花岗岩大理石矿山开采方法有哪些？

一、现今的花岗岩矿山开采

　　自古以来，我们的祖先用火烧冷激的办法来开山、修路，象四川的栈道，穿越秦岭的遂道，及古墓的挖掘。随着社会的发展、进步，铁器时代和火药的发明之后，人们就采用在岩石上凿孔，然后在洞内放置炸药，引爆后把基岩炸开。之后，用各种方法利用已炸开的石头。十九世纪西方工业化革命的浪潮席卷全球，以意大利、西班牙为首的石材加工机械及矿山开采机械相继问世，影响巨大。而我国从清朝至民国，长期的闭开自守和战乱，也无暇顾及矿山。直到解放后的六十年代才开始从意大利引进成套的加工设备来加工合格的板材。但矿山的开采由于开采设备的价格高，自动化程度高，工人操作技术要求高，而国内一直没有引进。有极个别的单位引进了单机也发挥不了效益，往往变成了废铁一堆。所以矿山开采这方面还相当落后，大多数还是人们的蚂蚁啃骨头的方法、爆破的方法来开山采石。矿山工人劳动强度大，生产不安全，开采操作无序，乱挖乱炸，不可再生的宝贵资源浪费很大。

    在花岗岩开采的历史上，也留下了我国工人们的创造性劳动：如清朝末期的汉口海关大楼，全部是湖南丁字湾的麻石建成，现今还屹立在长江之北。又如解放 后的1959年的北京十大建筑之一的人民英雄纪念碑，它是山东青岛的师傅们在王家妹岛上取出的一块重约200吨的整麻石加工而成。这些成就将永垂青史。

二、应力集中爆破法

    国外的文献资料（瑞典）几十年前就有报告，应力集中方法就象在布店里买一段布，先在一端剪一个口子，两手一撕，布就开了，这就是应力集中的原理。在我国由湖北工业设计院的爆破高级工程师申请了发明专利（14022号，在岩石孔内刻槽工具）。具体操作是用凿岩机在基岩上凿出φ40的若干个深孔，在每一个孔内均匀地用机械方法刻出一对槽子，如图     ，槽子是有方向性的，在孔内填满火焰引爆剂，孔口由粘结性很好的黄泥压紧、压实。电讯号点火后，在孔壁内沿槽子的方向产生应力集中的高压汽体将基岩挤开。现在能做到一面切割和双面切割基岩，分开的大石头再用人工劈裂的方法打成荒料，运到加工厂后切割成毛坯板材。然后进行后续的抛磨、切边及火焰拉毛等工序。

    此法，矿山的投入很少，但效果很好，它的秘密就在于汽体膨胀剂的配方和封口的材料。如果能获得投资的支持，进一步的解决存在的技术方面的一些小问题，它将是在基岩上切割荒料的首选方法。

三、膨胀水泥（又称静态膨胀剂）法

    到70年代后期，用化学配方的办法，将几种粉剂用水调和后灌注在φ40的已凿好的岩石孔内。约12小时后，化学反应产生巨大的膨胀压力将基岩推开。因为此法酷似水泥的调和程序，故称为膨胀水泥法。

    有些矿山由于长期的热应力等原因，在岩石上已形成了一层层不规则的裂隙、裂缝，近似于水平，俗称“乌龟壳”。“壳”的厚度一般为一米至数米，从断裂的剖面看得出。这对于使用膨胀水泥法来讲，由于底层已经自然地分开了，真是天赐良机。只需垂直于地面凿岩打孔，向孔内灌注膨胀剂，12小时后就可以裂开，然后再用人工劈裂的方法分割成荒料。

    近年来，在使用膨胀水泥法方面有了改进。以前是用水来调和膨胀剂，再用人工将其塞入孔内。但就在塞入的这道工序上，难度很大：调稠了，塞不进去，要用一根棒子捣；调稀了又极容易产生不少空气洞，使膨胀压力无法控制，尤其在水平孔内灌注时，操作更困难。

    现在研究出来了一种球状的膨胀剂，带一定量的水，一起灌入孔内，方便极了，效果也好。[page]

四、底切爆破法

    底切爆破法，顾名思义，就是在基岩的某一处一定高度的底部，用专用的切机在水平面上切出一条缝，深0.7m左右，然后在基岩的上面垂直打孔，用爆破法断开一个面，将这块岩石与基岩分开。之后再分割成荒料。

    矿山采石最难的是底部的分开，通常的办法是水平凿孔放抬炮，但因正上面的正压力太大，侧压力的牵制，基岩分离十分困难，即使分离也得不到好的大石块。为了解决这个主要矛盾，发明人研制出了有水平轨道的底切机。该机用φ0.8m的金刚石圆锯片，分两次进刀，能切出深0.7m左右的水平槽，切缝宽6mm，槽的长度依山体而定，底部的一个面便切割开来，只需单面爆破（如可用膨胀剂法，应力集中法，通常凿孔爆破法），就可以取得一长条从基岩上分离出来的大石块。再用人工劈裂的方法分割成荒料。底切法的最大好处是它会制造出一个大的平面（机器水平切割出来的），这个平面首先能安装水平导轨，继续向纵深切割岩石，并使平面延伸；其次，人在平面上工作和搬移物体方便容易；再者能为往下1.3m的又一个平面创造了有利条件。

五、意大利的矿山采石用的主要设备简介

    （一）、0—180度单头自动凿岩机

    该机为履带自行式，名孔角度任意调节设定深度，自动进刀，故障报警和自动停机。一人操作，钻孔直径最大达100mm，该机生产效力高，自动化程度高，移动易，定位准，但是成本高。

    （二）、针对大理石矿山用的“金刚石串珠锯”

    该机的主要结构为一个个中间有孔的等径圆球，球表面镀一层金刚石，用特制的钢丝绳将其等距离地串成一条长长的线。如果要水平断开基岩，就在同一水平面上从表到里凿相互垂直相通的二个水平孔，将金刚石串珠绳穿过已凿出来的二孔，机械收紧串珠钢丝绳，然后，开始水平切割大理石，一直到二个垂直孔间的基岩切开。同样的办法，又打一直垂直孔，与上述互相垂直的一个水平孔的交点打通，这样就能锯开基岩的两个侧面。故而切出一个大石块，尺寸为8×8×8m3，再用膨胀水泥法或其他爆破法将其分割成荒料。

    （三）、开采花岗岩荒料都比较困难，基岩经过数万年的风化，表层裂隙、裂缝不少

    开始都是利用自然生成的裂隙，裂缝用人工劈裂的方法来生产荒料。之后，基岩无裂缝可利用了，就使用火焰切割器来分离基岩，即用喷射的火焰，瞬间燃烧局部岩石，使其爆裂。强烈的热气流将岩石颗粒吹出而形成一条宽10cm左右，深10m的长度不限的与地面垂直的深槽，也就是说，基岩用火焰切割器切出了一个断面，然后用已知的办法本分割出荒料。

六、在大理石、花岗岩的基岩上直接切割毛坯板材的方法

    该法是将大型圆盘锯（锯片φ＞1.6m）直接安装在基岩上，用专用的固定器件将机的两个水平导轨安装在基岩上，并且调好水平。稍后，首先在较小的水平面上直接切割深1.3m（分两层切）、长2.5m（或更长）厚20～40mm的毛坯板材。一直到把这个水平面上的基岩切完。

    再延伸一组水平导轨，锯机继续往前切割。一直切割到基岩在这个平面上的石头切完，形成一个宽2.5m，深1.3m，与山体同样长度的一个凹槽。之后在这个长槽子的左右两边各装一台锯机，这两台锯机与上述锯机的不同点是左右的水平导轨不一般高，在凹槽内的水平导轨要比在山由的另一个水平导轨高1.3m。这两台锯机就朝左右的相对方向各锯长2.5m的基岩。这样就将凹槽扩宽至2.5m×3=7.5m。如此办法继续向纵深处切和向左右切，就可以在山顶上形成一个开阔的水平面。如此往复，便可切出（深1.3m的）第二个大平面……

    解决已锯开的毛坯板材从基岩上断开的办法是：在大型圆盘锯的上下立柱上安装一台自制的水平切机（也可以垂直切），这种切机一方面可断开基岩，另一方面又可制造了大的水平面。它锯下的毛坯板材的尺寸为2.5m×0.6m×0.02～0.04m。[page]

七、花岗岩矿山的废渣的综合利用


    锯切花岗岩时需大量的冷却水，在水中也带出来一定的花岗岩锯沫（渣）。它们顺水流到底洼地、河沟里，几天之后就会沉积下来。日久天长就堵塞了水流经的地方，形成一片淡白色沉积渣，寸草不生，坚硬如雪地上的冰，一镐下去，只留下一个白点。造成严重的矿渣污染。凡是使用圆盘切机的地方，对此大为头痛，不知用什么办法处理。有些条件好的单位，就用水泥做二个约10m3的池子，一个池子放锯机流出来的水，一个池子作沉淀池，两池交互使用，在池内沉淀下的沉渣人工取出来之后就作填路之后，也是费工费时不讨好。

    现提出来一个从根本上解决上述问题的方法：

    用花岗岩沉渣制成建筑用免烧砖。矿山上的沉渣就是做砖的必须原材料——砂子。只不过是非常细的砂子。经过测试计算，得知一台大型切机（18小时/日）能产生0.89吨渣，计算公式如下：一台切机每天切27m2毛板，金刚石锯片厚度为10mm，切出的石板间距为11mm，则锯成渣子的体积为：27×0.011=0.297m3，按比重计算得到一台切机每天会产生0.89T渣，一个月26.7T，一年产生320T渣。小的机制空心砖尺寸为

0.011×0.011×0.024=0.0000029m3

    去除空心部为30%，则为0.000002m3

    砖的比重为2.5T/m3 0.000005T=5公斤/一块

    而砖的配比成份：砂∶水泥+膨松剂等=5∶5

    所以一块机制水泥砖需要用沉渣2.5公斤

    320T÷0.00025T=128万块砖。年产量。

    另外这矿渣还可以进一步开发为铸造用的分型砂和腊模铸造的成型砂。

八、废、旧花岗岩矿山的重生

    现今的花岗岩矿山的开采，大多数是从裸露的大石头的临空面上向斜上方打孔放炮，将基岩炸开。炸出来的大点的石头就整理成荒料，运到工厂去锯成板材或其他材料，炸出来小点的就做房屋的基础石、建材用石和铁道上道渣石等等。更小一点的就与矿山的表土一起，就地填埋而成为矿山的工作平台。随着矿山的开采，工作平台就会向着山里的纵深处延展推进。而工作平台就自然地随之扩大和延伸。这个大的工作平台实际上是由1、炸出来的碎石，2、剩下来的表土，3、矿山的基岩三部分组成。难以开采的庞大基岩被埋在工作平台下，这是极大的资源浪费。

    从理论上讲，工作平台下面无疑是基岩，因为花岗岩是由地下的岩浆岩流到地表面遇冷却而凝固成岩石的。所以越往深处整体性越好。工作平台下被埋的基岩是因为开采工艺不当而被埋没了。

    随着科学发展观广泛深入人心，人们节约资源的思想意识日渐增强，废弃的、老的、旧的矿山该复活了。就是用专利发明的新技术开采矿山，专利号2006100182630。（参见机械化开采大理石、花岗岩系列资料之六）

    废、旧矿山的复活第一步是确定基岩在工作平台的什么地方及它的边界，用挖掘机效率最高。第二步从基岩的一边起，用机械切割的方法直接切割基岩（1.3m一层），直接生产毛坯板材。当然第一层和第二层会由于原开采所用的工艺落后，破坏了岩体结构，必定造成一定的浪费，但以后往下开采会好的，而且会越往下开采越好。