花岗石矿开发利用方案的比较

【摘 要】花岗石矿床开采有几种常用方案，本文从技术经济方面对几种方案进行了比较，为矿床开采方案的选择，提供了决策依据。

【关键词】花岗石；开采；荒料率；锯割

1、概况

通常称谓的石材主要是指大理石和花岗石，其用途相当广泛，主要用于建筑业、化工、机械、造纸、环保等多种工业部门。石材一般要求具有一定的抗压、抗折强度，耐酸、耐碱，易于加工，抛光后光泽度高，颜色鲜艳，花纹美观等。

2、矿床开采方案技术经济比较

2.1 方案简介

目前国内外石材矿山开采荒料率比较高的是在台阶上进行，主要方法有三种：

（1）全部由金刚石绳锯锯割而成（金刚石绳锯、绳锯机、绳锯）；

（2）荒料的底平面用金刚石绳锯锯割，而其他两个竖直面采用凿密集排孔、劈裂器和胀裂剂分开；

（3）用刻槽机而引发的刻槽胀裂法。

2.2 开采方案技术经济比较

下面对以上三种方法在台阶上开采进行对比。为了有可比性，三种开采方法都设定台阶高度2.2m，并在其上进行分离、解体成荒料，最终计算出荒料三个面的生产费用指标。

设定一次分离岩体尺寸为：长×宽×高=12m×3 m×2m=72m3，然后将分离岩块解体成8块形状尺寸相同的荒料，每块荒料尺寸为：长×宽×高==3m×1.5m×2m=9m3

按以上述分离、解体荒料的尺寸为条件，分别用三种方法去完成，比较各自产生的费用及技术上的优缺点。

（1） 绳锯锯割法

一块9m3的荒料，底面积为3m×1.5m =4.5m2；两个竖直面面积分别是2m×1.5m= 3m2；3m×2m=6m2

① 绳锯锯割面积：底平面+两竖直平面=4.5m2+3m2+6m2=135m2

② 荒料三个面锯割生产费用为：13.5m2×386元/m2=5211元（选取中硬石材的实际消耗综合指标计算，即386元/m2。包括穿绳费用）。

（2） 密集排孔胀裂法

荒料底平面采用绳锯锯割，两个竖直面用密集排孔胀开。

① 底平面锯割费用：4.5m2×386元/m2=1737元

② 两竖直面凿密集排孔孔数及费用

孔数：1.5m÷0.12m/个+3m÷0.12m/个=38个（孔距取0.12m）；

凿孔总深：38×2m=76m；

则凿岩总费用：76m×5.8元/m=441元（每m凿岩费取矿山中硬岩石实际消耗综合指标计算即5.8元/m）；

③ 胀裂剂用量及费用：（岩孔直径为0.04m，胀裂剂容重1.7dm3，胀裂剂矿山价1200元/t）；

④ 胀裂剂用量=岩孔容积×装孔系数=76×∏ R2×0.7=0.048m3；

⑤ 胀裂剂费用：0.048m3×1.7t/m3×1200元/t=98元；

⑥ 则荒料三个面分开的生产费用总和为：锯割费+凿岩孔费+胀裂剂费=1737元十441元+98元=2276元。

（3） 刻槽胀裂法

荒料底平面用绳锯锯割，两个竖直面用刻槽岩孔胀开。

① 底平面锯割费用：4.5m2×386元/m2=1737元；

② 两竖直面凿刻槽岩孔孔数及费用；

孔数：1.5m÷0.6m/个=3m ÷0.6m/个=8个（孔距取0.6m）；

槽孔总深8×2m=16m；

则刻槽岩孔费用：16m×8元/m =128元（每m刻槽岩孔费用取矿山中硬岩石实际消耗综合指标计算即8元/m）；

③ 胀裂剂用量=岩孔容积×装孔系数=16×∏ R2 ×0.7=0.02m3。

胀裂剂用量：0.02m3×1.7t/m3×1200元/t=28元；

④ 则荒料三个面分开的生产费用总和为： 锯割费+凿刻槽岩孔费+胀裂剂费=1737元+128元+28元=1893元。

在开采台阶上采出一块9m3的荒料，采用三种方法来完成，各自生产费分别是：绳锯法5211元；密集排孔胀裂法2274元；刻槽胀裂法1893元。

2.3 开采石材单位体积生产费比较

为了便于比较，折算成单位体积生产费：

绳锯法：5211元÷9m3=579元/ m3；

密集排孔胀裂法：2274元÷9m3=253元/m3；

刻槽胀裂法：1893元÷9m3=210元/ m3；

从三个方法生产费用来看，刻槽胀裂法最经济，绳锯法开采费用最高。

在技术上，三种方法优缺点如下：

绳锯法：生产工艺难度大（指穿绳孔对接），生产技术要求高、耗电、耗水、费时，采场产生泥浆多，给生产和生活环境造成影响。但它生产荒料率高，荒料质量好，相对开采成本高，企业经济效益小，中低档石材品种不宜采用该方案。

密集排孔胀裂法：凿岩工作量多、劳动强度大、劳动条件差、粉尘、噪音危害工人身体健康；荒料表面有钻孔痕迹，影响板材率；荒料在验尺上会有折扣。但是，荒料开采成本中的主要费用可大幅度减少，适合中低档石材。

刻槽胀裂法：刻槽钻孔数量少，可改善劳动条件，减轻劳动强度，岩孔内有槽线存在，当受外力作用后会产生应力集中效应，岩体必然会沿槽线处整齐断开，槽线有导向功能，保证岩块断面平整而不会走偏，对胀裂剂质量要求不高，矿山容易实现自产自用胀裂剂的，荒料开采成本相对较少，可以给企业增加经济效益。

从上述三种方法的技术经济比较来看，对于高品位的花岗石矿应首先考虑全部由金刚石绳锯锯割而成的方案，一般品位的花岗石矿应考虑密集排孔胀裂法或刻槽胀裂法。

3、矿山装备条件

在台阶上进行分离、解体、整形获取荒料的方案进行采矿作业。即荒料底平面（水平面）用金刚石绳锯锯割，其余两个竖直面采用密集排孔胀裂法或刻槽胀裂法分开，通常所需装备（设备）如下：手持式凿岩机、绳锯机、ZL-50装载机、气腿式凿岩机、空压机（10m3/min）、履带式330装载起重两用挖掘机和运输汽车

4、综合评价与主要结论

我国石材矿山数量多，但是正规化建设、机械化开采的矿山还不是很多，大多数矿点还是采用塘口式原始方法开采，几个人或十几人组合在一起，用空压机、凿岩机、手推车、三角架吊就进行凿岩爆破开采，荒料率极低，荒料运走后，余下大量废石、碎渣就地抛弃。据资料统计：塘口式爆破法开采石材，其荒料率一般都在4%-6%之间，机械化程度好的矿区，也不会超过10% ，剩下90%的资源在开采过程中都变成了废石碎渣，浪费了大量资源。

采用矿山台阶开采方案，在开采台阶上分离、解体、整形荒料，摒弃已淘汰的凿孔爆破方法，使开采出来的石材荒料率一般都能在30%以上。具体是采用① 全部由金刚石绳锯锯割；② 荒料的底平面用金刚石绳锯锯割，而其他两个竖直面采用凿密集排孔、劈裂器和胀裂剂分开；③ 刻槽机而引发的刻槽胀裂法，应根据花岗石矿品位、开采台阶数量、、矿山年产量、开采设备及技术管理水平来定。目的是最大发挥开采设备的生产效率。荒料与矿山分离后，用自行式起重挖掘机将荒料放到载重汽车上运走，该开采工艺是国际及国内目前较先进成熟的石材荒料开采方法，技术成熟，经济可行。