石材的开采工艺与设备

1、一.石材矿山类型 石材矿山类型有露天开采和地下开采。露天开采分为山坡露天开采、凹陷露天开采和井式开采。地下开采分为山洞型开采和井巷型开采。,1.露天开采: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，位于采场地表最低水平以上的称为山坡露天开采；位于采场地表最低水平以下的称为凹陷露天开采。,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,凹陷露天矿山,井式开采：实际上是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

2、多石材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。 国外许多井式开采矿山的深度超到50米，甚至达到80米或更深。,葡萄牙粉红大理石,意大利CARRARA,2.地下开采：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，分为巷道(山洞式)开采、峒室（井巷式）开采。,山洞式：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大理石矿山；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去。采用山洞式开采方式，将使开采作业变得更实际。,主要开采工艺

3、与凹陷露天型矿山开采类似,不同的是在正式开采之前,增加了一个矩形通道开拓工序,在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）,井巷式：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 巷道内部开掘的石材矿山。,二、石材矿床的开采流程,开采流程分为：剥离分离顶翻分割整形吊装运输清渣、排废 七个工序,1.剥离,2.分 离,气压顶推袋（一）,3.顶翻倒石,将气压顶推袋插入串珠绳锯切形成的12mm锯缝中，利用压缩空气，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。袋体由高强度高分子

4、橡胶材料制成，可反复伸缩使用。,气压顶推袋（二）,气压顶推袋（三）,4. 分割,5.整形,1.目的：将毛荒料修整成合符规范要求的荒料，以减少吊装、运输、加工中的多余工作量，降低成本。 例 花岗石荒料顶面经过固定式串珠锯整形修平处理,其平整度总误差在2cm之内,只经过人工修平处理的平整度总误差最多达到10cm,砂锯锯条完成”切入”阶段所需时间增加了近一倍的时间.,6、吊装运输,履带式起重机,缆索式起重机cable crane,起重小车在承载索上运行的一种桥架型起重机,牵引绞车,挪威蓝珍珠花岗石矿山直进沟式道路运输系统,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渣土场，是继续生

5、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、提高效益。按照装饰石材露天矿山技术规范的要求，装饰石材矿山矿石的综合回收率不得低于50%。,7.清渣排废,一.开采方法：劈裂法、爆破法、切割法、火烧法,三、 石材矿山的开采方法分类,a.凿眼劈裂法,人工打楔劈裂法 1.工具楔的种类与结构,a 扁平楔 ；b角锥楔 ；c复合楔,浅钻孔人工劈裂,操作方法：手持式凿岩机 在劈裂面上钻透的排孔，排孔间距与劈裂性好坏有关，最小甚至只有10-15cm 优缺点：工具简单、方法简便、成本低廉 劳动强度大、效率低、荒料成方性差、整形工作量大。,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

6、工劈裂开采解体分离体,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、深孔劈裂方式进行开采。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。,b.凿眼爆破法,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 方法分类：大致分成普通爆破、常规控制爆破和刻槽控制爆破。 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、 不安全因素多,导爆索控制爆破开采现场,c. 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 石或荒料 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， 生

7、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、 链式锯、盘式锯。,出现于19世纪末，用于大理石的开采，以石英砂为原料， 20世纪末已停止使用。,一.钢绳锯石机锯切法,二.金刚石绳锯锯切法 1.设备组成： （1）驱动装置 （2）金刚石绳 （3）工作立柱、 导向轮,钢丝绳上以弹簧、注塑、橡胶注封等方式固定金刚石串珠,（1）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，钻一水平孔和一垂直孔，使两孔贯通，并在同一切割面上。,（2）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

8、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.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设备联合开采；也可用于石材加工、荒料整形 4.优缺点 开采成本高，但锯切面平整，锯切面积大，荒料率高,三.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，节块之间全部用特殊聚氨酯注塑压封。,意大利BENETTI公司JB-990开采带锯垂直切割作业,适用于中等硬度以下大理

9、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8m，可进行高度8m开采台阶的开采。,四.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3.5m双锯片开采圆盘锯垂直锯切照片,五.火焰切岩机切割法,切割机理：用火焰喷射器的火焰烧灼岩石，形成切割面以分割岩石，只能垂直切割，切割沟损失较大，在有三个自由面的情况下，一般最多切割两个面，最好只切割一个面，另外两个面用爆破或劈楔法分离。 岩石中不同矿物热膨胀系数的差异，石英在573时由-石英变成-