过高。

(静态裂石法的裂石流程)

 

  静态裂石法在混凝土上破裂效果和效益最佳,应用于整体性好、无明显破裂面的岩石上也有可取之处。该方法噪声极小,无碎屑物,对周边环境非常友好,资源利用率非常高,也方便作业人员任意切割出各种岩石和各种规格的荒料。但该方法缺点也很明显,那就是裂石剂本身防水、抗湿性能很差,不易储存,同时使用静态裂石法进行石材开采,速度较慢,导致劳动效率、生产效率偏低。目前,该方法在国内外一些石材矿山中依然在使用。可以预见,未来,大孔径用裂石剂也将是国内外矿业专家的研究方向之一,如果能够开发出一种即使穿孔间隔大、穿孔数少,也能获得安全而有效的裂石效果的静态裂石剂,对于矿业公司减少成本,提高作业安全效率,无疑将具有十分积极的影响。

  04.  金刚石串珠绳锯锯切法 

  所谓金刚石串珠绳锯锯切法,利用的是金刚石莫氏硬度大于花岗石的原理,其利用驱动电机带动金刚石串珠绳闭环循环运动,并使得金刚石颗粒直接切削花岗石,从而达到在矿提上分离大块石材荒料的效果。

(金刚石串珠绳锯)

 

  但需要注意的是,使用金刚石串珠绳锯锯切法得到的石材荒料,实际尚不能满足标准荒料规格要求,因此在分离荒料后,还需要作业人员对荒料进行进一步锯切,修边、整形,使荒料满足输运、生产的实际需求。另外,在使用使用金刚石串珠绳锯锯切法的过程中,作业人员需要往锯缝里连续注入适量的冷却水,以防止金刚石颗粒因温度过高导致过快磨损,同时流动的水可以带走锯切过程中产生的石粉。在当下,金刚石串珠绳锯锯切法普遍被国内大中型矿山企业用于花岗石矿山的开采中,一来,这是由于该方法对不同品种的石材的锯切适应性好,能够高效率锯切花岗石;二来,是因为该方法可杜绝开采活动对矿山本体产生破坏,减少石材资源的浪费率,提高荒料成材率;三来,该方法对于质量不同的各种矿山均十分适用,可以做垂直或水平方向的锯切,开采不受空间的约束;四来,使用该方法锯切出来的荒料,往往尺寸较大。但是该方法也不是毫无缺点的,在目前,金刚石串珠绳锯锯切法的开采成本还是相对较高,易损零件较为昂贵,也对作业人员的专业技术提出了更高的要求,因此,该方法在国内花岗石矿山的使用,还仅仅是个开始。

  05.  金刚石圆盘锯锯切法 

  所谓金刚石圆盘锯锯切法,是在经过平整的矿山表面铺设轨道,然后矿山荒料切石机主机部分通过主电机带动金刚石圆盘锯片高速旋转,利用变频调速,双轨道牵引控制自动进给,在轨道上切割,得到毛荒料。最后,再通过凿岩机、水锤、风钻等设备,把毛荒料修整成标准规格的荒料。

(双锯片圆盘锯)

  该方法最早出自福建省,借鉴了切割加工板材的原理,将金刚石刀具的高速旋转切割技术灵活的运用到野外石料开采上,具有高效、低耗、安全、环保、节能、成材率高等优点,对于矿体完整的中小规模机械化开采花岗石的矿山极其友好,是目前国内外开采效率最高、开采成本最低、荒料产量最大的石材矿山机械化开采方法。目前,国内大部分花岗石矿山都采用这种方法来进行矿山开采,也正在逐步被国外石材矿山所接受。

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