石材矿山开采技术详解

石材矿山开采技术详解

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)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)无沟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。

二、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 砼上钻孔,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,灌入被裂石体的钻孔中。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16—24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,30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10%—20%(最佳16%)高铝水泥、2%—6%(最佳4%)Ca(OH)2和80%CaO组成的水化膨胀性粉构成。为调节CaO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Ca++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—10mm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40%—70%的水,填入钻孔中,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,在钻孔中先注入裂石剂中生石灰理论水化量40%—70%的水,生石灰快速进行部分水化。

使用CaO、高铝水泥和Ca(OH)2水化膨胀性粉料组成的裂石剂时,在浸渍—脱水—填孔—捣实的过程中,高铝水泥与Ca(OH)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CaO的反应,膨胀压力随之增大,大幅提高裂石力。

2、裂石实验

取含有少量Ca++封闭剂的过烧生石灰80%与16%高铝水泥和4% Ca(OH)2配成混合粉料,经过压力为25t的压力机压制成快料,粗碎,筛分,取用粒度为1—10mm的颗粒装入尼龙袋中,制成外径55mm,长200mm的过滤袋,放入框内,在温度约为20oC的水中浸渍10秒钟,取出,放置60秒钟,脱水,使其吸水量为裂石剂中生石灰理论水化量的50%。

在石灰岩(长1.5m、宽1.6m、高1.0m)上钻6个孔(直径65mm、深700mm)。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15分钟,经观察虽有水蒸气形成,但未出现喷浆,25分钟后孔

之间连结产生宽度约为10mm的裂缝,然后在个孔周边注水,再养护30分钟,裂缝宽度已达30mm以上,达p

(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1～3m。

(3)工作面长度人工开采一般为5～15m;火焰切割机开采一般为15～20m。

最小工作平台宽度:一般为20～25m。

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。