凹陷露天石材矿山开采工艺技术 廖原时 随着石材矿山开采机械的进步和发展，３Ｏ多年前 １．１基本原则 石材矿山已经实现了ｆＬｒＩ陷露天石材矿山的全机械化开 采，Ｈ前已经形成一整套完善的开采技术和工艺方 法。本文将根据石材矿山种类、开采设备的特点，介 绍凹陷露天石材矿山高台阶的 Ｉ 艺技术。 ｌ ｆｕ１陷露天石材矿山高台阶开采基本原则 图ｉ凹陷露天大理石矿山 图２凹陷露天花岗 矿山 凹陷露天石材矿山是指位于露天采场地表最终境 界封闭圈以下的石材矿山，也包含垂直井式露天石材矿 山，见图１和图２。高台阶开采通常指使用串珠锯、臂式 锯、凿岩机等设备，在石材矿山进行台阶高度６ｍ以上 的机械化开采。凹陷露天石材矿山高台阶开采同样需要 考虑如何遵循石材矿１ ＬＩ开采的基本原则，首采点的选择 原则，以及开采前必须完成的开采准备等工作。 电子邮箱：ｌｉａｏｙｕａｎｓｈｉｌ９７＠ｓｉｎａ Ｃ０１１１ 手机：１ ３８０１３７１｝３９（） 凹陷露天石材矿山开采也必须遵循自上而下，逐 层深入，台阶式开采的基本原则。 １．２首采点选择原则 凹陷露天石材矿山的首采点位置应该选择在道路 可方便通达或道路修建成本相对最经济、石材花色最 符合市场要求、矿体最完整的部位。 １．３开采前的准备工作 完成 陷露天石材矿山剥离及基建 ［程后，通常 只形成一个自由面采面，见罔３，必须垂直向下开掘 初始堑沟以形成两个自由面的开采台阶．产生用于开 采设备作业的最小空间尺寸。 图３剥离后只有一个自由面的凹陷露天矿山的矿体 ２凹陷露天石材矿山高台阶开采工艺流程 凹陷露天石材矿山高台阶开采的工艺流程见图４。 ４ １］ｒｌ陷露天石材矿山高台阶开采的工艺流程 陶４ｔ＇ｌ￣Ｊ ７１２艺流程图中各道工序的具体含义如下： ——初始堑沟开掘：在一个自由面矿体表面垂直 向下开掘初始堑沟，形成两个自由面的开采台阶； ——采面扩展：沿初始堑沟底面水平面方向沿四 《石材》至Ｑ Ｚ垫期・１ １・ 周扩展采面，扩大凹陷采面内开采设备作业空间； ——和长度与开采设备和开采方法有关，见表１。深度６ｍ的 开拓堑沟开掘：沿初始堑沟水平方向开掘开 堑沟可分两层、每层３ｍ分别或交替作业获得。分成ｉ 拓堑沟，形成ｊ个自由面开采台阶； ——次，每次深度２ｍ的初始堑沟开掘工艺参数也可以． ．长条块石分离：长条块石或大块石料的分离； ——翻倒：将长条块石翻倒在采面平台； 划线分解：对翻倒后的长条块石画线、分解 ——成荒料； ——整形：剩余可利用石料整形成荒料； 荒料验收：按照行业、企业标准或买卖双方 ——协议验收荒料、并标志和登记； ——位移：荒料移动、装车和运输； 图５初始堑沟内具有两个自由面的开采台阶 ——清渣：渣土的清运，开采平台的清理； 继续下一个循环：向下进行新一层凹陷采面 ——初始堑沟的开掘……。 在凹陷露天石材矿山的开采工艺流程中，除了向 下开掘初始堑沟和对其水平扩展、以及荒料装车和渣 土清运外，其余开采工序都与山坡露天矿山高台阶开 采的对应工序和实施方法相同。 ３凹陷露天石材矿山高台阶开采基本工序介绍 无论是凹陷露天大理石矿山还是花岗石矿山，在 图６“键石”取石法开掘凹陷露天大理石矿山初始堑沟 荒料开采阶段，高台阶开采的基本工序及每道工序的 内容和要求基本与山坡露天石材矿山相同，但初始堑 沟的开掘设备和作业方法是有所区别的。 ３．１凹陷露天矿山初始堑沟开掘 初始堑沟开掘的目的是形成两个自由面开采台 阶，见图５，开辟出开采设备的最小作业场地。分成 矩形“键石”取石和楔形堑沟开拓两种开掘方法。 ３．１．１矩形“键石”取石开掘凹陷露天矿山初始堑沟 图７“键石”取石法开掘凹陷露天花岗石矿山初始堑沟 使用垂直向下锯切并取出矩形“键石”方法可形 成凹陷露天石材矿山的初始堑沟，见图６。 （２）矩形“键石”尺寸 考虑到处理和吊装的难度， “键石”尺寸一般 凹陷露天大理石矿山通常使用链臂锯与串珠锯组 与标准荒料的尺寸相同，可分两次取得后到达初始 合开掘初始堑沟，花岗石矿山使用火焰切机与串珠锯 堑沟深度； “键石”水平截面长度１．５～２ｍ、宽度 组合或与劈裂设备组合开掘初始堑沟，见图７。 （１）矩形“键石”初始堑沟的尺寸 初始堑沟深度应达到最低开采台阶高度，其宽度 １ ２・ＳＴＯＮＥ ２０１７ ＮＱ５ １．５×２ｍ，深度３ｍ，体积大约是６．７５～１２ｍ 。 （３）矩形“键石”初始堑沟开掘设备 石材种类不同，所需开掘初始堑沟设备亦不同， ・弛 表２是大理石、花岗石矿山矩形“键石”取石法开掘 初始堑沟的常用设备。 表１矩形“键石”初始堑沟开掘设备及堑沟规格尺寸 锯切开采方式 堑沟长宽（ｍ） 串珠锯“上切法” 串珠锯“下切法” 最，大理石矿山用链臂锯和串珠锯完成楔形初始堑沟 开掘，见图８和图９。花岗石矿山用串珠锯配合切割立 柱，垂直向下进行封闭背面“盲切”方法，串珠绳切 割到要求深度后，在堑沟最深位置转成倾斜面切割至 矿体表面，形成一个轴向截面为三角形的楔型初始堑 沟，见图ｌＯ，倾斜面的倾斜角度ｌ５ ２Ｏ。 表４楔形初始堑沟开掘设备 石材种类 楔形堑沟开掘主要设备 要求 容纳串珠锯等开采设备的 最小作业空间位置 容纳潜孔钻作业和换向导 向轮安装的最小空间位置 ＇ｂｌＯ Ｘ １０ ／Ｊ＇，６ Ｘ ４ 最表２矩形“键石”初始堑沟的开掘设备 石材种类 矩形“键石”堑沟的主要开掘设备 大理石 有效切深７．３ｍ链臂锯、串珠锯、导向轮组、顶推装 置等 大理石 链臂锯、串珠锯及其专用“盲切”导向轮系 统、吊装设备 火焰切机、气袋、水袋或液压顶石机，也可使 花岗石 最小孔径 １５０ｍｍ钻机、串珠锯、切割进给立柱及 压绳式导向轮、顶推装置等 花岗石 用串珠锯及其专用“盲切”导向轮系统，以及 吊装设备等 （４）矩形“键石”初始堑沟内开拓运输系统 采用取出矩形“键石”形成初始堑沟的凹陷露天 石材矿山，初始阶段可采用起重机开拓运输方式，随 着采面的扩大可采用汽车开拓运输和起重机开拓运输 联合开拓方式。为了采面内设备、人员、荒料、废渣 进出，起重设备除了具有一定的臂长外，最好具备至 少５０ｔ的起吊能力。 为了安全，起重机吊运碎石时严禁使用抓斗。 ３．１．２凹陷露天石材矿山楔形初始堑沟的开掘 除矩形“键石”初始堑沟外，还可进行楔形初始 堑沟的开掘。 （１）楔形初始堑沟的尺寸 凹陷露天石材矿山楔形初始堑沟的尺寸见表３。 表３楔形初始堑沟尺寸 图８凹陷露天大理石矿山楔形初始堑沟的开掘示意图 石材 种类 大理石 花岗石 大端垂直 深度（ｍ） ６—９ ６一ｌ２ 宽度 （ｍ） ７ ７～８ 斜面倾角 （。 ） １５～２０ ｌ５～２０ 斜面合适 长度（ｍ） ２３～３５ ２３～４６ （２）楔形初始堑沟的主要开掘设备 表４是大理石、花岗石矿山楔形初始堑沟的主要 开掘设备。 （３）楔形初始堑沟开掘方法 图９凹陷露天大理石矿山的楔形初始堑沟 《石材》 ｚ生５期・１ ３・ 弛 线分解、荒料整形、荒料验收及清渣等工序，与ＩＩｊ坡 露天石材矿山高台阶开采工艺流程对应的工序相同。 图１０凹陷露天花岗石矿山的楔形初始堑沟 （４）楔形初始堑沟内的开拓运输系统 图ｌ１楔形初始堑沟的扩展 采用楔型初始堑沟的露天石材矿山，常采用汽车 开拓运输与起重机开拓运输组合开拓运输方式。坡度 合适的堑沟斜面既是荒料及废渣的运输通道，也是矿 山上下层采面的连接通道，串珠锯、凿岩机等开采设 备可通过斜面运送到下一层采面。 楔形初始堑沟在凹陷大理石和凹陷花岗石矿山都 有使用。 ３．２初始堑沟的扩展 图ｌ２矩形“键石”取石法初始堑沟的水平扩展 凹陷露天石材矿山的初始堑沟达到所需最小尺寸 时，只能满足开采设备作业的基本要求，必须继续对 初始堑沟沿水平方向的四壁扩展，见图１１和图ｌ２，以 便形成凹陷露天石材矿山的开采作业面。初始堑沟的 扩展与后续开掘开拓堑沟的工序相结合，也就是采用 山坡露天石材矿山的开拓堑沟开掘方法。 图ｌ３凹陷露天花岗石矿山开拓堑沟的开掘 ３．３初始堑沟内开掘开拓堑沟 初始堑沟内均为两个自由面台阶，为了扩大初始 堑沟的尺寸，以及后续开采荒料的需要，必须在其上 开掘开拓堑沟，形成具有三个自由面的开采台阶，见 图１３Ｎ图１４，才能满足串珠锯等开采设备开采荒料的 要求，然后可进行长条块石或大块石料的分离切割。 在两个自由面开采台阶上开掘开拓堑沟的方法与山坡 露天开采矿山的对应工艺方法相同。 图１４凹陷露天大理石矿山开拓堑沟的开掘 ３．４凹陷露天石材矿山长条块石分离及后续开采工序 随着初始堑沟的扩展及开拓堑沟的完成，在凹陷 在采用汽车和起重机运输联合开拓运输系统的凹 露天石材矿山的采面均已形成具有三个自由面的开采 陷露天石材矿山，荒料从凹陷的采面常采用起重机吊 台阶，见图ｌ５和图１６。后续的长条块石分离、翻倒、划 至采面外的荒料周转场地，见图ｌ７。１ ４・ＳＴＯＮＥ ２０１７ Ｉｉｏ５ ・弛 景飙照彗 杰平开掘开拓鐾壹 第二层初蜒堑淘四壁扩震 罔１８ 陷褥人行材矿Ｉ１Ｉ的 确推进过程示意罔 Ｔｌ０８ｌ一２００８规定．当ｌｕ１陷露天石材矿【ＩＩ底盘的宽度小 于２０ｍＨ，．１，Ｊ 停止开采 、 ５ 陷露天石材矿…的开拓运输方式 不论ｆＬｒＩ陷露天石材矿山的初始堑沟是 前述介绍 的哪种方法形成，公路汽车与起重机联合开拓运输力 １６ ｌ 自露天夫理石矿１【Ｉ的多 阶开采 局 式是最佳选择方案。 ５．１兀斜坡通道的Ｆｒ１陷露天矿ＩＩｌ 从无斜坡道的 陷采而内向外部倒运荒料和废渣 时，可使用义装机、运输车辆与起重机运输的联合开 拓运输方式，见图ｌ９。 冈１７ ｒｑ陷露人仡岗石矿山的多台阶歼采布局 ４凹陷露天石材矿１Ｉ１乍产的延续 当第一层采 的面积足够大后，采 底平 ｌ卡ｆ１ 于只有一个自由 的矿体表而，可按照上述力‘法继续 向下开掘新一层初始堑沟，并形成下一层新的ｌＩ 作 罔１９无斜坡通道的ｆＬｒｌ陷露天花岗 矿【ＩＩ 面：随着各层采 的逐渐扩大，向下开掘 沟的 【 作 ５Ｉ２有斜坡通道的『ＬｒＩ陷露天石材矿ｌＩ Ｊ 会一－一直继续下 ，最终形成凹陷露天矿山多层台阶式 在有斜坡道（俗称， 道）的 陷露天石材矿Ｉｌ１采 开采布局，见图１６和图１７，图１８足凹陷露天石材矿山 面，见冈２０，采用载重汽车在义装机和挖掘机配合下 的正确推进过程示意图。 的开拓运输方式。 建材行业标准《装饰石材露天矿山技术规范》ＪＣ／ ５．３开拓运输系统的转变 《石材》 Ｑ ｚ生５期・１ ５・ 随着采面深度增加，多数凹陷露天石材矿山的开 运输车辆外，起重机是必不可少的设备，应根据矿山 拓运输系统终将会成为多种方式的组合。在接近矿体 具体情况选择合适的起重设备类型及技术参数。 １移动式起重设备 表面的采面采用有斜坡通道，更下层采面问采用无斜 ６．坡道的开拓运输格局，见图２ｌ和图２２。通常凹陷石材 移动式起重设备包括汽车吊、履带吊。因这类起 矿Ｉｊ』最终将采用汽车运输与起重机运输的联合开拓运 重设备的吊臂较短，起吊钢丝绳容绳有限，只适用于 输方式 深度小于２０ｍ的凹陷露天石材矿山，见图１９和图２Ｉ。 ６．２桅杆吊 臂长４０～９０ｍ的桅杆吊，最大起吊深度达８０ｍ，加 大钢丝绳卷筒容绳量，起吊深度还可增大，适合开采 作业面深度很深的凹陷露天石材矿山使用，见图２２。 ６－３起吊能力 起重设备吊装能力与作业内容有关，４０ｔ起重能力 的起重设备只适合吊装荒料和废渣，以及一般的开采 图２０进入凹陷露天花岗石矿山不同标高采面的马道及 开拓运输系统道路 机械设备。在采用起重机开拓运输系统的凹陷露天石 材矿山采面，叉装机和挖掘机等大型设备也需要起重 设备吊进或吊出采面，这时就需要６０ｔ以上起重能力的 起重设备。 ６．４排水设施 应根据凹陷石材矿山当地气候条件和水文地质情 况配备合适的排水设备。 前面介绍的凹陷露天石材矿山的开采工艺技术和 方法，仅供从事石材矿山开采的同仁们参考。在实际 操作时，可根据矿体的产状、特点、周边气候和气象 Ｉ ２１『ｌ＿Ｉ＿Ｉ陷露天花岗石矿山多种开拓运输方式的组合 等具体条件，对开采工艺和工序进行补充和修订。 １ｌ ｌ Ｉ 日本高科技将致使石材墓碑 产品进口减少 ｌＩ 在日本，近几年正在兴起一种高科技的“纳骨堂”。扫 ｆ墓者进门刷卡，先人的罐子就会自动被输送到纪念者的面 Ｉ前。由于这种“纳骨堂”特别节省空间，也不需要墓碑，所 ｌ以费用较低。深受到日本中、年轻人的欢迎。由此，也将影 Ｉ响 本近年来墓碑石的进ｔ－Ｉ。而现在日本进ｆ１的墓碑石产品 图２２凹陷露天大理石矿山多种开拓运输方式的组合 ｌ主要使用对象是老年人和对破旧墓碑更换。随着时间的推 Ｉ进，日本的天然石材幕碑产品将会明显减少。这给中国专做 ６凹陷露天石材矿山的起重、吊装等设备 在采用汽车开拓运输和起重机开拓运输组合的联 １日本墓碑产品的企业提出了新的选择——加强供给侧的改革 ｌ在石材出１７１上也不容迟缓。 （侯建华） 合开拓运输方式的凹陷露天石材矿山，除了叉装机和 ・１ ６・９ＴＯＮＥ ２０１７№５
