石材的開(kāi)采工藝與設(shè)備

1、一一. .石材礦山類(lèi)型石材礦山類(lèi)型石材礦山類(lèi)型有石材礦山類(lèi)型有露天開(kāi)采露天開(kāi)采和和地下開(kāi)采地下開(kāi)采。露天開(kāi)露天開(kāi)采分為采分為山坡露天開(kāi)采山坡露天開(kāi)采、凹陷露天開(kāi)采凹陷露天開(kāi)采和和井式開(kāi)井式開(kāi)采采。地下開(kāi)采分為地下開(kāi)采分為山洞型開(kāi)采山洞型開(kāi)采和和井巷型開(kāi)采井巷型開(kāi)采。1.1.露天開(kāi)采露天開(kāi)采: :需先將石材礦體表面的覆蓋層和風(fēng)需先將石材礦體表面的覆蓋層和風(fēng)化層剝離后才能進(jìn)行開(kāi)采的石材礦山。從地面化層剝離后才能進(jìn)行開(kāi)采的石材礦山。從地面開(kāi)掘露天溝道、并開(kāi)創(chuàng)出開(kāi)采工作面，把荒料開(kāi)掘露天溝道、并開(kāi)創(chuàng)出開(kāi)采工作面，把荒料從工作面開(kāi)采出來(lái)。根據(jù)礦床埋藏的地形條件，從工作面開(kāi)采出來(lái)。根據(jù)礦床埋藏的地形條件，

2、位于采場(chǎng)地表最低水平以上的稱(chēng)為位于采場(chǎng)地表最低水平以上的稱(chēng)為山坡露天開(kāi)山坡露天開(kāi)采采；位于采場(chǎng)地表最低水平以下的稱(chēng)為；位于采場(chǎng)地表最低水平以下的稱(chēng)為凹陷露凹陷露天開(kāi)采天開(kāi)采。山坡露天開(kāi)采：基本上按照自上而下開(kāi)采順序的原則山坡露天開(kāi)采：基本上按照自上而下開(kāi)采順序的原則 山坡露天礦山山坡露天礦山凹陷露天開(kāi)采：基本上按照自上而下開(kāi)采順序的原則凹陷露天開(kāi)采：基本上按照自上而下開(kāi)采順序的原則 凹陷露天礦山凹陷露天礦山井式開(kāi)采：井式開(kāi)采：實(shí)際上是實(shí)際上是凹陷露天開(kāi)采的一個(gè)特例。凹陷露天開(kāi)采的一個(gè)特例。 隨著石材礦山開(kāi)采作業(yè)的不斷深入，有許多石材隨著石材礦山開(kāi)采作業(yè)的不斷深入，有許多石材礦山由山坡露天類(lèi)型，

3、逐漸演變成凹陷露天型類(lèi)型，礦山由山坡露天類(lèi)型，逐漸演變成凹陷露天型類(lèi)型，最終變成井式開(kāi)采。最終變成井式開(kāi)采。 國(guó)外許多井式開(kāi)采礦山的深度超到國(guó)外許多井式開(kāi)采礦山的深度超到50米，甚至米，甚至達(dá)到達(dá)到80米或更深。米或更深。葡萄牙粉紅大理石意大利CARRARA2.2.地下開(kāi)采地下開(kāi)采：需要從地表掘進(jìn)井巷到達(dá)礦體后：需要從地表掘進(jìn)井巷到達(dá)礦體后才能進(jìn)行開(kāi)采的石材礦山，分為才能進(jìn)行開(kāi)采的石材礦山，分為巷道巷道( (山洞式山洞式) )開(kāi)采開(kāi)采、峒室（井峒室（井巷巷式）開(kāi)采式）開(kāi)采。山洞式：山洞式：山形陡峭、剝離量大、開(kāi)采作業(yè)極度危山形陡峭、剝離量大、開(kāi)采作業(yè)極度危險(xiǎn)的山坡露天型礦山，如四川寶興縣的一些

4、大理險(xiǎn)的山坡露天型礦山，如四川寶興縣的一些大理石礦山；傾斜礦體的凹陷露天型礦山，隨著開(kāi)采石礦山；傾斜礦體的凹陷露天型礦山，隨著開(kāi)采深度的增加，需要?jiǎng)冸x很大厚度的覆蓋層，如北深度的增加，需要?jiǎng)冸x很大厚度的覆蓋層，如北京房山的漢白玉大理石礦山；隨著開(kāi)采深度的增京房山的漢白玉大理石礦山；隨著開(kāi)采深度的增加，一些井式大理石礦山的開(kāi)采也將無(wú)法繼續(xù)下加，一些井式大理石礦山的開(kāi)采也將無(wú)法繼續(xù)下去。采用山洞式開(kāi)采方式，將使開(kāi)采作業(yè)變得更去。采用山洞式開(kāi)采方式，將使開(kāi)采作業(yè)變得更實(shí)際。實(shí)際。 主要開(kāi)采工藝與凹陷露天型礦山開(kāi)采類(lèi)似主要開(kāi)采工藝與凹陷露天型礦山開(kāi)采類(lèi)似,不同的不同的是在正式開(kāi)采之前是在正式開(kāi)采之前,

5、增加了一個(gè)矩形通道開(kāi)拓工序增加了一個(gè)矩形通道開(kāi)拓工序,在在只有一個(gè)自由面的礦體上再開(kāi)拓出一個(gè)新的自由面只有一個(gè)自由面的礦體上再開(kāi)拓出一個(gè)新的自由面.1997年CARRARA大理石礦-4（洞采）洞采）井巷式：井巷式：利用其他工程、交通設(shè)施或礦山利用其他工程、交通設(shè)施或礦山 開(kāi)采項(xiàng)目遺留下的巷道，通過(guò)在開(kāi)采項(xiàng)目遺留下的巷道，通過(guò)在 巷道內(nèi)部開(kāi)掘的石材礦山。巷道內(nèi)部開(kāi)掘的石材礦山。 二、石材礦床的開(kāi)采流程二、石材礦床的開(kāi)采流程開(kāi)采流程分為：開(kāi)采流程分為：剝離剝離分離分離頂翻頂翻分分割割整形整形吊裝運(yùn)輸?shù)跹b運(yùn)輸清渣、排廢清渣、排廢 七七個(gè)工序個(gè)工序1.剝離2.2.分分離離氣壓頂推袋（一）3 3. .頂

6、頂翻翻倒倒石石將氣壓頂推袋插入串珠繩鋸切形將氣壓頂推袋插入串珠繩鋸切形成的成的12mm12mm鋸縫中，利用壓縮空氣，鋸縫中，利用壓縮空氣，對(duì)其充氣，袋體膨脹產(chǎn)生幾十噸對(duì)其充氣，袋體膨脹產(chǎn)生幾十噸的推力，利用杠桿原理推動(dòng)石料的推力，利用杠桿原理推動(dòng)石料位移或?qū)⑵浞?，以便后續(xù)工序位移或?qū)⑵浞?，以便后續(xù)工序?qū)κ线M(jìn)行解體，生產(chǎn)荒料。袋對(duì)石料進(jìn)行解體，生產(chǎn)荒料。袋體由高強(qiáng)度高分子橡膠材料制成，體由高強(qiáng)度高分子橡膠材料制成，可反復(fù)伸縮使用?？煞磸?fù)伸縮使用。 氣壓頂推袋（二）氣壓頂推袋（三）4. 4. 分分割割5.5.整形整形1.1.目的目的：將毛荒料修整成合符規(guī)范要求的荒料，以減：將毛荒料修整成合符

7、規(guī)范要求的荒料，以減少吊裝、運(yùn)輸、加工中的多余工作量，降低成本。少吊裝、運(yùn)輸、加工中的多余工作量，降低成本。 例例 花崗石荒料頂面經(jīng)過(guò)固定式串珠鋸整形修平處花崗石荒料頂面經(jīng)過(guò)固定式串珠鋸整形修平處理理, ,其平整度總誤差在其平整度總誤差在2cm2cm之內(nèi)之內(nèi), ,只經(jīng)過(guò)人工修平處理的只經(jīng)過(guò)人工修平處理的平整度總誤差最多達(dá)到平整度總誤差最多達(dá)到10cm,10cm,砂鋸鋸條完成砂鋸鋸條完成”切入切入”階階段所需時(shí)間增加了近一倍的時(shí)間段所需時(shí)間增加了近一倍的時(shí)間. .6、吊裝運(yùn)輸、吊裝運(yùn)輸履帶式起重機(jī)履帶式起重機(jī)纜索式起重機(jī)纜索式起重機(jī)cable cranecable crane起重小車(chē)在承載索上運(yùn)

8、行的一種橋架型起重機(jī)起重小車(chē)在承載索上運(yùn)行的一種橋架型起重機(jī)牽引絞車(chē)牽引絞車(chē)挪威Larvik礦山 石材礦山建設(shè)前必須考慮建設(shè)一個(gè)容量足夠的石材礦山建設(shè)前必須考慮建設(shè)一個(gè)容量足夠的渣土場(chǎng)，是繼續(xù)生產(chǎn)和安全生產(chǎn)的必要準(zhǔn)備。渣土場(chǎng)，是繼續(xù)生產(chǎn)和安全生產(chǎn)的必要準(zhǔn)備。 注意保護(hù)資源、保護(hù)環(huán)境、綜合利用、提高效注意保護(hù)資源、保護(hù)環(huán)境、綜合利用、提高效益。按照益。按照裝飾石材露天礦山技術(shù)規(guī)范裝飾石材露天礦山技術(shù)規(guī)范的要求，的要求，裝飾石材礦山礦石的綜合回收率不得低于裝飾石材礦山礦石的綜合回收率不得低于50%50%。7.7.清渣排廢清渣排廢一一. .開(kāi)采方法：劈裂法、爆破法、切割法、火燒開(kāi)采方法：劈裂法、爆破

9、法、切割法、火燒法法 三、三、 石材礦山的開(kāi)采方法分類(lèi)石材礦山的開(kāi)采方法分類(lèi)a.a.鑿眼劈裂法鑿眼劈裂法人工打楔劈裂法人工打楔劈裂法 1.1.工具工具楔的種類(lèi)與結(jié)構(gòu)楔的種類(lèi)與結(jié)構(gòu) a 扁平楔 ；b角錐楔 ；c復(fù)合楔淺鉆孔人工劈裂淺鉆孔人工劈裂 操作方法：手操作方法：手持式鑿巖機(jī)持式鑿巖機(jī)在劈裂面上鉆在劈裂面上鉆透的排孔，排透的排孔，排孔間距與劈裂孔間距與劈裂性好壞有關(guān)，性好壞有關(guān)，最小甚至只有最小甚至只有10-15cm10-15cm優(yōu)缺點(diǎn)：工具優(yōu)缺點(diǎn)：工具簡(jiǎn)單、方法簡(jiǎn)簡(jiǎn)單、方法簡(jiǎn)便、成本低廉便、成本低廉 勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、荒料效率低、荒料成方性差、整成方性差、整形工作量大。形工作

10、量大。人工劈裂法解體大塊花崗石石料 人工劈裂法整形花崗石荒料深孔人工劈裂開(kāi)采解體分離體深孔人工劈裂開(kāi)采解體分離體 液壓劈裂機(jī)劈裂法液壓劈裂機(jī)劈裂法原理與人工劈裂相同，通常指采用液壓劈裂器、深孔原理與人工劈裂相同，通常指采用液壓劈裂器、深孔劈裂方式進(jìn)行開(kāi)采。劈裂方式進(jìn)行開(kāi)采。與人工打楔法相比，確保排孔劈與人工打楔法相比，確保排孔劈裂的一致性，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，也提高了效率。裂的一致性，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，也提高了效率。b.b.鑿眼爆破法鑿眼爆破法 適用條件：各類(lèi)天然裂隙少的巖石適用條件：各類(lèi)天然裂隙少的巖石 用輕微爆破從巖體分離出大塊石材用輕微爆破從巖體分離出大塊石材 方法分類(lèi)：大致分成方法分類(lèi)：大致

11、分成普通爆破、常規(guī)控制爆破和刻槽普通爆破、常規(guī)控制爆破和刻槽控制爆破。控制爆破。優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單、效率高、適用性強(qiáng)、成本低優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單、效率高、適用性強(qiáng)、成本低缺點(diǎn)：成方性差、荒料率低、降低石材強(qiáng)度、缺點(diǎn)：成方性差、荒料率低、降低石材強(qiáng)度、 不安全因素多不安全因素多導(dǎo)爆索控制爆破開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng) c. c. 機(jī)械切割法機(jī)械切割法概念：借助機(jī)械設(shè)備按所需荒料規(guī)格直接從巖體上分離塊概念：借助機(jī)械設(shè)備按所需荒料規(guī)格直接從巖體上分離塊 石或荒料石或荒料 優(yōu)點(diǎn)：對(duì)礦體、荒料無(wú)損傷，切割面平整、優(yōu)點(diǎn)：對(duì)礦體、荒料無(wú)損傷，切割面平整、 不需整形，荒料率高，塊度大，勞動(dòng)強(qiáng)度低，不需整形，荒料率高，塊度大，勞動(dòng)強(qiáng)度低，

12、 生產(chǎn)效率高。工藝、技術(shù)、設(shè)備先進(jìn)。生產(chǎn)效率高。工藝、技術(shù)、設(shè)備先進(jìn)。 常用設(shè)備：鑿巖機(jī)、鋼繩鋸石機(jī)、金剛石繩鋸、常用設(shè)備：鑿巖機(jī)、鋼繩鋸石機(jī)、金剛石繩鋸、 鏈?zhǔn)戒彙⒈P(pán)式鋸。鏈?zhǔn)戒?、盤(pán)式鋸。出現(xiàn)于出現(xiàn)于1919世紀(jì)末，用于大理石的開(kāi)采，以石英砂為原料，世紀(jì)末，用于大理石的開(kāi)采，以石英砂為原料，2020世紀(jì)末已停止使用。世紀(jì)末已停止使用。一一. .鋼繩鋸石機(jī)鋸切法鋼繩鋸石機(jī)鋸切法二二. .金剛石繩鋸鋸切法金剛石繩鋸鋸切法 1.1.設(shè)備組成：設(shè)備組成： （1 1）驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)裝置 （2 2）金剛石繩金剛石繩 （3 3）工作立柱、工作立柱、 導(dǎo)向輪導(dǎo)向輪 鋼絲繩上以彈簧、注塑、橡膠注封等方式固定金剛

13、石串珠 （1 1）環(huán)式牽引切割法）環(huán)式牽引切割法當(dāng)?shù)V體有兩個(gè)或以上的自由面時(shí)，沿設(shè)計(jì)的鋸切面，鉆一水當(dāng)?shù)V體有兩個(gè)或以上的自由面時(shí)，沿設(shè)計(jì)的鋸切面，鉆一水平孔和一垂直孔，使兩孔貫通，并在同一切割面上。平孔和一垂直孔，使兩孔貫通，并在同一切割面上。（2 2）壓繩切割法）壓繩切割法 當(dāng)?shù)V體的自由面少于兩個(gè)時(shí)，在臺(tái)階的工作面上鉆孔，利用多當(dāng)?shù)V體的自由面少于兩個(gè)時(shí)，在臺(tái)階的工作面上鉆孔，利用多用鉆機(jī)或切割立柱裝上壓繩輪，置于孔中，金剛砂繩繞過(guò)壓線(xiàn)輪用鉆機(jī)或切割立柱裝上壓繩輪，置于孔中，金剛砂繩繞過(guò)壓線(xiàn)輪與鋸機(jī)的驅(qū)動(dòng)輪構(gòu)成閉合回路工作。與鋸機(jī)的驅(qū)動(dòng)輪構(gòu)成閉合回路工作。金剛石繩鋸牽引切割金剛石繩鋸牽引切割3

14、.3.金剛石繩鋸適用條件金剛石繩鋸適用條件 可用于大理石、花崗石的全鋸切開(kāi)采或與其他可用于大理石、花崗石的全鋸切開(kāi)采或與其他設(shè)備聯(lián)合開(kāi)采；也可用于石材加工、荒料整形設(shè)備聯(lián)合開(kāi)采；也可用于石材加工、荒料整形 4.4.優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)開(kāi)采成本高，但鋸切面平整，鋸切面積大，荒料開(kāi)采成本高，但鋸切面平整，鋸切面積大，荒料率高率高三三. .臂式鋸石機(jī)鋸切法臂式鋸石機(jī)鋸切法 根據(jù)切割刀具分為：1）將硬質(zhì)合金或金剛石節(jié)塊切割刃固定安裝在切割臂傳動(dòng)鏈上組成硬質(zhì)合金切割鏈或金剛石切割鏈；2）鑲有金剛石切割節(jié)塊的聚氨酯注塑切割帶。金剛石切割帶的主體是穿在6根并排布置的航空用不銹鋼鋼絲繩上的矩形金剛石節(jié)塊，節(jié)塊之間全部

15、用特殊聚氨酯注塑壓封。意大利意大利BENETTIBENETTI公司公司JB-990JB-990開(kāi)采帶鋸垂直切割作業(yè)開(kāi)采帶鋸垂直切割作業(yè)適用于中等硬度以下大理石、石灰?guī)r和石灰華等軟質(zhì)石材的開(kāi)采。 可進(jìn)行礦體垂直、水平面的切割，而且在同一安裝位置，可快速靈活地進(jìn)行垂直水平切割位置的轉(zhuǎn)換。 目前大型鏈臂鋸最大垂直切割深度可達(dá)8米，水平最長(zhǎng)切割深度可達(dá)4.8米,鏈條寬度一般為33.5mm.開(kāi)采帶鋸的最大切割深度可達(dá)4.8米，鋸縫寬度一般為38mm.目前臂式鋸機(jī)垂直切割的最大深度已經(jīng)達(dá)到目前臂式鋸機(jī)垂直切割的最大深度已經(jīng)達(dá)到8m8m，可進(jìn)行高，可進(jìn)行高度度8m8m開(kāi)采臺(tái)階的開(kāi)采開(kāi)采臺(tái)階的開(kāi)采。 四四.

16、.盤(pán)式鋸石機(jī)鋸切法盤(pán)式鋸石機(jī)鋸切法 直徑4.2m的鋸片可開(kāi)采高度達(dá)到1.9m開(kāi)采時(shí)圓盤(pán)鋸的主機(jī)和鋸片是移動(dòng)的。開(kāi)采圓鋸片使用的鋸片直徑是1600-4200mm，通常為2片或3片為1組使用。直徑直徑3.5m3.5m雙鋸片開(kāi)采圓盤(pán)鋸垂直鋸切照片雙鋸片開(kāi)采圓盤(pán)鋸垂直鋸切照片 五五. .火焰切巖機(jī)切割法火焰切巖機(jī)切割法切割機(jī)理：切割機(jī)理：用火焰噴射器的火用火焰噴射器的火焰燒灼巖石，形成切割面以分焰燒灼巖石，形成切割面以分割巖石，只能垂直切割，切割割巖石，只能垂直切割，切割溝損失較大，在有三個(gè)自由面溝損失較大，在有三個(gè)自由面的情況下，一般最多切割兩個(gè)的情況下，一般最多切割兩個(gè)面，最好只切割一個(gè)面，另外面，最好只切割一個(gè)面，另外兩個(gè)面用爆破或劈楔法分離。兩個(gè)面用爆破或劈楔法分離。 巖石中不同礦物熱膨脹系巖石中不同礦物熱膨脹系數(shù)的差異，