建筑用石灰?guī)r礦地質(zhì)特征及開采新技術(shù)研究

方松

摘 要：在對石灰石類型進(jìn)行分析后，對于建筑用石灰?guī)r礦地質(zhì)特征進(jìn)行分析后，在開采石灰?guī)r礦山開采過程中出現(xiàn)的問題可以通過開采技術(shù)的研究，進(jìn)一步指出信息化、可視化和機(jī)械化為其開采技術(shù)新的技術(shù)發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：建筑用石灰石；石灰?guī)r礦地質(zhì)；開采新技術(shù)；研究

0 引言

隨著我國建筑業(yè)的不斷發(fā)展，尤其是對水泥和建筑級石灰石的需求不斷增加，對于建筑用石灰?guī)r礦地質(zhì)的分析后，對石灰石開采過程中進(jìn)行新技術(shù)的運(yùn)用和開發(fā)，以便于提高我國石灰石礦山開采的整體技術(shù)水平。

1 石灰?guī)r的適用類型

1.1 石灰?guī)r適用廣泛

石灰?guī)r是一種較豐富的礦石資源，分布比較廣泛，對其進(jìn)行加工生產(chǎn)，其工業(yè)制成品用途普遍存在于人類生活中，隨著我國建筑業(yè)不斷發(fā)展，其中主要作為建筑材料進(jìn)行使用。石灰?guī)r礦山的礦石類型比較多，主要有竹葉狀石灰?guī)r、鮞粒石灰?guī)r、生物碎屑石灰?guī)r這幾大類。其主要物質(zhì)為碳酸鈣或者是鈣鎂碳酸鹽。

1.2 建筑級石灰石的應(yīng)用

石灰石加工后可以應(yīng)用于日常生產(chǎn)生活中，因其適用類型較為廣泛，基于本文主要是對石灰石的建筑類型的研究，所以只對建筑類型的石灰?guī)r礦山進(jìn)行分析和探討開采技術(shù)。石灰石作為水泥生產(chǎn)的主要原料，廣泛應(yīng)用于建筑施工中，除此之外，石灰石由于其物質(zhì)硬度較大而且開采方便價(jià)格低廉，廣泛用于地基鋪建和建筑物結(jié)構(gòu)的主體構(gòu)建。

2 建筑石灰?guī)r在建筑施工中的作用

基于石灰?guī)r在建筑施工中應(yīng)用主要集中在水泥生產(chǎn)、地基鋪建以及建筑物主體構(gòu)建方面的作用，可知建筑石灰?guī)r在建筑中具有重要作用。其主要用途有：（1）用石灰膏或消石灰粉進(jìn)行石灰砂漿和水泥砂漿的置換作用，進(jìn)行建筑物主體的砌筑和內(nèi)外壁的抹灰工作。（2）將石灰粉與松散結(jié)構(gòu)的沙土進(jìn)行石灰穩(wěn)定土合成作為路基的主要鋪設(shè)物。（3）以石灰粉與硅質(zhì)材料進(jìn)行攪拌可以制成建筑級磚塊。（4）對于石灰石的碎石可以通過煅燒技術(shù)進(jìn)行熟石灰轉(zhuǎn)化，可以廣泛應(yīng)用涂料加工行業(yè)。

3 對石灰?guī)r礦的地質(zhì)特征和形成分析

基于石灰石礦區(qū)所處的地質(zhì)條件不同，對于礦床結(jié)構(gòu)有一定影響進(jìn)而對礦石的質(zhì)量和分布有也會產(chǎn)生一定影響。各地區(qū)的石灰石礦山出產(chǎn)的石灰石化學(xué)結(jié)構(gòu)還出現(xiàn)略微差異進(jìn)而對于石灰石的使用用途有一定的影響。

3.1 各地石灰?guī)r化學(xué)構(gòu)造不同

眾所周知石灰石的化學(xué)構(gòu)造與礦山的質(zhì)地地貌有重要影響，石灰?guī)r開采出來的石灰石由于水文地質(zhì)因素有關(guān)，覆蓋土分布、巖溶發(fā)育情況、夾層情況、以及侵入巖脈情況這些因素直接作用于石灰石形成過程中，在易于出現(xiàn)斷層溶洞機(jī)制明顯地區(qū)，石灰石鈣含量明顯增多，但是其結(jié)構(gòu)比較疏松。在平原地區(qū)地下水系欠發(fā)達(dá)地區(qū)，石灰石的硬度普遍偏高，便于建筑物的建筑路基鋪設(shè)和建筑物的主體建造成型。

3.2 各地石灰?guī)r礦地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)和形成原因

3.2.1 石灰?guī)r地質(zhì)構(gòu)造分類

在西南地區(qū)石灰?guī)r礦山出現(xiàn)斷層現(xiàn)象比較多，地下暗河和流水侵蝕作用明顯，所以在石灰石分布構(gòu)造上呈現(xiàn)大面積分布，小規(guī)模聚集的特性。石灰石的質(zhì)地較為疏松，一般用于石灰石的粉碎加工。再西北內(nèi)陸地區(qū)石灰?guī)r礦山主要是沉積作用形成的累石層，土層較厚，主要受風(fēng)沙侵蝕作用，石灰石地質(zhì)較為密實(shí)，用于建筑物的建設(shè)。

3.2.2 石灰?guī)r礦形成原因

石灰?guī)r的主要成分就是碳酸鹽巖，是在淺海環(huán)境中碳酸鈣溶液發(fā)生過飽和，從水體中沉淀形成的?，F(xiàn)代和古代碳酸鹽沉積主要分布于低緯度帶無河流注入的清澈而溫暖的淺海陸棚環(huán)境以及濱岸地區(qū)。這是因?yàn)樘妓猁}過飽和沉淀需要排出二氧化碳?xì)怏w，海水溫度升高和海水深度變小都有利于水中二氧化碳排放，促進(jìn)碳酸鈣過飽和沉淀。另外，溫暖淺海環(huán)境，生物發(fā)育，藻類光合作用均需要吸收二氧化碳，也促進(jìn)碳酸鈣的飽和和沉淀。底棲和浮游生物還通過生物化學(xué)和生物物理作用直接建造鈣質(zhì)骨骼，形成生物灰?guī)r。機(jī)械作用在石灰?guī)r形成中占有重要位置。在淺海帶中一經(jīng)沉淀的碳酸鹽沉積物就受到水動力帶能量的改造、簸選和沉積分異，形成以機(jī)械作用為主的各種灘、壩顆粒碳酸鹽沉積體。同時(shí)，波浪、潮汐流、風(fēng)暴流攪動海盆地，促使海水中二氧化碳迅速釋放，由新鮮的水流帶來充分的養(yǎng)料，加速生物繁殖，因而使碳酸鹽沉積。這是遠(yuǎn)古時(shí)期地殼運(yùn)動變化激烈的原因，其造成了石灰?guī)r的礦山礦脈走向。

3.2.3 皖南石灰?guī)r礦的地質(zhì)特征

皖南地區(qū)地處于溫暖帶半濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，降水較多，冬季降溫明顯且潮濕，巖性多為厚層塊狀灰?guī)r、豹皮狀灰?guī)r并含有少量燧石灰以及白云質(zhì)灰?guī)r。開采量比較大，由于皖南多為山地，對于石灰石礦脈的走向較為復(fù)雜，除此之外，對于皖南地區(qū)石灰?guī)r分布比較廣泛，可以進(jìn)行露天和地下開采。

4 開采過程中存在的問題

在石灰?guī)r礦山開采過程中會出現(xiàn)許多問題，如：爆破勘探危險(xiǎn)、開采中顆粒懸浮物以及開采機(jī)械程度低以及礦內(nèi)生產(chǎn)通風(fēng)問題都是開采過程中出現(xiàn)頻率較高。對于此類問題研究有利于確保石灰石礦山開采作業(yè)順利完成。

4.1 爆破勘探危險(xiǎn)

鑒于石灰?guī)r體積較大必須要對巖體進(jìn)行整體爆破作業(yè)，在爆破前必須要對礦山地質(zhì)以及巖體硬度進(jìn)行勘探，同時(shí)對于礦脈和礦床進(jìn)行定位，根據(jù)以上因素確認(rèn)爆破作業(yè)流程，由于進(jìn)行礦體內(nèi)進(jìn)行開采，所以避免出現(xiàn)啞炮和爆破力度不夠的情況出現(xiàn)。

4.2 石灰?guī)r顆粒較多

在石灰?guī)r礦山開采時(shí)，由于開采空間的限制以及機(jī)械與巖壁的摩擦導(dǎo)致礦內(nèi)極易出現(xiàn)大量石灰?guī)r顆粒。導(dǎo)致礦內(nèi)顆粒物急劇增加加之空間狹小容易出現(xiàn)爆炸。石灰?guī)r顆粒也會對操作人員的身體造成危害，所以這也是開采過程中存在的主要問題之一。

4.3 挖掘設(shè)備對巖體破壞大

挖掘設(shè)備的操作對于礦體整體穩(wěn)定性有重要影響，一旦出現(xiàn)大型設(shè)備頻繁操作就會出現(xiàn)巖體的震裂現(xiàn)象，出現(xiàn)巖體局部坍塌和部分巖體內(nèi)部下滑。所以，在挖掘設(shè)備的使用一定要根據(jù)開采的具體條件進(jìn)行實(shí)地開采作業(yè)分析，確保大型設(shè)備的開采工作順利進(jìn)行。

5 石灰?guī)r開采的新技術(shù)措施

在分析石灰?guī)r開采過程中出現(xiàn)的問題，要采取一些新技術(shù)措施來進(jìn)行石灰石的開采工作。針對不同的地區(qū)進(jìn)行石灰?guī)r礦山進(jìn)行不同的開采技術(shù)研發(fā)，針對其地形特點(diǎn)可以具體的開采作業(yè)，以便于進(jìn)行新技術(shù)的研發(fā)工作。

5.1 采取機(jī)械挖掘

對于石灰?guī)r的開采中石灰石體積和重量較大，要采取機(jī)械化開采來推進(jìn)開采進(jìn)度的加快，并提高開采技術(shù)水平。引進(jìn)大型機(jī)械開采設(shè)備進(jìn)行地上和地下開采作業(yè)。我國非煤礦開采機(jī)電設(shè)備時(shí)代已經(jīng)到來?，F(xiàn)代非煤礦的采集是機(jī)械化、自動化、信息化為基礎(chǔ)進(jìn)行綜合采掘。那么，我們石灰?guī)r的開采就要重視礦山機(jī)電設(shè)備的運(yùn)用。

5.2 引入先進(jìn)測繪和探測技術(shù)

礦山測量工作已成為礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)性技術(shù)，其在一定程度保證礦山安全高效生產(chǎn)。礦區(qū)地理信息系統(tǒng)諸多環(huán)節(jié)中最重要的一環(huán)就是對礦山測量數(shù)據(jù)的信息化處理。而根據(jù)測量信息進(jìn)行三維建模有利于計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)對礦區(qū)多源信息的管理和處理分析。對中國礦山范圍通過三維坐標(biāo)的方式進(jìn)行標(biāo)注有利于中國資源多元開發(fā)。礦山如果建立起完整的地理信息系統(tǒng)，有利于維護(hù)礦山資源的梯度開發(fā)和可持續(xù)發(fā)展，也有利于解決礦山生產(chǎn)開采過程中的安全問題。

5.3 可視化通風(fēng)管理系統(tǒng)

地下開采的石灰石礦山通風(fēng)信息管理方式長期落后，對于通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算和風(fēng)量調(diào)節(jié)還是沒有實(shí)現(xiàn)自動化、信息化以及網(wǎng)絡(luò)化。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，信息技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)的使用。地下開采的石灰石礦山通風(fēng)管理方面出現(xiàn)了智能化和可視化趨勢，并且這種通風(fēng)管理技術(shù)較之傳統(tǒng)粗放型管理要有優(yōu)勢。

6 結(jié)語

綜合所述，在對石灰石類型的使用方面進(jìn)行簡述后，重點(diǎn)介紹建筑石灰石礦山的地質(zhì)特點(diǎn)以及地質(zhì)作用對石灰石形成的關(guān)系。指出石灰石礦山開采過程中出現(xiàn)的問題以及解決開采過程中出現(xiàn)問題的措施，明確信息化、機(jī)械化已經(jīng)成為礦山開采新技術(shù)的發(fā)展趨勢。

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[3]陳磊.淺析露天石灰石礦山開采規(guī)劃技術(shù)[J].化工管理，2015，（18）：72.

（作者單位：中國安徽省江南產(chǎn)業(yè)集中區(qū)管委會）