ruida 
2020-11-04 
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史上最全石材的開采工藝與設備（2019）
供大家學習參考
【石材礦山的類型與組成要素】
【礦床開拓與開拓運輸方法】
【石材礦床的開采工藝】
【石材礦山的開采方法分類】
【石材礦山的類型與組成要素】
一、石材礦山類型
石材礦山類型有露天開采和地下開采。露天開采分為山坡露天開采、凹陷露天開采和井式開采。地下開采分為山洞型開采和井巷型開采。
1、露天開采：
需先將石材礦體表面的覆蓋層和風化層剝離后才能進行開采的石材礦山。從地面開掘露天溝道、并開創出開采工作面，把荒料從工作面開采出來。根據礦床埋藏的地形條件，位于采場地表最低水平以上的稱為山坡露天開采；位于采場地表最低水平以下的稱為凹陷露天開采。
山坡露天開采：
基本上按照自上而下開采順序的原則
山坡露天礦山
凹陷露天開采：
基本上按照自上而下開采順序的原則
凹陷露天礦山
井式開采：
實際上是凹陷露天開采的一個特例。隨著石材礦山開采作業的不斷深入，有許多石材礦山由山坡露天類型，逐漸演變成凹陷露天型類型，最終變成井式開采。國外許多井式開采礦山的深度超到50米，甚至達到80米或更深。
葡萄牙粉紅大理石
意大利CARRARA
2、地下開采：
需要從地表掘進井巷到達礦體后才能進行開采的石材礦山，分為巷道(山洞式)開采、峒室（井巷式）開采。
山洞式：
山形陡峭、剝離量大、開采作業極度危險的山坡露天型礦山，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，隨著開采深度的增加，需要剝離很大厚度的覆蓋層，如北京房山的漢白玉大理石礦山；隨著開采深度的增加，一些井式大理石礦山的開采也將無法繼續下去。采用山洞式開采方式，將使開采作業變得更實際。
主要開采工藝與凹陷露天型礦山開采類似,不同的是在正式開采之前,增加了一個矩形通道開拓工序,在只有一個自由面的礦體上再開拓出一個新的自由面。
1997年CARRARA大理石礦-4（洞采）
井巷式：
利用其他工程、交通設施或礦山開采項目遺留下的巷道，通過在巷道內部開掘的石材礦山。
二、露天采場組成要素
1－工作平臺
2－安全平臺
3－清掃平臺
4－運輸溝道
α、β－最終幫坡角
GF－露天采場的下部最終畀線
H－露天采場最終開采深度
AB－露天采場的上部最終境界線
ABGHF－露天采場的最終境界
1、臺階：露天開采石材時，通常把被開的礦體劃分成一定厚度的水平分層，自上而下逐層開采。當有兩個或兩個以上的水平分層同時開采時，上、下分層之間需保持一定的超前距離。在開采過程中和開采終了時在空間形成臺階狀。這些臺階狀的工作面稱為臺階。臺階是石材露天采場的基本構成要素，也是進行獨立開采荒料作業的單元體。
2、工作平臺：各臺階的水平部分
3、安全平臺：采場邊界為了保證下部生產平臺的安全和邊幫的穩定性而保留的。
4、清掃平臺：每隔個2-3個安全平臺設一清掃平臺
5、運輸溝道：地面與各水平分層之間的運輸道路
【礦床開拓與開拓運輸方法】
一、礦床開拓（運輸系統）
1、概念：
是連接礦山內部各工作臺階到荒料堆場或外部運輸系統以及廢石堆場的運輸通道，并起到及時準備新的開采水平的各種坑道工程。建立起連接石材采. 場與運輸地面的運輸系統的工程。
2、任務：
（1）將開采下的荒料外運或送到荒料堆場
（2）將廢石渣土運送到廢石堆場
（3）將工具、材料、設備、人員運進或運出工作面。
挪威藍珍珠花崗石礦山直進溝式道路運輸系統
挪威Larvik礦山
二、開拓運輸方法
1、公路開拓，單一汽車運輸
適用條件：地形簡單、（彎道少、半徑大）、采場高差小、范圍大、便于公路展線，荒料規格大，運輸量大，公路基建工程量小。
2、斜坡卷揚臺車運輸開拓適用條件
地形復雜、高差較大（20o～40o），礦區范圍不大，公路展線有困難的山坡或凹陷礦區運送塊度較小的荒料，且廢石渣土量較少的礦山。斜坡卷揚臺車一般設在開采境界之外。采場內需借助其他運輸方式將荒料裝上臺車。
3、固定桅桿吊與汽車運輸聯合開拓適用條件
采場高差大、范圍小、地形復雜，公路展線困難、廢石、渣土較少的礦山。桅桿吊通常位于采場的邊緣。吊裝范圍外荒料由牽引絞車或裝載機等運至桅桿吊吊裝范圍內，再由桅桿吊吊運至運輸平臺的汽車上
4、架空索道運輸開拓
利用繩索式起重機一次性完成裝載、起重、運輸、裝車作業。
適用條件：地形復雜、陡峭、高差大、溝谷深、公路開拓困難，且投資大的規模較小、荒料塊度不大的石材礦山。
5、明溜槽運輸開拓適用條件
地形復雜，高差大、坡陡（大于40o），基建資金短缺。
6、聯合開拓
【石材礦床的開采工藝】
開采工藝分為七個工序：
剝離——分離——頂翻——分割——整形——吊裝運輸——清渣、排廢
一、剝離
1、基本概念
（1）剝離范圍：開采范圍內所有不符合加工與使用要求的部分；
（2）外剝離：礦床開采前對可采礦體表面及周邊的不符合加工與使用要求部分的剝離，使之露出可供開采的部分；
（3）內剝離：對礦體內部由于節理、裂隙、脈巖的存在而不能成為荒料部分的剝離。
（4）剝采比：剝離掉的土石方量與開采出的荒料體積之比。
（5）荒料率：在一定的開采范圍內采出的荒料體積與該范圍內原礦體積之比稱為荒料率。
2、基本原則：采剝并舉，剝離先行
3、要求：不影響礦體的完整性和成塊性
蝴蝶綠（十三）
二、分離——石材開采的主體工藝
1、概念：從礦體中分離出體積為荒料若干倍的條狀塊石。
2、要求：
（1）不損傷礦體和礦石——采取保護措施
（2）條狀塊石的規格尺寸應等于荒料規格尺寸的整數倍加上分割荒料所需的加工量。
（3）根據礦體的自然條件而定，充分利用天然裂隙和層理。
（4）根據開采設備的技術性能而定，充分發揮設備的作用，提高效率，降低成本。
條狀塊石的寬度一般為開采臺階的高度，長度為開采臺階的一部分
三、頂翻——倒石
1、目的：便于按所需規格分割成荒料。
2、方法：牽引絞車、裝載機、頂石機、水壓包、氣壓包。
3、要點：使用保護措施，防止翻倒時使條石斷裂。
金剛石串珠鋸開采其鋸縫寬度只有12mm，當石料全部從礦體上分離鋸切后，想直接通過12mm的鋸縫，從礦體上將重量達幾百噸的石料移動或翻倒是非常困難。
目前國內石材礦山，一般采用在母體礦體上鉆鑿一個25×25×50cm的石槽，放置液壓頂石機將分離石料頂動位移的方法，鑿槽后的礦體完整性受到破壞，影響到后面礦體的出材率。
氣壓頂推袋新型技術：
將氣壓頂推袋插入串珠繩鋸切形成的12mm鋸縫中，利用壓縮空氣，對其充氣，袋體膨脹產生幾十噸的推力，利用杠桿原理推動石料位移或將其翻倒，以便后續工序對石料進行解體，生產荒料。袋體由高強度高分子橡膠材料制成，可反復伸縮使用。
氣壓頂推袋（一）
氣壓頂推袋（二）
氣壓頂推袋（三）
四、分割
在翻倒的條狀塊石上按所需荒料的規格將條狀塊石分割成毛荒料或荒料的工序作業。
荒料（quarry stone）：具有一定規格 、無裂的長方體或正方體，可滿足飾面板材 加工要求的塊石。
毛荒料：外形基本符合荒料的規格要求，但表面不平整，有大于3的正誤差，有待整形的塊石。
計量荒料：荒料在驗貨后的實際計量體積。為荒料扣除因尺寸偏差而形成的超方量后的實際有效體積。
方法：鑿眼劈裂、鋸切、機械鉆孔分割、控制爆破…
1、目的：
將毛荒料修整成合符規范要求的荒料，以減少吊裝、運輸、加工中的多余工作量，降低成本。
例：花崗石荒料頂面經過固定式串珠鋸整形修平處理,其平整度總誤差在2cm之內,只經過人工修平處理的平整度總誤差最多達到10cm,砂鋸鋸條完成”切入”階段所需時間增加了近一倍的時間。
2、方法：打楔劈裂、鋸切
按整形方法將荒料分為兩類：
a.鋸面荒料（SS）：六個面都是用鋸切方法整形的荒料。
b.劈面荒料（CS）：有一面或數面是用劈鑿方法整形的荒料
3、整形設備：
大直徑圓盤鋸、鏈臂型整形機、金剛石帶鋸整形機、串珠鋸整形
六、吊裝運輸
1、桅桿式起重機（桅桿吊）
起重能力大、服務范圍廣、適應能力強、操作方便設備價格高、安裝或位移工作量大、提升速度慢。50噸的最大起吊重量意味著可以吊起18立方米體積的荒料。
2、汽車（輪式）起重機
需要安裝固定支腳，對道路適應性差、輪胎損耗大、起重能力不大、靈活性強、通用性強。
3、履帶式起重機
可直接進行吊裝，不需要安裝固定支腳，對道路適應性強、起重能力較大、靈活性較強。
履帶式起重機
4、前端裝載機：
多用途礦山設備，可用于鏟裝、剝離、吊裝、牽引、清掃工作臺階、撬石等作業。
5、履帶式挖掘機：
同上,前端是裝載裝置，后端為挖掘裝置
6、龍門式起重機gantry crane
水平橋架設置在兩條支腿上構成門架形狀的一種橋架型起重機。
龍門式起重機
7、纜索式起重機cable crane
起重小車在承載索上運行的一種橋架型起重機
8、牽引絞車
（1）礦山多用途設備可用于：
①斜坡卷揚臺車的牽引動力
②牽拉荒料到起重設備的工作范圍內
③擴縫倒石
④起重設備的動力
（2）作業方式：
通過配置不同滑輪來完成各種拖運作業。
七、清渣排廢
石材礦山建設前必須考慮建設一個容量足夠的渣土場，是繼續生產和安全生產的必要準備。注意保護資源、保護環境、綜合利用、提高效益。按照《裝飾石材露天礦山技術規范》的要求，裝飾石材礦山礦石的綜合回收率不得低于50%。
【石材礦山的開采方法分類】
一、開采方法：
劈裂法、爆破法、切割法、火燒法…
二、開采方法選用依據：
1、礦床的地質條件：節理產狀、發育程度、礦體形態…
礦體厚度大有利于機械化開采，薄的宜采用手工開采
裂隙節理發育且不規則的宜選用鑿眼劈裂法
2、巖石類型
如不含石英的玄武巖、輝長巖不能采用火焰切割巖石的抗壓強度約為抗張強度的30倍，為抗剪強度的10倍。采用劈裂楔對巖石產生擠壓張力，使巖石破裂，尤其適合水平節理裂隙發育的礦床。
3、礦山規模：
4、所需荒料規格：
5、自然地理條件：
6、環保要求：
7、技術經濟指標：
8、產量、效率、效益：
鑿眼劈裂法
一、劈裂機理和適用條件
1、巖石的抗張強度相對較小。
2、應用了“劈”的原理，對巖石產生較大的張力,巖石受力后產生破裂。
3、打楔時力的作用時間短、速度快，楔子受到的動能大。
適用條件：
1、適用于具有近水平裂隙的巖石
2、花崗石的抗張強度小于大理石，因此在花崗石開采中更適用
3、巖石是各向異性體，在不同方向上抗張強度各不相同，所以楔孔的參數在不同方向上亦不相同。
二、人工打楔劈裂法
1、工具——楔的種類與結構
a—扁平楔 ；b—角錐楔 ；c—復合楔
2、操作方法：手持式鑿巖機
淺孔人工打楔劈裂和深孔（在劈裂面上鉆透的排孔）人工打楔劈裂，排孔間距與劈裂性好壞有關，最小甚至只有10-15cm
3、優缺點：工具簡單、方法簡便、成本低廉
勞動強度大、效率低、荒料成方性差、整形工作量大。開采花崗巖時，每立方米礦巖總量的巖石，一般需要鉆鑿10米的孔，按30%的荒料率計算，開采每立方米成品荒料，需鉆鑿30-40米的孔。
淺鉆孔人工劈裂
人工劈裂法解體大塊花崗石石料
三、液壓劈裂機劈裂法
原理與人工劈裂相同，通常指采用液壓劈裂器、深孔劈裂方式進行開采。與人工打楔法相比，確保排孔劈裂的一致性，降低了勞動強度，也提高了效率。
作業時在巖石上按照預裂方向用鑿巖機鉆鑿出放置液壓復合劈裂楔的鉆孔，將液壓復合劈裂楔放置在孔中，連接劈裂楔與液壓泵站，高壓油液通過油管傳送到液壓劈裂頭，液壓劈裂楔在高壓油液作用下向孔內兩壁產生擠壓張力，巖石受力后產生破裂。
鑿眼爆破法
適用條件：各類天然裂隙少的巖石，用輕微爆破從巖體分離出大塊石材
方法分類：大致分成普通爆破、常規控制爆破和刻槽控制爆破。
優點：操作簡單、效率高、適用性強、成本低
缺點：成方性差、荒料率低、降低石材強度、不安全因素多
一、普通爆破法
1、藥劑：黑火藥
2、爆破參數：
孔徑：30～40mm
孔距：水平孔距：1～1.5m；
垂直孔距：0.8～1.2m
孔深：水平孔深：分離塊寬度的45～60%
垂直孔深：分離塊高度的60～80%
藥量：炮孔深度的20～25%
起爆：雷管或電雷管
注意：防止爆破力過分集中的措施：
分段裝藥、炮孔口不宜填塞過緊
二、控制爆破
1、概念：
控制爆破法是一種經過精確設計，采用不同的藥物和點火方式進行的爆破，使得既能達到預期的效果又能將爆破所產生的危害性控制在規定的允許范圍之內，這種對爆破效果和爆破的危害進行雙重控制的爆破，稱為控制爆破。
2、藥劑：
黑火藥、導爆索、2號巖石炸藥、爆裂管、金屬燃燒劑、靜態膨脹劑
（1）導爆索：
是以單質烈性炸藥黑索金或泰安為藥芯，其外形象導火索，稍細，顏色多為紅色。國內導爆索裝藥量為12～14g／m，爆速6500～6800m／s，可用火雷管或電雷管引爆，炮孔間距20～40 ；安放導爆索的內鉆孔介質可為空氣或水。
（2）金屬燃燒劑（高能燃燒劑）：
使金屬氧化劑與金屬還原劑發生反應產生高溫膨脹氣體，在膨脹氣壓和熱效應的共同作用下爆裂巖石。
2Al+3MnO2=Al2O3+3Mn+221千卡（或+9.52×105J）
常用的氧化劑：MnO2、CuO、Fe3O3…
常用的還原劑：Al、Mg、Fe+Mg…
（3）靜態膨脹劑：
氧化鈣和無機鹽以及有機添加劑組成，加水后發生反應體積膨脹產生的張力。
CaO+H2O——Ca（OH）2+15.5千卡，同時體積膨脹3倍，產生的膨脹應力約為30～50Mpa（巖石的抗張強度約為5～12MPa）。
概念：借助機械設備按所需荒料規格直接從巖體上分離塊 石或荒料
優點：對礦體、荒料無損傷，切割面平整、不需整形，荒料率高，塊度大，勞動強度低，生產效率高。工藝、技術、設備先進。
常用設備：鑿巖機、鋼繩鋸石機、金剛石繩鋸、鏈式鋸、盤式鋸。
一、鋼繩鋸石機鋸切法
出現于19世紀末，用于大理石的開采，以石英砂為原料，20世紀末已停止使用。
二、金剛石繩鋸鋸切法
1、設備組成：
（1）驅動裝置
（2）金剛石繩
（3）工作立柱、導向輪
固定金剛石串珠
2、工作方法：
（1）環式牽引切割法
當礦體有兩個或以上的自由面時，沿設計的鋸切面，鉆一水平孔和一垂直孔，使兩孔貫通，并在同一切割面上。
（2）壓繩切割法
當礦體的自由面少于兩個時，在臺階的工作面上鉆孔，利用多用鉆機或切割立柱裝上壓繩輪，置于孔中，金剛砂繩繞過壓線輪與鋸機的驅動輪構成閉合回路工作。
金剛石繩鋸牽引切割
聯系：郭總 13125495966
網址：www.zbbangzhi.com.cn
地址遼寧省大連市甘井子區夏泊路陸安檢測站對面瑞達機械
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