大理石鋸切開采技術研究

摘 要：本文探討了大理石鋸切開采的一些技術方法，分析了其在國內外的應用，結合筆者的學習研究心得，對其進行了總結提煉，相信對從事相關工作的同行能有所裨益。

關鍵詞：大理石 開采 鋸切

中圖分類號：TU564 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（a）-0118-01

我國大理石礦山鋸切開采起步較晚，于60年代末由意大利引進第一臺單列式鋼索鋸石機，首先在杭州大理石礦應用，70年代開始在國內一些礦山相繼使用，80年代又引進了組合式鋼索鋸石機、串珠式金剛石繩鋸石機、鏈臂式鋸石機及相配套的石材專用設備。但是，我國大理石鋸切開采技術發展緩慢。目前，國內大部分礦山開采技術落后、開采設備原始，一般采用鑿巖排孔爆裂法，礦山也未經過專門規劃設計，開采順序大多為原始的單水平高臺段開采，形成不了規模，造成礦山資源嚴重破壞、開采荒料率低、經濟效益差。更有甚者，采用大爆破的方法野蠻開采，荒料率不足5%，資源破壞觸目驚心。據資料顯示，我國采用鋸切開采的礦山不多，主要有杭州大理石礦、宜興大理石礦、遼寧丹東大理石礦、江蘇贛榆大理石礦、深圳寶安橫崗大理石礦、福建將樂大理石礦、廣西賀州大理石礦、云南貢山大理石、湖北華龍公司大悟大理石礦等。

1 鋼索繩鋸石機與鑿巖排孔爆裂聯合開采法

鋼索繩鋸石是借助于無極繩的螺旋狀繩槽，帶動水和砂粒，使砂粒與巖石發生摩擦，形成切口，從而達到鋸斷巖石的目的。鋼索繩鋸石機分為單列式和組合式二種，其中單列式為第一代產品，鋸切效率僅1 m2/h，已淘汰；組合式是更新產品，鋸切效率2～3 m2/h，國內仍在使用，如杭州大理石礦、宜興大理石礦等，但該設備在意大利于八十年代已淘汰，取而代之的是串珠繩鋸、鏈臂式鋸石機和金剛石帶鋸。淘汰的主要原因，一是鋸切效率低，僅為串珠鋸的1/3～1/5；二是鋼索繩長度超過l000 m，需要的工作場地大；三是需架設切割立柱、工作立柱，并需開挖切割槽，工作時需石英砂作切割介質，開采及輔助工作煩瑣。

宜興大理石礦是我國使用鋼索繩鋸石機最成功的礦山之一，目前礦山生產能力1萬耐/年。該礦于1972年由蘇州非金屬礦工業設計研究院規劃設計，為一山坡露天礦，采用自上而下分層開采，同時開采三、四個工作面，工作面一般長50～l00 m。目前該礦采用小臺級開采，臺級高度2～3 m（臺級高度5m更為合理）。分離條狀塊石時，水平方向采用鋼索繩鋸石機切割，切割深度2～3 m；垂直方向采用手持式鑿巖機打水平排孔，孔間距25～30 cm，導爆索爆破。

開采工藝為：分離—一次解體—翻倒—二次解體—整形—拖移—吊裝—清渣。

2 金剛石串珠繩鋸石機開采

金剛石串珠繩鋸石機于70年代在意大利首先使用，它的出現被稱為“大理石礦山的開采革命”，目前已在世界各地廣泛使用，是開采大理石的主要開采設備。串珠鋸工作原理：將金剛石串珠裝在無級鋼繩上，由驅動輪引出，經過導向輪穿入兩個相互垂直且貫通的鉆孔，再經過另一導向輪回到驅動輪，形成無級串珠式金剛石繩。無級鋼索繩的張力靠機體位移來實現。在驅動輪驅動下高速運動，靠鑲有金剛石的串珠對巖石施加一定的壓力并進行循環鋸切。在鋸切的同時，向鋸縫注入充足的水，起到冷卻金剛石串珠和排屑作用。該設備的優點很多，一是鋸切效率高，達到5～13 m2/h；二是體積小、重量輕，僅1噸多，安裝移動方便；三是操作方便，輔助工作量少。我國在80年代引進多臺串珠繩鋸，但多數沒有被很好地利用。其主要原因，一是大理石礦沒有采用自上而下分臺階開采的方法，而是單水平高臺階推進法，無法有效地使用串珠繩鋸；二是礦山基建剝離工作不到位，沒有形成足夠寬的開采平臺供串珠繩鋸工作，三是對設備的性能掌握不夠，使用操作不當。國內目前尚沒有單獨使用串珠繩鋸或串珠繩鋸本身的問題。

3 鏈臂式鋸石機（金剛石帶鋸）與串珠鋸聯合開采法

鏈臂式鋸石機是國外大理石開采中普遍采用的設備，金剛石帶鋸是鏈臂式鋸石機的更新產品，在美國的一些大理石礦使用，切割效率5～16 m2/h，有代替鏈臂式鋸石機的趨勢。這兩種設備結構和功能類似，只是切割刀具不同，用于露天開采的均為行走式。其工作原理：由電動機經減速器機械帶動切盤的切割鏈或金剛石切割帶，切鏈（帶）上裝有形狀各異的切割頭，通過切割頭切割巖體。切盤隨著機體逐漸后移，切鏈（帶）轉動與移動使其上的切割頭緊壓巖石，并不斷切割巖石而形成切縫。在切割過程中需不斷加水，用于冷卻切割鏈（帶）和切割頭鏈式（金剛石帶）鋸石機的主要優點是：鋸切效率高，約為普通鋼索鋸的5倍以下，切割平穩；可進行垂直和水平方向的切割，無需開挖切割塹溝和套穿繩索等輔助作業，與串珠繩鋸配合使用效果最佳。其缺點是：設備相對笨重（4～6t），需在軌道上運行，因而不大靈活，輔助工作量大；切割深度一般為2 m，目前已鋸深超過3 m的鋸石機，與串珠繩鋸相配合，可解決分離條狀塊石體積過小的問題。另外.鋸切過程中，需大量的冷卻水，約8～10 L/min。

開采工藝如圖1所示。

分離：金剛石帶鋸分離水平面，串珠鋸分離垂直面。首先在工作面鋪設軌道，安裝帶式鋸石機，經過檢查后方可切割，鋸切長度一般大于30 m，鋸切深1.7～2.0 m，鋸縫40 mm。為了配合串珠鋸工作，必須首先在設計的位置用液壓鉆機打垂直孔，然后將串珠繩穿過鉆孔，鑲入導向輪、驅動輪，形成無級繩，便可進行垂直面的鋸切。鋸切過程中，必須加足夠的水來冷卻切割頭。翻倒：用氣壓包配合液壓頂石機將已分離的大塊石頂翻在鋪有碎石的工作面上，等待解體。解體：以串珠鋸將大塊石鋸切成毛荒料。整形：以荒料整形機將毛荒料切割成規格荒料。拖移：用推土機將荒料推移到桅桿吊作業范圍內。吊裝：采用20 t桅桿吊將荒料吊裝至荒料堆場或運輸車外運。清渣：用裝載機將廢石鏟裝人廢石車或直接排入土場。

4 結語

先進的開采設備需要大量的投資，某些大理石礦開采荒料六面均鋸切而成，不用任何爆破手段（除剝離分化層外），這種開采方法較適宜名貴且大型的大理石礦山。但是，這種開采方法對于品種一般的大理石礦山來說，由于礦山投資較大，開采成本高，從經濟角度上來看是不適宜的，我們認為用串珠繩鋸結合排孔爆裂法開采是比較合算的方法。

參考文獻

[1]李田澤，王振環，楊越強，等.立柱式礦山切石機的研制[J].礦山機械，2012（10）.

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