一、包頭市石材開采方法:
劈裂法、爆破法、切割法、火燒法…
二、開采方法選用依據:
1、礦床的地質條件:節(jié)理產狀、發(fā)育程度、礦體形態(tài)…
礦體厚度大有利于機械化開采,薄的宜采用手工開采
裂隙節(jié)理發(fā)育且不規(guī)則的宜選用鑿眼劈裂法
2、巖石類型
如不含石英的玄武巖、輝長巖不能采用火焰切割巖石的抗壓強度約為抗張強度的30倍,為抗剪強度的10倍。采用劈裂楔對巖石產生擠壓張力,使巖石破裂,尤其適合水平節(jié)理裂隙發(fā)育的礦床。
3、礦山規(guī)模:
4、所需荒料規(guī)格:
5、自然地理條件:
6、環(huán)保要求:
7、技術經濟指標:
8、產量、效率、效益:
鑿眼劈裂法
一、劈裂機理和適用條件
機理:
1、巖石的抗張強度相對較小。
2、應用了“劈”的原理,對巖石產生較大的張力,巖石受力后產生破裂。
3、打楔時力的作用時間短、速度快,楔子受到的動能大。
適用條件:
1、適用于具有近水平裂隙的巖石
2、花崗石的抗張強度小于大理石,因此在花崗石開采中更適用
3、巖石是各向異性體,在不同方向上抗張強度各不相同,所以楔孔的參數在不同方向上亦不相同。
二、人工打楔劈裂法
1、工具——楔的種類與結構
2、操作方法:手持式鑿巖機
淺孔人工打楔劈裂和深孔(在劈裂面上鉆透的排孔)人工打楔劈裂,排孔間距與劈裂性好壞有關,最小甚至只有10-15cm
3、優(yōu)缺點:工具簡單、方法簡便、成本低廉
勞動強度大、效率低、荒料成方性差、整形工作量大。開采花崗巖時,每立方米礦巖總量的巖石,一般需要鉆鑿10米的孔,按30%的荒料率計算,開采每立方米成品荒料,需鉆鑿30-40米的孔。
三、液壓劈裂機劈裂法
原理與人工劈裂相同,通常指采用液壓劈裂器、深孔劈裂方式進行開采。與人工打楔法相比,確保排孔劈裂的一致性,降低了勞動強度,也提高了效率。
作業(yè)時在巖石上按照預裂方向用鑿巖機鉆鑿出放置液壓復合劈裂楔的鉆孔,將液壓復合劈裂楔放置在孔中,連接劈裂楔與液壓泵站,高壓油液通過油管傳送到液壓劈裂頭,液壓劈裂楔在高壓油液作用下向孔內兩壁產生擠壓張力,巖石受力后產生破裂。
鑿眼爆破法
適用條件:各類天然裂隙少的巖石,用輕微爆破從巖體分離出大塊石材
方法分類:大致分成普通爆破、常規(guī)控制爆破和刻槽控制爆破。
優(yōu)點:操作簡單、效率高、適用性強、成本低
缺點:成方性差、荒料率低、降低石材強度、不安全因素多
一、普通爆破法
1、藥劑:黑火藥
2、爆破參數:
孔徑:30~40mm
孔距:水平孔距:1~1.5m;
垂直孔距:0.8~1.2m
孔深:水平孔深:分離塊寬度的45~60%
垂直孔深:分離塊高度的60~80%
藥量:炮孔深度的20~25%
起爆:雷管或電雷管
注意:防止爆破力過分集中的措施:
分段裝藥、炮孔口不宜填塞過緊
二、控制爆破
1、概念:
控制爆破法是一種經過精確設計,采用不同的藥物和點火方式進行的爆破,使得既能達到預期的效果又能將爆破所產生的危害性控制在規(guī)定的允許范圍之內,這種對爆破效果和爆破的危害進行雙重控制的爆破,稱為控制爆破。
2、藥劑:
黑火藥、導爆索、2號巖石炸藥、爆裂管、金屬燃燒劑、靜態(tài)膨脹劑
(1)導爆索:
是以單質烈性炸藥黑索金或泰安為藥芯,其外形象導火索,稍細,顏色多為紅色。國內導爆索裝藥量為12~14g/m,爆速6500~6800m/s,可用火雷管或電雷管引爆,炮孔間距20~40 ;安放導爆索的內鉆孔介質可為空氣或水。
(2)金屬燃燒劑(高能燃燒劑):
使金屬氧化劑與金屬還原劑發(fā)生反應產生高溫膨脹氣體,在膨脹氣壓和熱效應的共同作用下爆裂巖石。
如:
2Al+3MnO2=Al2O3+3Mn+221千卡(或+9.52×105J)
常用的氧化劑:MnO2、CuO、Fe3O3…
常用的還原劑:Al、Mg、Fe+Mg…
(3)靜態(tài)膨脹劑:
氧化鈣和無機鹽以及有機添加劑組成,加水后發(fā)生反應體積膨脹產生的張力。
如:
CaO+H2O——Ca(OH)2+15.5千卡,同時體積膨脹3倍,產生的膨脹應力約為30~50Mpa(巖石的抗張強度約為5~12MPa)。
機械切割法
概念:借助機械設備按所需荒料規(guī)格直接從巖體上分離塊 石或荒料
優(yōu)點:對礦體、荒料無損傷,切割面平整、不需整形,荒料率高,塊度大,勞動強度低,生產效率高。工藝、技術、設備先進。
常用設備:鑿巖機、鋼繩鋸石機、金剛石繩鋸、鏈式鋸、盤式鋸。
一、鋼繩鋸石機鋸切法
出現于19世紀末,用于大理石的開采,以石英砂為原料,20世紀末已停止使用。
二、金剛石繩鋸鋸切法
1、設備組成:
(1)驅動裝置
(2)金剛石繩
(3)工作立柱、導向輪
2、工作方法:
(1)環(huán)式牽引切割法
當礦體有兩個或以上的自由面時,沿設計的鋸切面,鉆一水平孔和一垂直孔,使兩孔貫通,并在同一切割面上。
(2)壓繩切割法
當礦體的自由面少于兩個時,在臺階的工作面上鉆孔,利用多用鉆機或切割立柱裝上壓繩輪,置于孔中,金剛砂繩繞過壓線輪與鋸機的驅動輪構成閉合回路工作。
3、金剛石繩鋸適用條件
可用于大理石、花崗石的全鋸切開采或與其他設備聯合開采;也可用于石材加工、荒料整形
4、優(yōu)缺點
開采成本高,但鋸切面平整,鋸切面積大,荒料率高
四、臂式鋸石機鋸切法
根據切割刀具分為:
1)將硬質合金或金剛石節(jié)塊切割刃固定安裝在切割臂傳動鏈上組成硬質合金切割鏈或金剛石切割鏈;
2)鑲有金剛石切割節(jié)塊的聚氨酯注塑切割帶。
金剛石切割帶的主體是穿在6根并排布置的航空用不銹鋼鋼絲繩上的矩形金剛石節(jié)塊,節(jié)塊
之間全部用特殊聚氨酯注塑壓封??蛇M行礦體垂直、水平面的切割,而且在同一安裝位置,可快速靈活地進行垂直水平切割位置的轉換。適用于中等硬度以下大理石、石灰?guī)r和石灰華等軟質石材的開采。
目前大型鏈臂鋸最大垂直切割深度可達8米,水平最長切割深度可達4.8米,鏈條寬度一般為33.5mm。開采帶鋸的最大切割深度可達4.8米,鋸縫寬度一般為38mm。
五、包頭市石材盤式鋸石機鋸切法
直徑4.2m的鋸片可開采高度達到1.9m,開采時圓盤鋸的主機和鋸片是移動的。開采圓鋸片使用的鋸片直徑是1600--4200mm,通常為2片或3片為1組使用。
如切割深度為1.25m時,可使用1.6m 、2.2m、2.8m三種直徑的鋸片組合;如切割深度為1.9m時,可使用2.2m 、3m、4.2m三種直徑的鋸片組合。鋸縫的最終寬度是15-20mm。
火焰切巖機切割法
一、切割機理:
用火焰噴射器的火焰燒灼巖石,形成切割面以分割巖石,只能垂直切割,切割溝損失較大,在有三個自由面的情況下,一般最多切割兩個面,最好只切割一個面,另外兩個面用爆破或劈楔法分離。
巖石中不同礦物熱膨脹系數的差異,石英在573℃時由α-石英變成β-石英體積縮小,引起崩離。
二、適用條件:
高石英含量巖石的垂直切割,不能水平切割。石英含量高則切割效率高;石英含量低則切割效率也低。
三、設備組成:
空壓機、供油系統、供氧系統、火焰噴射器
四、優(yōu)缺點:
效率高(1.5~2.5㎡/h)、靈活機動、切割深度大(可達10m)、切割面積大、切割面平整、不受季節(jié)、氣候影響。噪音大(100~120db)、粉塵大、油耗高、成本高(200~250元/㎡)、勞動強度高,須與其他開采方法聯合作業(yè)。
火焰切割機與手持鑿巖機配合,鉆鑿排孔結合劈裂的開采方法(簡稱火燒鑿巖開采法)是傳統的、使用時間最長、應用最廣泛的花崗石礦山開采方法。
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