石材的开采工艺与设备

1、一一. .石材矿山类型石材矿山类型石材矿山类型有石材矿山类型有露天开采露天开采和和地下开采地下开采。露天开露天开采分为采分为山坡露天开采山坡露天开采、凹陷露天开采凹陷露天开采和和井式开井式开采采。地下开采分为地下开采分为山洞型开采山洞型开采和和井巷型开采井巷型开采。1.1.露天开采露天开采: :需先将石材矿体表面的覆盖层和风需先将石材矿体表面的覆盖层和风化层剥离后才能进行开采的石材矿山。从地面化层剥离后才能进行开采的石材矿山。从地面开掘露天沟道、并开创出开采工作面，把荒料开掘露天沟道、并开创出开采工作面，把荒料从工作面开采出来。根据矿床埋藏的地形条件，从工作面开采出来。根据矿床埋藏的地形条件，

2、位于采场地表最低水平以上的称为位于采场地表最低水平以上的称为山坡露天开山坡露天开采采；位于采场地表最低水平以下的称为；位于采场地表最低水平以下的称为凹陷露凹陷露天开采天开采。山坡露天开采：基本上按照自上而下开采顺序的原则山坡露天开采：基本上按照自上而下开采顺序的原则 山坡露天矿山山坡露天矿山凹陷露天开采：基本上按照自上而下开采顺序的原则凹陷露天开采：基本上按照自上而下开采顺序的原则 凹陷露天矿山凹陷露天矿山井式开采：井式开采：实际上是实际上是凹陷露天开采的一个特例。凹陷露天开采的一个特例。 随着石材矿山开采作业的不断深入，有许多石材随着石材矿山开采作业的不断深入，有许多石材矿山由山坡露天类型，

3、逐渐演变成凹陷露天型类型，矿山由山坡露天类型，逐渐演变成凹陷露天型类型，最终变成井式开采。最终变成井式开采。 国外许多井式开采矿山的深度超到国外许多井式开采矿山的深度超到50米，甚至米，甚至达到达到80米或更深。米或更深。葡萄牙粉红大理石意大利CARRARA2.2.地下开采地下开采：需要从地表掘进井巷到达矿体后：需要从地表掘进井巷到达矿体后才能进行开采的石材矿山，分为才能进行开采的石材矿山，分为巷道巷道( (山洞式山洞式) )开采开采、峒室（井峒室（井巷巷式）开采式）开采。山洞式：山洞式：山形陡峭、剥离量大、开采作业极度危山形陡峭、剥离量大、开采作业极度危险的山坡露天型矿山，如四川宝兴县的一些

4、大理险的山坡露天型矿山，如四川宝兴县的一些大理石矿山；倾斜矿体的凹陷露天型矿山，随着开采石矿山；倾斜矿体的凹陷露天型矿山，随着开采深度的增加，需要剥离很大厚度的覆盖层，如北深度的增加，需要剥离很大厚度的覆盖层，如北京房山的汉白玉大理石矿山；随着开采深度的增京房山的汉白玉大理石矿山；随着开采深度的增加，一些井式大理石矿山的开采也将无法继续下加，一些井式大理石矿山的开采也将无法继续下去。采用山洞式开采方式，将使开采作业变得更去。采用山洞式开采方式，将使开采作业变得更实际。实际。 主要开采工艺与凹陷露天型矿山开采类似主要开采工艺与凹陷露天型矿山开采类似,不同的不同的是在正式开采之前是在正式开采之前,

5、增加了一个矩形通道开拓工序增加了一个矩形通道开拓工序,在在只有一个自由面的矿体上再开拓出一个新的自由面只有一个自由面的矿体上再开拓出一个新的自由面.1997年CARRARA大理石矿-4（洞采）洞采）井巷式：井巷式：利用其他工程、交通设施或矿山利用其他工程、交通设施或矿山 开采项目遗留下的巷道，通过在开采项目遗留下的巷道，通过在 巷道内部开掘的石材矿山。巷道内部开掘的石材矿山。 二、石材矿床的开采流程二、石材矿床的开采流程开采流程分为：开采流程分为：剥离剥离分离分离顶翻顶翻分分割割整形整形吊装运输吊装运输清渣、排废清渣、排废 七七个工序个工序1.剥离2.2.分分离离气压顶推袋（一）3 3. .顶

6、顶翻翻倒倒石石将气压顶推袋插入串珠绳锯切形将气压顶推袋插入串珠绳锯切形成的成的12mm12mm锯缝中，利用压缩空气，锯缝中，利用压缩空气，对其充气，袋体膨胀产生几十吨对其充气，袋体膨胀产生几十吨的推力，利用杠杆原理推动石料的推力，利用杠杆原理推动石料位移或将其翻倒，以便后续工序位移或将其翻倒，以便后续工序对石料进行解体，生产荒料。袋对石料进行解体，生产荒料。袋体由高强度高分子橡胶材料制成，体由高强度高分子橡胶材料制成，可反复伸缩使用。可反复伸缩使用。 气压顶推袋（二）气压顶推袋（三）4. 4. 分分割割5.5.整形整形1.1.目的目的：将毛荒料修整成合符规范要求的荒料，以减：将毛荒料修整成合符

7、规范要求的荒料，以减少吊装、运输、加工中的多余工作量，降低成本。少吊装、运输、加工中的多余工作量，降低成本。 例例 花岗石荒料顶面经过固定式串珠锯整形修平处花岗石荒料顶面经过固定式串珠锯整形修平处理理, ,其平整度总误差在其平整度总误差在2cm2cm之内之内, ,只经过人工修平处理的只经过人工修平处理的平整度总误差最多达到平整度总误差最多达到10cm,10cm,砂锯锯条完成砂锯锯条完成”切入切入”阶阶段所需时间增加了近一倍的时间段所需时间增加了近一倍的时间. .6、吊装运输、吊装运输履带式起重机履带式起重机缆索式起重机缆索式起重机cable cranecable crane起重小车在承载索上运

8、行的一种桥架型起重机起重小车在承载索上运行的一种桥架型起重机牵引绞车牵引绞车挪威Larvik矿山 石材矿山建设前必须考虑建设一个容量足够的石材矿山建设前必须考虑建设一个容量足够的渣土场，是继续生产和安全生产的必要准备。渣土场，是继续生产和安全生产的必要准备。 注意保护资源、保护环境、综合利用、提高效注意保护资源、保护环境、综合利用、提高效益。按照益。按照装饰石材露天矿山技术规范装饰石材露天矿山技术规范的要求，的要求，装饰石材矿山矿石的综合回收率不得低于装饰石材矿山矿石的综合回收率不得低于50%50%。7.7.清渣排废清渣排废一一. .开采方法：劈裂法、爆破法、切割法、火烧开采方法：劈裂法、爆破

9、法、切割法、火烧法法 三、三、 石材矿山的开采方法分类石材矿山的开采方法分类a.a.凿眼劈裂法凿眼劈裂法人工人工打楔劈裂法打楔劈裂法 1.1.工具工具楔的种类与结构楔的种类与结构 a 扁平楔 ；b角锥楔 ；c复合楔浅钻孔人工劈裂浅钻孔人工劈裂 操作方法：手操作方法：手持式凿岩机持式凿岩机在劈裂面上钻在劈裂面上钻透的排孔，排透的排孔，排孔间距与劈裂孔间距与劈裂性好坏有关，性好坏有关，最小甚至只有最小甚至只有10-15cm10-15cm优缺点：工具优缺点：工具简单、方法简简单、方法简便、成本低廉便、成本低廉 劳动强度大、劳动强度大、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。人工劈裂法解体大块花岗石石料 人工劈裂法整形花岗石荒料深孔人工劈裂开采解体分离体深孔人工劈裂开采解体分离体 液压劈裂机劈裂法液压劈裂机劈裂法原理与人工劈裂相同，通常指采用液压劈裂器、深孔原理与人工劈裂相同，通常指采用液压劈裂器、深孔劈裂方式进行开采。劈裂方式进行开采。与人工打楔法相比，确保排孔劈与人工打楔法相比，确保排孔劈裂的一致性，降低了劳动强度，也提高了效率。裂的一致性，降低了劳动强度，也提高了效率。b.b.凿眼爆破法凿眼爆破法 适用条件：各类天然裂隙少的岩石适用条件：各类天然裂隙少的岩石 用轻微爆破从岩体分离出大块石材用轻微爆破从岩体分离出大块石材 方法分类：大致分成方法分类：大致

11、分成普通爆破、常规控制爆破和刻槽普通爆破、常规控制爆破和刻槽控制爆破。控制爆破。优点：操作简单、效率高、适用性强、成本低优点：操作简单、效率高、适用性强、成本低缺点：成方性差、荒料率低、降低石材强度、缺点：成方性差、荒料率低、降低石材强度、 不安全因素多不安全因素多导爆索控制爆破开采现场 c. c. 机械切割法机械切割法概念：借助机械设备按所需荒料规格直接从岩体上分离块概念：借助机械设备按所需荒料规格直接从岩体上分离块 石或荒料石或荒料 优点：对矿体、荒料无损伤，切割面平整、优点：对矿体、荒料无损伤，切割面平整、 不需整形，荒料率高，块度大，劳动强度低，不需整形，荒料率高，块度大，劳动强度低，

12、 生产效率高。工艺、技术、设备先进。生产效率高。工艺、技术、设备先进。 常用设备：凿岩机、钢绳锯石机、金刚石绳锯、常用设备：凿岩机、钢绳锯石机、金刚石绳锯、 链式锯、盘式锯。链式锯、盘式锯。出现于出现于1919世纪末，用于大理石的开采，以石英砂为原料，世纪末，用于大理石的开采，以石英砂为原料，2020世纪末已停止使用。世纪末已停止使用。一一. .钢绳锯石机锯切法钢绳锯石机锯切法二二. .金刚石绳锯锯切法金刚石绳锯锯切法 1.1.设备组成：设备组成： （1 1）驱动装置驱动装置 （2 2）金刚石绳金刚石绳 （3 3）工作立柱、工作立柱、 导向轮导向轮 钢丝绳上以弹簧、注塑、橡胶注封等方式固定金刚

13、石串珠 （1 1）环式牵引切割法）环式牵引切割法当矿体有两个或以上的自由面时，沿设计的锯切面，钻一水当矿体有两个或以上的自由面时，沿设计的锯切面，钻一水平孔和一垂直孔，使两孔贯通，并在同一切割面上。平孔和一垂直孔，使两孔贯通，并在同一切割面上。（2 2）压绳切割法）压绳切割法 当矿体的自由面少于两个时，在台阶的工作面上钻孔，利用多当矿体的自由面少于两个时，在台阶的工作面上钻孔，利用多用钻机或切割立柱装上压绳轮，置于孔中，金刚砂绳绕过压线轮用钻机或切割立柱装上压绳轮，置于孔中，金刚砂绳绕过压线轮与锯机的驱动轮构成闭合回路工作。与锯机的驱动轮构成闭合回路工作。金刚石绳锯牵引切割金刚石绳锯牵引切割3

14、.3.金刚石绳锯适用条件金刚石绳锯适用条件 可用于大理石、花岗石的全锯切开采或与其他可用于大理石、花岗石的全锯切开采或与其他设备联合开采；也可用于石材加工、荒料整形设备联合开采；也可用于石材加工、荒料整形 4.4.优缺点优缺点开采成本高，但锯切面平整，锯切面积大，荒料开采成本高，但锯切面平整，锯切面积大，荒料率高率高三三. .臂式锯石机锯切法臂式锯石机锯切法 根据切割刀具分为：1）将硬质合金或金刚石节块切割刃固定安装在切割臂传动链上组成硬质合金切割链或金刚石切割链；2）镶有金刚石切割节块的聚氨酯注塑切割带。金刚石切割带的主体是穿在6根并排布置的航空用不锈钢钢丝绳上的矩形金刚石节块，节块之间全部

15、用特殊聚氨酯注塑压封。意大利意大利BENETTIBENETTI公司公司JB-990JB-990开采带锯垂直切割作业开采带锯垂直切割作业适用于中等硬度以下大理石、石灰岩和石灰华等软质石材的开采。 可进行矿体垂直、水平面的切割，而且在同一安装位置，可快速灵活地进行垂直水平切割位置的转换。 目前大型链臂锯最大垂直切割深度可达8米，水平最长切割深度可达4.8米,链条宽度一般为33.5mm.开采带锯的最大切割深度可达4.8米，锯缝宽度一般为38mm.目前臂式锯机垂直切割的最大深度已经达到目前臂式锯机垂直切割的最大深度已经达到8m8m，可进行高，可进行高度度8m8m开采台阶的开采开采台阶的开采。 四四.

16、.盘式锯石机锯切法盘式锯石机锯切法 直径4.2m的锯片可开采高度达到1.9m开采时圆盘锯的主机和锯片是移动的。开采圆锯片使用的锯片直径是1600-4200mm，通常为2片或3片为1组使用。直径直径3.5m3.5m双锯片开采圆盘锯垂直锯切照片双锯片开采圆盘锯垂直锯切照片 五五. .火焰切岩机切割法火焰切岩机切割法切割机理：切割机理：用火焰喷射器的火用火焰喷射器的火焰烧灼岩石，形成切割面以分焰烧灼岩石，形成切割面以分割岩石，只能垂直切割，切割割岩石，只能垂直切割，切割沟损失较大，在有三个自由面沟损失较大，在有三个自由面的情况下，一般最多切割两个的情况下，一般最多切割两个面，最好只切割一个面，另外面，最好只切割一个面，另外两个面用爆破或劈楔法分离。两个面用爆破或劈楔法分离。 岩石中不同矿物热膨胀系岩石中不同矿物热膨胀系数的差异，