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淺談石材礦山開采方法

圖一西班牙礦山開采（擁擠、雜亂，隱患大）

天然石材的開采、加工、貿(mào)易、使用是人類一項(xiàng)古老的活動(dòng)，它貫穿于整個(gè)人類文明史。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，由于中國(guó)等新興國(guó)家的崛起，建筑裝飾石材業(yè)發(fā)展迅猛。

據(jù)世界建筑裝飾協(xié)會(huì)預(yù)計(jì)，到2025年世界天然石材年消費(fèi)量將達(dá)40億平方，大理石占40%，花崗石占50%，其余是砂巖、板巖、玄武巖、石灰石、瑪瑙石等。中國(guó)改革開放三十年，國(guó)民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，對(duì)天然石材的需求越來越大，已成為世界最重要的石材產(chǎn)銷國(guó)。

旺盛的需求刺激了全球石材業(yè)的發(fā)展，以意大利、西班牙為代表的傳統(tǒng)石材生產(chǎn)大國(guó)，由于受資源枯竭的限制和環(huán)保壓力，生產(chǎn)量逐年下降；土耳其、巴西、伊朗、印度、埃及等國(guó)，在天然石材的開采方面成長(zhǎng)迅速。

世界石材生產(chǎn)加工中心，正從歐洲轉(zhuǎn)移到亞洲的中國(guó)。國(guó)內(nèi)近代石材開采加工以湖北大花綠石材礦山采用意大利繩鋸機(jī)為標(biāo)志，通過引進(jìn)、學(xué)習(xí)、模仿、創(chuàng)新、升華、達(dá)到領(lǐng)先。

中國(guó)創(chuàng)造、制造的石材設(shè)備暢銷全世界，以經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、高效享譽(yù)全球。中國(guó)石材的開采技術(shù)、安全、環(huán)保及生產(chǎn)規(guī)模、已經(jīng)青出于藍(lán)而勝于藍(lán)，領(lǐng)先西方傳統(tǒng)石材大國(guó)。

圖二意大利高陡大雪花白礦山開采

石材礦山的開采與其它礦種開采存在著本質(zhì)的差別，前者以采出大塊荒料（在某種意義上講塊度越大越好）為目的；而其它礦種均以采出有效的礦物（原則上越小越好）為目的。因此，飾面石材礦的開采模式是與眾不同的。

礦山的開采要綜合分析礦體的長(zhǎng)度、寬度、埋深、產(chǎn)狀及其圍巖條件，因地制宜、因礦而異。根據(jù)礦體的形態(tài)，礦層、礦脈、礦柱、礦株的走向，每個(gè)礦山條件不一樣，品種不一樣、產(chǎn)狀不一樣，開采方法和配套開采設(shè)備不一樣。

采用傳統(tǒng)開采方法與現(xiàn)代工藝相結(jié)合，達(dá)到最適合的開采方法。

本文就常見方法與大家分享實(shí)際經(jīng)驗(yàn)與心得，旨在歸納總結(jié)各種相通的礦山開采方法，起到拋磚引玉，共謀發(fā)展的目的。

后續(xù)會(huì)在石材礦山開采設(shè)計(jì)、石材礦山礦區(qū)劃界經(jīng)驗(yàn)、石材礦山資源評(píng)估、石材礦山荒料開采技術(shù)、繩鋸機(jī)切割方法、石材開采鉆孔設(shè)備與技巧、石材礦山資源綜合利用等方面做一些分享，也請(qǐng)大家多多賜教。

石材礦山的分類有多種方法，從開采角度來分為低臺(tái)階2米左右（礦山鋸），中臺(tái)階4米左右（鏈臂鋸），高臺(tái)階6-8米（繩鋸機(jī)）；

山坡露天開采、平地露天坑采、硐采三大類；

山坡露天開采要注意山頂往下開采與半山坡開采區(qū)別，后者設(shè)計(jì)預(yù)留安全平臺(tái)和清掃平臺(tái)。

開采工作面寬度不少于 20m，長(zhǎng)度大于 30m，遵循“自上而下臺(tái)階式開采”的原則，逐步形成多臺(tái)階、多工作面的開采局面；

石材開采工藝流程：剝離→分離→解體→整形→裝運(yùn)→清渣及排廢，共六道工序。

由于新技術(shù)、新設(shè)備的大量使用，傳統(tǒng)意義上的大理巖、花崗巖、沙巖、板巖開采方法已經(jīng)沒有了明顯界限，能夠高效率、低成本、高效益開采出荒料就是最好方法。

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1、傳統(tǒng)開采方法

傳統(tǒng)方法主要是人工開采，非常適用于劈裂性好、礦體完整或者分層明顯的礦山。配合火燒鑿巖、人工鉆鑿排孔劈裂，結(jié)合導(dǎo)爆索控制爆破、膨脹劑靜態(tài)爆破、二氧化碳爆破等開采石材的方法。

火燒鑿巖開采法主要用于花崗巖開采，為了使分離體與礦體的分離更加容易和可靠，采取使用火焰切割機(jī)將分離體與礦體的一個(gè)連接面切割分離的火燒切割工序，目前使用較少，基本上用串珠繩切割替代。

圖三膨脹劑開采中國(guó)黑大理石

圖四劈裂法開采蒙古雪花白大理石

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2、金剛石串珠鋸全鋸切開采

礦體分離、分離體解體、荒料整形全部由串珠鋸切割完成，只要開采成本可以接受，金剛石串珠鋸全鋸切是目前機(jī)械化開采的最好方法。適用于各種花紋特點(diǎn)，尤其是裂隙比較發(fā)育的大理石礦山。

采用金剛石串珠鋸分離切割分三個(gè)連接面；使用專用氣袋或者水袋，將分離體頂離礦體，然后在挖掘機(jī)、裝載機(jī)的協(xié)助下，將分離體翻倒；使用串珠鋸對(duì)分離體進(jìn)行解體鋸切，并對(duì)荒料進(jìn)行整形切割。

為降低開采成本，在合適的條件下，也可以采用鑿巖機(jī)排孔鑿巖、或大直徑圓盤鋸機(jī)等設(shè)備對(duì)荒料進(jìn)行整形處理；

圖五青海繩鋸機(jī)高臺(tái)階開采皇室灰大理石

圖六 新疆繩鋸機(jī)高臺(tái)階開采絲綢白大理石

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3、圓盤鋸人工鑿巖組合法開采

最早在福建省使用的這種花崗巖開采方法，是直接采用圓盤鋸式荒料切石機(jī)在礦體進(jìn)行垂直面切割，水平面采用人工打楔劈裂分離的半機(jī)械式開采方法，效率高、成本低，不足之處是礦口平整度差，資源浪費(fèi)較大。

圖七 新疆黃金鉆花崗巖開采

圖八 湖南芝麻灰花崗巖開采

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4、圓盤鋸串珠鋸組合法開采

為了節(jié)約資源，將金剛石串珠鋸切割石料水平底面代替人工鑿巖打楔劈裂分離石料水平面，形成另外一種全鋸切開采花崗巖的方法。

使用串珠鋸鋸切石料水平底面，替代人工打楔劈裂分離，這種方法推廣到大理石開采，非常適用于礦體完整、少裂隙或節(jié)理簡(jiǎn)單、花色均勻并變化小的大理石礦山的開采，湖北咸豐、新疆鄯善、湖南懷化等地礦山大獲成功。

采用圓盤鋸在分離體上按照荒料的規(guī)格，切割條石或標(biāo)準(zhǔn)尺寸將分離體鋸切，金剛石串珠鋸分離切割水平底面，形成荒料。

圖九 新疆金絲銀灰大理石開采

圖十 湖北麻城花崗巖開采

圖十一 湖北恩施米黃大理石開采

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5、臺(tái)架鑿巖機(jī)串珠鋸開采法

臺(tái)架鑿巖機(jī)串珠鋸開采法是替代人工操作手持式鑿巖機(jī)、火焰切割機(jī)，開采花崗石的先進(jìn)開采方法，在西班牙、南非、巴西和印度等花崗石荒料生產(chǎn)大國(guó)，已經(jīng)成為機(jī)械化開采花崗石的基本方法。

圖十二 貴州米黃大理石開采

圖十三 花崗巖卡拉麥利金開采

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6、串珠鋸與臂式鋸高臺(tái)階開采大理石

通常臂式鋸?fù)瓿砷L(zhǎng)條塊石與礦體連接面切割難度較大的鋸切分離，串珠鋸?fù)瓿砷L(zhǎng)條塊石與礦體另外兩個(gè)面鋸切分離，翻倒后的塊石由串珠鋸或鏈臂鋸?fù)瓿煞纸夂驼巍?/span>

對(duì)于裂隙比較發(fā)育的礦體，或者沒有足夠臨空面的礦體，這種開采方法具有開采效率和荒料率都比較高的特點(diǎn)，適用于各種花紋，尤其是要求產(chǎn)量大、平臺(tái)平整度高的大型大理石礦山開采。

臂式鋸采用黃油潤(rùn)滑冷卻，適合高海拔、寒冷、干旱地區(qū)使用。近來有石材設(shè)備廠家研發(fā)的帶鋸，采用水冷，效率更高，有希望帶來新的開采方式變革。

圖十四 青海云霧灰大理石開采

圖十五 湖南張家界米黃大理石開采

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7、臂式鋸與串珠鋸組合硐采（地下開采）

硐采的探討與研究開始很早，從90年代起，甘肅酒泉深啡網(wǎng)、陜西漢中的漢白玉、江蘇宜興米黃都做過嘗試，隨著盲切與臂式鋸的使用，取得突破性進(jìn)展。

在湖南郴州、四川雅安、陜西安康、廣東陽(yáng)山大理石礦山硐采工藝趨于成熟。基本掌握了地下大理石礦山開采的工藝方法，但有些大理石礦山地質(zhì)勘探工作、礦體顏色變化、裂隙發(fā)育程度、礦體產(chǎn)狀都不清楚就盲目實(shí)施開采，有相當(dāng)大的安全風(fēng)險(xiǎn)。

目前中國(guó)建材協(xié)會(huì)在硐采（地下開采）技術(shù)規(guī)范、礦體應(yīng)力（地壓）監(jiān)測(cè)和安全錨固系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，正在編寫國(guó)家行業(yè)規(guī)范。

圖十六 漢中白大理石開采

圖十七 酒泉深啡網(wǎng)大理石開采

湖南郴州大理石開采

圖十九 四川雅安大理石開采

選擇石材礦山的開采方式，不論選擇一種或者選擇多種方式組合，原則是提高開采荒料率、降低開采成本、最大限度地利用資源。隨著科技的進(jìn)步，石材礦山開采工藝方法及技術(shù)實(shí)踐的不斷深入，開采技術(shù)、安全生產(chǎn)水平將會(huì)不斷提高，未來石材礦山的趨勢(shì)將是高效、綠色、智能，在石材礦山開發(fā)建設(shè)的道路上，我們依然任重而道遠(yuǎn)，需要持續(xù)的學(xué)習(xí)和提升。

作者：劉高峰

劉高峰，中國(guó)石材協(xié)會(huì)華大石材礦山研究院第一期畢業(yè)。擁有20多年的石材資源開發(fā)利用、石材開采和礦山管理、石材加工、石材工程、各種復(fù)雜地形高海拔，坑采、硐采制定最合適開拓方式與開采工藝，結(jié)合先進(jìn)機(jī)器設(shè)備，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。