大理石锯切开采技术研究

摘 要：本文探讨了大理石锯切开采的一些技术方法，分析了其在国内外的应用，结合笔者的学习研究心得，对其进行了总结提炼，相信对从事相关工作的同行能有所裨益。

关键词：大理石 开采 锯切

中图分类号：TU564 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（a）-0118-01

我国大理石矿山锯切开采起步较晚，于60年代末由意大利引进第一台单列式钢索锯石机，首先在杭州大理石矿应用，70年代开始在国内一些矿山相继使用，80年代又引进了组合式钢索锯石机、串珠式金刚石绳锯石机、链臂式锯石机及相配套的石材专用设备。但是，我国大理石锯切开采技术发展缓慢。目前，国内大部分矿山开采技术落后、开采设备原始，一般采用凿岩排孔爆裂法，矿山也未经过专门规划设计，开采顺序大多为原始的单水平高台段开采，形成不了规模，造成矿山资源严重破坏、开采荒料率低、经济效益差。更有甚者，采用大爆破的方法野蛮开采，荒料率不足5%，资源破坏触目惊心。据资料显示，我国采用锯切开采的矿山不多，主要有杭州大理石矿、宜兴大理石矿、辽宁丹东大理石矿、江苏赣榆大理石矿、深圳宝安横岗大理石矿、福建将乐大理石矿、广西贺州大理石矿、云南贡山大理石、湖北华龙公司大悟大理石矿等。

1 钢索绳锯石机与凿岩排孔爆裂联合开采法

钢索绳锯石是借助于无极绳的螺旋状绳槽，带动水和砂粒，使砂粒与岩石发生摩擦，形成切口，从而达到锯断岩石的目的。钢索绳锯石机分为单列式和组合式二种，其中单列式为第一代产品，锯切效率仅1 m2/h，已淘汰；组合式是更新产品，锯切效率2～3 m2/h，国内仍在使用，如杭州大理石矿、宜兴大理石矿等，但该设备在意大利于八十年代已淘汰，取而代之的是串珠绳锯、链臂式锯石机和金刚石带锯。淘汰的主要原因，一是锯切效率低，仅为串珠锯的1/3～1/5；二是钢索绳长度超过l000 m，需要的工作场地大；三是需架设切割立柱、工作立柱，并需开挖切割槽，工作时需石英砂作切割介质，开采及辅助工作烦琐。

宜兴大理石矿是我国使用钢索绳锯石机最成功的矿山之一，目前矿山生产能力1万耐/年。该矿于1972年由苏州非金属矿工业设计研究院规划设计，为一山坡露天矿，采用自上而下分层开采，同时开采三、四个工作面，工作面一般长50～l00 m。目前该矿采用小台级开采，台级高度2～3 m（台级高度5m更为合理）。分离条状块石时，水平方向采用钢索绳锯石机切割，切割深度2～3 m；垂直方向采用手持式凿岩机打水平排孔，孔间距25～30 cm，导爆索爆破。

开采工艺为：分离—一次解体—翻倒—二次解体—整形—拖移—吊装—清渣。

2 金刚石串珠绳锯石机开采

金刚石串珠绳锯石机于70年代在意大利首先使用，它的出现被称为“大理石矿山的开采革命”，目前已在世界各地广泛使用，是开采大理石的主要开采设备。串珠锯工作原理：将金刚石串珠装在无级钢绳上，由驱动轮引出，经过导向轮穿入两个相互垂直且贯通的钻孔，再经过另一导向轮回到驱动轮，形成无级串珠式金刚石绳。无级钢索绳的张力靠机体位移来实现。在驱动轮驱动下高速运动，靠镶有金刚石的串珠对岩石施加一定的压力并进行循环锯切。在锯切的同时，向锯缝注入充足的水，起到冷却金刚石串珠和排屑作用。该设备的优点很多，一是锯切效率高，达到5～13 m2/h；二是体积小、重量轻，仅1吨多，安装移动方便；三是操作方便，辅助工作量少。我国在80年代引进多台串珠绳锯，但多数没有被很好地利用。其主要原因，一是大理石矿没有采用自上而下分台阶开采的方法，而是单水平高台阶推进法，无法有效地使用串珠绳锯；二是矿山基建剥离工作不到位，没有形成足够宽的开采平台供串珠绳锯工作，三是对设备的性能掌握不够，使用操作不当。国内目前尚没有单独使用串珠绳锯或串珠绳锯本身的问题。

3 链臂式锯石机（金刚石带锯）与串珠锯联合开采法

链臂式锯石机是国外大理石开采中普遍采用的设备，金刚石带锯是链臂式锯石机的更新产品，在美国的一些大理石矿使用，切割效率5～16 m2/h，有代替链臂式锯石机的趋势。这两种设备结构和功能类似，只是切割刀具不同，用于露天开采的均为行走式。其工作原理：由电动机经减速器机械带动切盘的切割链或金刚石切割带，切链（带）上装有形状各异的切割头，通过切割头切割岩体。切盘随着机体逐渐后移，切链（带）转动与移动使其上的切割头紧压岩石，并不断切割岩石而形成切缝。在切割过程中需不断加水，用于冷却切割链（带）和切割头链式（金刚石带）锯石机的主要优点是：锯切效率高，约为普通钢索锯的5倍以下，切割平稳；可进行垂直和水平方向的切割，无需开挖切割堑沟和套穿绳索等辅助作业，与串珠绳锯配合使用效果最佳。其缺点是：设备相对笨重（4～6t），需在轨道上运行，因而不大灵活，辅助工作量大；切割深度一般为2 m，目前已锯深超过3 m的锯石机，与串珠绳锯相配合，可解决分离条状块石体积过小的问题。另外.锯切过程中，需大量的冷却水，约8～10 L/min。

开采工艺如图1所示。

分离：金刚石带锯分离水平面，串珠锯分离垂直面。首先在工作面铺设轨道，安装带式锯石机，经过检查后方可切割，锯切长度一般大于30 m，锯切深1.7～2.0 m，锯缝40 mm。为了配合串珠锯工作，必须首先在设计的位置用液压钻机打垂直孔，然后将串珠绳穿过钻孔，镶入导向轮、驱动轮，形成无级绳，便可进行垂直面的锯切。锯切过程中，必须加足够的水来冷却切割头。翻倒：用气压包配合液压顶石机将已分离的大块石顶翻在铺有碎石的工作面上，等待解体。解体：以串珠锯将大块石锯切成毛荒料。整形：以荒料整形机将毛荒料切割成规格荒料。拖移：用推土机将荒料推移到桅杆吊作业范围内。吊装：采用20 t桅杆吊将荒料吊装至荒料堆场或运输车外运。清渣：用装载机将废石铲装人废石车或直接排入土场。

4 结语

先进的开采设备需要大量的投资，某些大理石矿开采荒料六面均锯切而成，不用任何爆破手段（除剥离分化层外），这种开采方法较适宜名贵且大型的大理石矿山。但是，这种开采方法对于品种一般的大理石矿山来说，由于矿山投资较大，开采成本高，从经济角度上来看是不适宜的，我们认为用串珠绳锯结合排孔爆裂法开采是比较合算的方法。

参考文献

[1]李田泽，王振环，杨越强，等.立柱式矿山切石机的研制[J].矿山机械，2012（10）.

[2]张岚，任福君，孟庆鑫，等.国内金刚石绳锯[J].佳木斯大学学报（自然科学版），2004（1）.