石材荒料开采的新探讨

作者：深圳市凯强力科技有限公司

欢迎访问e展厅 展厅 5 钻机/掘进机/凿岩机展厅 钻机, 潜孔钻机, 水平定向钻, 顶管机, 旋挖钻机, ... 纵观国际石材的消费趋势，世界石材需求量2010年将增至16亿平方米。而我国有着丰富的石材资源，其中光花岗石品种有600余种，大理石品种有400余种，石材资源因分布广、蕴藏量大、品质优、品种多而位居世界前列。巨大的市场价值，开发潜力和开发前景都很好。但因目前我国石材资源开采中普遍采用传统的生产方式，开采技术落后、设备简陋导致开采能力低下，成材率低（有的荒料开采的成材率只有10%-20%），不仅不能适应石材加工企业的发展需要，而且造成了资源的严重浪费。这种现状的出现，很到程度上制约了我国石材企业的发展和向国外石材市场的步伐。因此，要快速发展我国的石材行业，必须要不断革新开采工艺技术与采装备水平，提高资源的总合利用率，使我国得天独厚的石材资源优势能更充分地得到利用，借以取得更好的经济效益和社会效益。 现代石材开采与加工已不是传统意义上的劳动密集型产业，它已成为一种劳动加技术密集型产业。只有使用先进的开采技术和设备，才可以充分发挥我们的资源优势。目前较先进石材开采方式有火焰，绳珠，单双面锯等，它们虽在成材率上有一定程度的提高，但因其开采成本太高，在全国范围内推广使用有一定难度。因而目前国内大多数采石场还是采用黑火药导爆索，硝铵炸药钻孔放炮的原始开采方式，其开采成本虽低但由于其极低的成材率，最终在总体上提高了成本。目前急需的是一种既能降低开采成本，又能使成材率成倍提高，可以广泛的应用于矿山开采的新的开采方式，在节约资源的同时，提高产量。笔者通过几年来对石材开采设备的制造研究，总结出一套适合中国国情的开采方法，供大家参考就是：使用液压凿岩机打孔--刻槽器刻槽--气体膨胀剂爆燃分离--液压劈石器分裂的结合运用。这种方式在矿山开采实践中，以其出色的表现获得了众多矿主的认可并得到采用。 一，使用液压凿岩机钻凿炮眼。液压凿岩机是以高压液压油为工作介质的强力钻岩设备，其功力只有15千瓦，却能给液压枪160KG的压力，而传统的风钻用同样动力源却只有5-12KG压力。矿山的开采主要工作量在打孔上，在同等的功率情况下钻F=14的花岗岩，钻径为40时，使用液压凿岩机可达到一分钟一米，一小时2人可钻孔20-30米以上。而风枪在同功率下一小时却只能钻3-5米。相比之下，使用液压凿岩机钻孔的速度是使用风枪钻孔速度的六倍以上，且噪声比风动凿岩机低10dBA。液压凿岩机利用机架钻孔也极大改善了工人作业环境，并充分保证了钻孔垂直度与垂直炮眼的平等度，用工只需两人，却可以达到使用风枪钻孔用工六人所能做到的工作量。液压凿岩机在大面积密集凿孔时，还可以利用导轨灵活的移动，易于搬运，使之更充分发挥其使用功效。液压凿岩机因其扭矩大，减少了卡纤现象，冲击应力波接近矩形波，提高了钎具的寿命且故障率低。在当今能源价格高涨的年代，液压凿岩机因其体积小、重量轻、钻速快、振动小、噪声低、耗能少、操作灵活方便，故障率低、使用寿命长等特点，使其用来进行石材荒料的开采能达到效率高，能耗少，噪音低，改善工作环境,，已成为大面种凿孔时替代风钻的最佳机械。 二，使用液压劈裂机分裂成材。液压劈裂机的特点是安全，速度快，油压可调。其功率只有4千瓦，单机分裂力却可达400-500T，一机可带多枪。它是利用岩石的抗压强度高，抗拉强度低的特点，利用人工斜契原理通过以液压高压油为能量源达到使岩石分裂的效果。劈裂机可以预先精确地确定分裂方向，分裂形状以及需要的尺寸，其分裂精度高，数秒钟就可完成分裂过程，并且可连续无间断地工作，效率高，运行及保养成本低。劈裂机可以在静态液压环境下可控制性地工作，不受温度和场地限制，不需要像爆破机和其它冲击性爆破作业那样需采取耗时、复杂和昂贵的安全措施。工作时，不会产生震动、冲击、噪音、粉尘、飞屑等，周围环境不会受到影响，即使在人口稠密地区或室内，以及精密设备旁，都可以无干扰地工作。液压劈裂机因其成倍提高了成材率，同时具有安全、环保、经济、精确、灵活的特点，是小面积的岩石二次分解上完全是可以替代炸药和手工解体的理想产品。 三，使用刻槽器岩石孔内刻槽。刻槽器是用风枪钻杆通过特殊的利器，在钻好的孔内两边刻上V型的直槽，不论是在大理石或花岗岩的孔内，一分钟内均可刻槽2-3米。刻槽就如同在玻璃上用金钢石划线可产生应力集中的原理一样，刻槽器使钻好的孔内分裂方向可以控制，又使钻孔距离可以延长。相应的在同等的光面上钻孔后刻槽比与钻孔后没刻槽的距离可多拉开三分之一以上，因此钻孔量则可以减少三分之一而且控制开裂的方向了，炸药使用量也相应地减少三分之一.。所以，小小的孔内刻槽就大大降低生产成本，提高工作效率，使之达到事半功倍的效果。 四，使用气体膨胀剂爆燃开采。现在国内大多数矿山都使用炸药就是利用炸药爆轰的原理，这种方式用在开采碎石还可以，用在开采石材方料就不适合了。大多数人对于炸药传爆速度与岩石的断裂速度的认识并不多，例如：花岗岩石材其断裂速度一般为每秒1400-1800米左右，大理石类其断裂速度每秒仅为700-1000米，而导爆索的传爆速度为每秒6800米左右，销铵炸药传爆速度为3800-4200米，黑火药用雷管起爆时其传爆速度也达到每秒1700-1900米。所以，使用炸药爆轰方式开采，通俗一点说就是石材断裂处还没来得及反应，炸药的冲击力就冲过去了，因此产生大量的裂石和飞石，对石材破坏极大，且十分不安全，易燃易爆，对资源与环境也造成一定程度的影响与破坏。因为安全性极低，使用此爆破方法造成的矿山安全事故的增多，国家对炸药的使用加大了管控力度并制定了限制使用的制度。单针对于开采来说，矿山开采的目的主要是开采出有使用价值的大块石料，而不是为了开采出无用的碎石。而使用这种方式开采，在成材率与产量上无可取之处。但目前使用火药总的来说对我国现有的矿山开采还是一种最直接、快速且成本低的方式。怎样使用呢？国内很多专家也都提出了，利用火药爆燃的方式就可以解决了。笔者也长期试验出一种药剂。它是利用火药气体膨胀的原理，使用时无需用雷管导爆索起爆用明火点不燃，不怕冲击，用专用点火方式就能使其粉剂在十秒钟内产生巨大气体，其传爆速度仅为每秒400米，不会产生伤人的飞石，且其力量又可使石材刻槽后按预定的方向断裂。对石材不产生过多的破坏作用，也无爆轰现象，安全可靠，另外，气体膨胀剂不象静态膨胀剂那样受时间和温度的影响，无温度要求且速度极快，不怕明火，不怕冲击，用药量少成本低使用安全。（注：黑火药有电点火方式也是爆燃，只是黑火药敏感度高，装药使用时要非常小心） 综上所述，笔者认为，四种设备结合运用时可采用阶梯开采法：如宽度为二米或三米高度二米或三米，长度十米长或更长，第一步用液压凿岩机钻孔，第二步用刻槽机刻槽，第三步用气体膨胀法使荒料与山体分离，第四步用液压劈裂器分离成型，这样即可以解决荒料成材率提高的问题，又达到控性好和安全的效果，而且速度快，开采荒料如同“切豆腐”一样轻松。这几种设备的使用，主要是利用了液压凿岩机速度快，刻槽器减少钻孔量，气体膨胀粉对岩石无伤害，使荒料从山体上分离快，液压劈裂机又替代了炸药进行二次快速分解式修整，工人劳动强度降低，矿主开采成本降低的等特点，使得施工安全，成材率也大大提高，从目前国内外开采成本和成材效果来看，这种开采方式可谓是一种先进且又一举多得的好方法了。(end)

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