石材矿山开采技术详解.PDF

工程技术 石材矿山开采技术详解 韩艳 成 中国冶金地质总局三局 山西太原0 3 0 0 0 2 花 岗岩 的矿 山开采的基本要求和特点 ，在于从矿体 中采 出满足 一 定规格要求且无裂隙的完整块石荒料。开采工作面的布置 ． 开拓运输方式的选择 ，要充分考虑矿体的层理 节理 ．裂 隙，尽量 避免 它们对开采的不利影响 ，确保大块荒料的采出。 一 、花岗岩矿山开采一般分为以下几个步骤 1 ．开拓运输和装载 开拓运输的任务是开辟矿山工业场区到采场内各工作台阶之间的 运输通路及到废石场的运输通路。 花岗岩露天矿常用开拓运输方式有 1 J 公路开拓汽车运输， 这种方式灵活机动． 能充分发挥装载设 备的效率。 2 J 无淘开拓桅杆起重机吊运． 这种方法无需开掘从地表至开采 台阶的运输沟道，而直接由桅杆起重机装入运输设备。 2 ．荒料开采大致分 以下几工序 ； 1 盖层剥离 是将盖在矿石之上的浮土和非矿岩层剥去，以利 于矿石开采的一道工序。 2 分离 是使条形块石与矿层原岩分离的第二道工序 。限于现 有开采规模和生产方式 ． 矿山采荒基本 上是采用人工凿眼劈裂和控 制爆破两种方法 。 3 顶翻 是将条状块石翻倒 ，以利将其切割分 离。顶翻的工具 有 多种如手动千斤顶，液压 顶石机 、推移气包和牵引法等 。 4 解体分割； 是将条状块石按所需的规模分割毛荒料或荒料。 解体分割的方法与分离方法大致相似， 主要使用的是人工打楔、凿 眼劈裂和控制爆破等方法 。 5 吊装载是将加工成形的荒料运装至运输工具的工序。矿山目 前多使用桅杆 吊，也有少数采矿点使用汽车 吊、装载机和履带 吊等。 6 清碴 是将不成荒料的碎石运离荒料加工场的工序。 、花岗岩荒料的整形 整形是将分割后的荒料毛坯， 通过一定的加工形成符合规模的成 品荒料。目前矿山中使用的方法主要是手工锤打和錾凿等简易方法， 无机械作业。 这里着重向大家介绍一种快速裂石的方法静态裂石。 静态裂石属于一种无噪音振动的安全裂石法 是通过在被裂石 体如岩石或 砼上钻 L ，灌注裂石剂即水化膨胀性物质 ． 利用其 产生的膨胀力进行裂石。常用的裂石剂是以生石灰为主的成分． 加 入 少量铝硅酸钙或铁铝酸盐配成 ．使用时加入 水拌成料浆 ．灌入被 裂石体的钻子 L 中。但用这样的料浆灌浆时，由于水化反应剧烈， 快 速发热， 形成大量水蒸气．往往引起喷浆。延迟料浆的水化速度虽 对防止喷浆有效，但裂石时间长 从灌浆到裂石一般需要 1 6 2 4 小时。静态裂石还有一种方法是将裂石粉剂制成药片状取代料浆 直接填入钻孔中， 注水， 这虽可防止水蒸气散失， 但水蒸气易残留 在空隙中．吸收水化膨胀力， 使高裂石力减弱。因此．针对这些问 题 ． 国外一 公司提 出了一种不喷浆 ， 3 0分钟内快速裂石的高效静态 裂石剂及其 裂石法 。 1 高效静态裂石剂及其裂石法 1 裂石剂主要由 1 O ％一2 0 ％ 最佳 1 6 ％高铝水泥、2 ％一 6 ％ 最佳 4 ％ C a O H j 2和 8 0 9 4o C a 0组成的水化膨胀性粉构成。为 调节 C a O反应速度和有充分的操作时间 还需添加 0 ． 5 ％--3 ％反 应调节剂即 C a 封 闭剂。 2 使 用前 ， 将裂石剂的混合粉料压 成快料 ． 再粗碎成粒径为 1 1 0 m m的粒料。装入透水性材料尼龙或聚丙烯袋中．包装成柱状 料袋 ．供裂石使 用。 3 裂石方法是将料袋预先用水处理，使其含有生石灰水化量 4 O ％一7 O ％的水 填入钻 L 中 进行部分水化 ， 待被裂石体快开裂 时 ，再注入 剩余部分的水 ．进行二次水化 ，直到裂石操作结束。 使用表明 ．采用上述流程 的裂石法 在钻 L 中先注入裂 石剂 中 生石灰理论水化量 4 0 ％一7 O ％的水，生石灰快速进行部分水化。 使用C a O 、 高铝水泥和C a O H 2 水化膨胀性粉料组成的裂石剂 时．在浸渍一脱水一填孔一捣实的过程中．高铝水泥与 C a O H J 2 先反应 出现急凝和硬化。这时虽对防止喷浆有效， 但喷浆压力尚 还不够． 不过随后随着先受到反应调节剂抑制的C a O的反应 ． 膨胀 压力随之增大 大幅提 裂石时阅 h 2 、裂石实验 取含有少量c a 十 封闭剂的过烧生石灰8 O ％与1 6 ％高铝水泥和 4 ％ C a O H 2 配成混合粉料 经过压力为 2 5 t 的压力机压制成快料， 粗碎 筛分 ．取用粒度为 1 1 0 m m 的颗粒装入尼龙袋 中，制成外 径 5 5 m m，长 2 0 0 m m的过滤袋， 放八框内．在温度约为 2 0 o C的水 中浸渍 1 0秒钟 ．取 出 ．放置 6 O秒钟 ．脱水 ．使其 吸水量 为裂石剂 中生石灰理论水化量的 5 0 ％。 在石灰岩 长 1 5 m、宽 1 ． 6 m、高 1 ． O m上钻 6个孔 直径 6 5 mm 、深 7 ∞mm。填入吸水量 经调整的上述滤袋 ．用捣实棒捣 实填密 每个孔密实填充 8个滤袋 ，在孔上用板覆 盖养护约 1 5 分钟， 经观察虽有水蒸气形成 但未出现喷浆， 2 5 分钟后 L 之间连 结产生宽度约为 1 O m m 的裂缝 然后在个孔周边注水．再养护 3 O 分钟 裂缝 宽度 已达 3 0 ram 以上 ．达到预 期裂 石效果 。 与原静态裂石法相比 ． 二次水化膨胀裂石法的裂石时间显著缩 短 ． 大幅提高裂石效率．降低裂石费用 而且不喷浆，操作安全。 三、花岗岩矿山开采的技术要求 一 般条件下 ，生产剥采比在 0． 3左右 时．花 岗岩矿的最低经济 荒料率为 1 5 ％～2 5 ％ 。 1 采矿场台阶高度采用移动式起重机时．台阶高度 4 ～6 m； 采用小型桅杆式起重机，台阶高度小于或等于 1 4 m； 大型桅杆式起 重机 ，台阶高度小于或等于 6 2 m。 分台阶坡面角一般为 9 o o．最终坡面角视岩石稳定情况确定。 2 条石宽度视开采设备性能、荒料规格及裂隙情况确定．一 般为 1 ～3 m。 3 工作面长度人工开采一般 为 5 ～1 5 m； 火焰切割机开采一般 为 1 5 --2 0 m。 最小工作平台宽度 一般 为 2 O ～2 5 m。 总体上看 ． 目前矿山的采荒工作主要是处于半机械半手工式开 采状态 ，还没有形成一定的规模 ，管理上还缺乏统一性和 系统性 ． 在 资源利用方面缺乏有效的监督机 制和制约手段等等。 上接第 4 1 3页 图 2 ． 2波浪爬高与平台宽度的关系 当平台高程确定时，平台宽度从O ， 5 耳 万f 1 ．2 m 2 5 m 波 浪爬高平均减小 6 ． 9 ％；平台宽度从万 2 日 2 ． 5 m 4 ． 6 m ，波浪 爬高平均减小 1 0 ． 2 ％；平台宽度从2 f 4 ． 6 m ～ 6 8 m ．波浪爬 高平均减小 9 8 ％ 由 以上分析 可知 当平 台高程保持不变时 ，平台越宽波浪爬高 越小 ．爬高减小越来越小 ，且结构断面越大 ，工程造价越高 ，工程 越不经济。 3 8 2 3 、结语 本文借助于芦潮港海堤工程，计算了 2 4种不同平台方案的波 浪爬高．经过分析得到以下结论 1 平台宽度一定时．波浪爬高 随着平台加高而减小 ．但减小 的速度越来 越小 ；2 J平台高程保持 不变时． 波浪爬高随平台的加宽而减小， 但随着平台的不断加宽爬 高值减小 的速度越来越小 。 在带有消浪平台的海堤工程中． 为了减小波浪爬高、 降低堤顶 高程， 可适当的抬高平台的高程或者加大平台的宽度， 但还应综合 考虑工程造价及与周围工程的衔接统一等，从而选取最优断面。 【 1 1 S L 3 8 9 2 0 0 8 滩涂治理工程技术规范【 S 】 ． [ 2 1J _ T J 2 1 3 ～ 9 8 ． 海港水文规范f s ] ． 『 3 ]3 海堤工程设计规 范编著组． 海堤 工程设计规范 S L 4 3 5 2 0 0 8实施指 南 2 0 0 9 ．4 P l 1 6 ． f 4 ] G B 5 0 2 8 6 - 9 8 ． 堤防工程设计规范[ s 】 2 01 0． 8 嘭 哥