花崗石礦開(kāi)發(fā)利用方案的比較

【摘 要】花崗石礦床開(kāi)采有幾種常用方案，本文從技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面對(duì)幾種方案進(jìn)行了比較，為礦床開(kāi)采方案的選擇，提供了決策依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】花崗石；開(kāi)采；荒料率；鋸割

1、概況

通常稱(chēng)謂的石材主要是指大理石和花崗石，其用途相當(dāng)廣泛，主要用于建筑業(yè)、化工、機(jī)械、造紙、環(huán)保等多種工業(yè)部門(mén)。石材一般要求具有一定的抗壓、抗折強(qiáng)度，耐酸、耐堿，易于加工，拋光后光澤度高，顏色鮮艷，花紋美觀等。

2、礦床開(kāi)采方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

2.1 方案簡(jiǎn)介

目前國(guó)內(nèi)外石材礦山開(kāi)采荒料率比較高的是在臺(tái)階上進(jìn)行，主要方法有三種：

（1）全部由金剛石繩鋸鋸割而成（金剛石繩鋸、繩鋸機(jī)、繩鋸）；

（2）荒料的底平面用金剛石繩鋸鋸割，而其他兩個(gè)豎直面采用鑿密集排孔、劈裂器和脹裂劑分開(kāi)；

（3）用刻槽機(jī)而引發(fā)的刻槽脹裂法。

2.2 開(kāi)采方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

下面對(duì)以上三種方法在臺(tái)階上開(kāi)采進(jìn)行對(duì)比。為了有可比性，三種開(kāi)采方法都設(shè)定臺(tái)階高度2.2m，并在其上進(jìn)行分離、解體成荒料，最終計(jì)算出荒料三個(gè)面的生產(chǎn)費(fèi)用指標(biāo)。

設(shè)定一次分離巖體尺寸為：長(zhǎng)×寬×高=12m×3 m×2m=72m3，然后將分離巖塊解體成8塊形狀尺寸相同的荒料，每塊荒料尺寸為：長(zhǎng)×寬×高==3m×1.5m×2m=9m3

按以上述分離、解體荒料的尺寸為條件，分別用三種方法去完成，比較各自產(chǎn)生的費(fèi)用及技術(shù)上的優(yōu)缺點(diǎn)。

（1） 繩鋸鋸割法

一塊9m3的荒料，底面積為3m×1.5m =4.5m2；兩個(gè)豎直面面積分別是2m×1.5m= 3m2；3m×2m=6m2

① 繩鋸鋸割面積：底平面+兩豎直平面=4.5m2+3m2+6m2=135m2

② 荒料三個(gè)面鋸割生產(chǎn)費(fèi)用為：13.5m2×386元/m2=5211元（選取中硬石材的實(shí)際消耗綜合指標(biāo)計(jì)算，即386元/m2。包括穿繩費(fèi)用）。

（2） 密集排孔脹裂法

荒料底平面采用繩鋸鋸割，兩個(gè)豎直面用密集排孔脹開(kāi)。

① 底平面鋸割費(fèi)用：4.5m2×386元/m2=1737元

② 兩豎直面鑿密集排孔孔數(shù)及費(fèi)用

孔數(shù)：1.5m÷0.12m/個(gè)+3m÷0.12m/個(gè)=38個(gè)（孔距取0.12m）；

鑿孔總深：38×2m=76m；

則鑿巖總費(fèi)用：76m×5.8元/m=441元（每m鑿巖費(fèi)取礦山中硬巖石實(shí)際消耗綜合指標(biāo)計(jì)算即5.8元/m）；

③ 脹裂劑用量及費(fèi)用：（巖孔直徑為0.04m，脹裂劑容重1.7dm3，脹裂劑礦山價(jià)1200元/t）；

④ 脹裂劑用量=巖孔容積×裝孔系數(shù)=76×∏ R2×0.7=0.048m3；

⑤ 脹裂劑費(fèi)用：0.048m3×1.7t/m3×1200元/t=98元；

⑥ 則荒料三個(gè)面分開(kāi)的生產(chǎn)費(fèi)用總和為：鋸割費(fèi)+鑿巖孔費(fèi)+脹裂劑費(fèi)=1737元十441元+98元=2276元。

（3） 刻槽脹裂法

荒料底平面用繩鋸鋸割，兩個(gè)豎直面用刻槽巖孔脹開(kāi)。

① 底平面鋸割費(fèi)用：4.5m2×386元/m2=1737元；

② 兩豎直面鑿刻槽巖孔孔數(shù)及費(fèi)用；

孔數(shù)：1.5m÷0.6m/個(gè)=3m ÷0.6m/個(gè)=8個(gè)（孔距取0.6m）；

槽孔總深8×2m=16m；

則刻槽巖孔費(fèi)用：16m×8元/m =128元（每m刻槽巖孔費(fèi)用取礦山中硬巖石實(shí)際消耗綜合指標(biāo)計(jì)算即8元/m）；

③ 脹裂劑用量=巖孔容積×裝孔系數(shù)=16×∏ R2 ×0.7=0.02m3。

脹裂劑用量：0.02m3×1.7t/m3×1200元/t=28元；

④ 則荒料三個(gè)面分開(kāi)的生產(chǎn)費(fèi)用總和為： 鋸割費(fèi)+鑿刻槽巖孔費(fèi)+脹裂劑費(fèi)=1737元+128元+28元=1893元。

在開(kāi)采臺(tái)階上采出一塊9m3的荒料，采用三種方法來(lái)完成，各自生產(chǎn)費(fèi)分別是：繩鋸法5211元；密集排孔脹裂法2274元；刻槽脹裂法1893元。

2.3 開(kāi)采石材單位體積生產(chǎn)費(fèi)比較

為了便于比較，折算成單位體積生產(chǎn)費(fèi)：

繩鋸法：5211元÷9m3=579元/ m3；

密集排孔脹裂法：2274元÷9m3=253元/m3；

刻槽脹裂法：1893元÷9m3=210元/ m3；

從三個(gè)方法生產(chǎn)費(fèi)用來(lái)看，刻槽脹裂法最經(jīng)濟(jì)，繩鋸法開(kāi)采費(fèi)用最高。

在技術(shù)上，三種方法優(yōu)缺點(diǎn)如下：

繩鋸法：生產(chǎn)工藝難度大（指穿繩孔對(duì)接），生產(chǎn)技術(shù)要求高、耗電、耗水、費(fèi)時(shí)，采場(chǎng)產(chǎn)生泥漿多，給生產(chǎn)和生活環(huán)境造成影響。但它生產(chǎn)荒料率高，荒料質(zhì)量好，相對(duì)開(kāi)采成本高，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益小，中低檔石材品種不宜采用該方案。

密集排孔脹裂法：鑿巖工作量多、勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)條件差、粉塵、噪音危害工人身體健康；荒料表面有鉆孔痕跡，影響板材率；荒料在驗(yàn)尺上會(huì)有折扣。但是，荒料開(kāi)采成本中的主要費(fèi)用可大幅度減少，適合中低檔石材。

刻槽脹裂法：刻槽鉆孔數(shù)量少，可改善勞動(dòng)條件，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，巖孔內(nèi)有槽線存在，當(dāng)受外力作用后會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中效應(yīng)，巖體必然會(huì)沿槽線處整齊斷開(kāi)，槽線有導(dǎo)向功能，保證巖塊斷面平整而不會(huì)走偏，對(duì)脹裂劑質(zhì)量要求不高，礦山容易實(shí)現(xiàn)自產(chǎn)自用脹裂劑的，荒料開(kāi)采成本相對(duì)較少，可以給企業(yè)增加經(jīng)濟(jì)效益。

從上述三種方法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來(lái)看，對(duì)于高品位的花崗石礦應(yīng)首先考慮全部由金剛石繩鋸鋸割而成的方案，一般品位的花崗石礦應(yīng)考慮密集排孔脹裂法或刻槽脹裂法。

3、礦山裝備條件

在臺(tái)階上進(jìn)行分離、解體、整形獲取荒料的方案進(jìn)行采礦作業(yè)。即荒料底平面（水平面）用金剛石繩鋸鋸割，其余兩個(gè)豎直面采用密集排孔脹裂法或刻槽脹裂法分開(kāi)，通常所需裝備（設(shè)備）如下：手持式鑿巖機(jī)、繩鋸機(jī)、ZL-50裝載機(jī)、氣腿式鑿巖機(jī)、空壓機(jī)（10m3/min）、履帶式330裝載起重兩用挖掘機(jī)和運(yùn)輸汽車(chē)

4、綜合評(píng)價(jià)與主要結(jié)論

我國(guó)石材礦山數(shù)量多，但是正規(guī)化建設(shè)、機(jī)械化開(kāi)采的礦山還不是很多，大多數(shù)礦點(diǎn)還是采用塘口式原始方法開(kāi)采，幾個(gè)人或十幾人組合在一起，用空壓機(jī)、鑿巖機(jī)、手推車(chē)、三角架吊就進(jìn)行鑿巖爆破開(kāi)采，荒料率極低，荒料運(yùn)走后，余下大量廢石、碎渣就地拋棄。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)：塘口式爆破法開(kāi)采石材，其荒料率一般都在4%-6%之間，機(jī)械化程度好的礦區(qū)，也不會(huì)超過(guò)10% ，剩下90%的資源在開(kāi)采過(guò)程中都變成了廢石碎渣，浪費(fèi)了大量資源。

采用礦山臺(tái)階開(kāi)采方案，在開(kāi)采臺(tái)階上分離、解體、整形荒料，摒棄已淘汰的鑿孔爆破方法，使開(kāi)采出來(lái)的石材荒料率一般都能在30%以上。具體是采用① 全部由金剛石繩鋸鋸割；② 荒料的底平面用金剛石繩鋸鋸割，而其他兩個(gè)豎直面采用鑿密集排孔、劈裂器和脹裂劑分開(kāi)；③ 刻槽機(jī)而引發(fā)的刻槽脹裂法，應(yīng)根據(jù)花崗石礦品位、開(kāi)采臺(tái)階數(shù)量、、礦山年產(chǎn)量、開(kāi)采設(shè)備及技術(shù)管理水平來(lái)定。目的是最大發(fā)揮開(kāi)采設(shè)備的生產(chǎn)效率。荒料與礦山分離后，用自行式起重挖掘機(jī)將荒料放到載重汽車(chē)上運(yùn)走，該開(kāi)采工藝是國(guó)際及國(guó)內(nèi)目前較先進(jìn)成熟的石材荒料開(kāi)采方法，技術(shù)成熟，經(jīng)濟(jì)可行。