石材开采部分

第六章饰面石材开采第一节概述饰面石材有大理石、花岗石和板石等，它们具有一定的机械强度，加工后显现出美丽的花纹和光泽。

大理石属于沉积碳酸盐岩和与之有关的变质岩。

如大理岩、大理化灰岩、致密灰岩、白云岩、蛇纹化大理岩、蛇纹岩等。

花岗石属于各种产出的岩浆岩和变质的含硅酸盐矿物为主的岩石。

如片麻岩、混合花岗岩、辉绿岩、闪长岩、辉长岩、安山岩、玄武岩等。

板石即地质上的板岩、钙质板岩、凝灰质板岩、粉砂质板岩、硅板岩和板状砂岩、板状石灰岩和板状石英岩等。

大理石、花岗石主要用于高级建筑物作装饰棉板材，也用于石雕、工艺美术品、石碑、条石和块石等。

大理石还可加工为米石、石粉，有的可作电气绝缘板、水泥原料等。

花岗石可作耐酸耐碱制品等。

板石主要用于饰面板材和屋顶板。

饰面石材矿山开采的基本要求和特点，在于从矿体中采出满足一定规格要求且无裂缝的完整块石——荒料。

因此，开采工作面的布置、推进方向，以及与之相联系的开拓运输方式，要充分考虑矿体的层理、节理、裂隙，最大限度地避免它们对开采的不利影响；选择相应的开采工艺和技术装备，保证大块荒料的采出。

饰面石材开采的基本工序为：分离——从矿体上将条状块石（以下简称条石）分离下来；分割——将条石分割为毛荒料或荒料；整形——将毛荒料加工修整为荒料。

荒料率时是石材矿山的重要技术经济指标，荒料率大小和荒料块度取决于矿床地质条件和开采方法。

石材矿山建设必须十分重视矿点矿段的选择，首要的是资源条件，品种须适应市场需要，荒料率要达到一定要求。

通常，荒料率在开采前往往不能获得可靠的数据，因此建设规模不宜过大，设施应从简，经小规模试采证实确具备大规模开采条件后，可进一步扩大规模，并完善应有的设施。

第二节开采境界的确定合理确定开采境界试露天矿山设计中的关键问题之一，直接影响到矿山的主要技术经济指标。

需综合分析自然、经济及技术组织等因素。

石材矿山确定开采境界，首先要解决首采区的问题，进而确定最优境界。

一、选择首采区的主要原则通常情况下，饰面石材矿山的开采规模较小，开采的平面范围无需遍布整个矿区。

因此，确定开采境界，首先是选择首采区。

选择的主要原则是：勘探程度较高，储量比较可靠；有足够的储量，能保证矿山适度的服务年限；有较好的开采条件；剥采比小，荒料率高；不影响整个矿床的合理开发。

二、确定开采境界的主要原则1）确保有一定的盈利；2）充分利用资源，尽量减少储量损失；3）矿山服务年限适度；4）保证生产安全；5）不影响必须加以保护的建筑物、构筑物、河流、铁路、公路等。

三、经理合理剥采比的计算方法为保证石材矿山获得一定量的利润，在确定开采境界时要求境界剥采比不大于经济合理剥采比。

目前，我国饰面石材矿山均为露天开采，因此在计算经济合理剥采比时，不采用与地下开采比较成本或盈利的方法，而采用保证获得最低必要利润的方法，即盈利法。

碎矿石得不到综合利用()ba d c n j --=η01.0 （2－6－1） 式中 j n ——经济合理剥采比，m 3/m 3；η——荒料率，％；c ——荒料平均售价，元/米3；d ——最低必要利润，元/米3；a ——采矿成本，元/米3；碎矿石得到综合利用()bke a d c n j +--=η01.0 （2－6－1） 式中 k ——利用的碎矿石量与原矿量之比；e ——碎矿石纯收入，元/米3。

其它符号意义同前。

上述两式表明，经济合理剥采比与荒料率有直接关系。

荒料率高，则经济合理剥采比就大，反之亦然。

不同的矿床条件，荒料率变化较大，因此经济合理剥采比也有较大变化。

另一个影响经济合理剥采比的重要因素是荒料价格，它与荒料品种及规格有关，品种好、规格大售价就高。

四、最低经济荒料率一般露天矿的经济效益，除矿岩本身性质和相应的开采技术外，主要决定于剥采比。

因此在确定开采价值和开采境界时的主要因素是剥采比。

而在饰面石材矿山，除剥采比以外，还有一个主要因素——荒料率。

开采相同数量的原矿，荒料率越高，则所获得的产品——荒料就越多，经济效益就越好。

可见荒料率的高低对饰面石材矿山的经济效益有十分明显的直接影响。

因此，从经济角度对荒料率的下限有一定要求，不能满足这要求就不能保证获得必要的利润，就没有开采价值。

最低必要利润应保证缴纳税金和按规定年限偿还投资贷款、利息。

最低经济荒料率可按下式计算确定：碎矿石得不到综合利用()dc a nbd -+=100η （2－6－3） 式中 d η——最低经济荒料率，％；n ——生产剥采比，m 3/m 3；b ——剥离成本，元/米3；c ——荒料平均售价，元/米3；d ——最低必要利润，元/米3；a ——采矿成本，元/米3；碎矿石得到综合利用()dc ke a nbd ---=100η （2－6－3） 式中 k ——利用的碎矿石量与原矿量之比；e ——碎矿石纯收入，元/米3。

其它符号意义同前。

由上述两式可见，最低经济荒料率与生产剥采比有直接关系，生产剥采比大，最低经济荒料率就高，生产剥采比小，最低经济荒料率就低，两者呈直线关系。

因此，评价、选择和确定矿区或块段时，除矿石性质和其他技术条件外，必须同时注意剥采比和荒料率两个参数。

一般条件下，生产剥采比在0.3 m 3/m 3左右时，花岗石矿的最低经济荒料率伟15～25％，大理石矿为20～30％。

如果品种好，售价高，有较多出口时，则最低经济荒料率可适当降低。

第三节 矿山生产能力和开采要素一、矿山工作制度矿山工作制度主要根据规模、机械化水平和气候条件等因素确定。

通常，机械化水平高的矿山，为提高设备利用率，采用连续工作制，即每周工作7天，每天3班，每班8小时。

生产规模小、机械化水平较低的矿山可采用间断工作制，即每周工作6天，每天工作2或3班，个别的矿山工作1班，每班8小时。

年工作天数按（2－6－5）式计算： 321n n n n --= （2－6－5）式中 n ——年工作天数，d ；1n ——年日历天数，365天；2n ——年节假日天数，连续工作制为7天，间断工作制为59天；3n ——设备集中检修和气候影响天数。

二、矿山生产规模的确定石材矿山荒料生产规模主要根据国内外市场需要、矿床资源等建设条件、技术装备以及经济效益等各方面因素。

为避免盲目性，一般情况下，石材矿山的开采规模不宜过大。

其生产能力的确定不受最小服务年限的制约。

荒料生产能力根据生产规模配备技术装备选择开拓方案，然后验证其可能性，用方案比较确定其经济合理性。

若最终产品是板材，则荒料生产能力按公式（2－6－6）计算。

B H QA η= （2－6－6）式中 H A ——荒料生产能力，m 3/a ；Q ——板材生产能力，m 3/a ；B η——板材率，m 2/m 3。

荒料生产能力的验证由于石材矿山的开采规模较小，开采强度不大，其生产能力通常不受新水平准备时间及相应的延深速度的限制，因此，在技术上可能达到生产能力，主要取决于工作面生产能力和可能布置的工作面数量。

对矿床规模小、开采强度大、新水平准备时间长的矿山，同时需要按延深数度验证生产能力。

1、工作面荒料生产能力石材矿山开采工作面有分离、分割及整形三道工序。

这三道工序对某一条石来说是顺序进行的，对一个开采工作面来说则通常是交叉进行的。

这三个工序中分离作业耗时最多，因此，工作面的生产能力，取决于分离作业的生产能力。

现分别叙述几种主要工艺的工作面生产能力的计算。

（1）锯石机开采工作面；进行分离作业时，生产能力决定于锯石机切割效率和条石的尺寸。

工作面荒料生产能力G A ：z B zB G Bq Hq q HBq A +=η （2－6－7）式中 G A ——荒料生产能力，米3/班；η——荒料率，％；H ——分台阶高度，m ；B ——条石宽度，m ；B q ——锯石机水平切割效率，米3/班；z q ——锯石机垂直切割效率，米3/班。

（2）钻眼劈裂或钻眼爆破工作面，其生产能力按公式（2－6－8）计算。

11H B HBNalA G +=η （2－6－7）式中 G A ——荒料生产能力，米3/班；N ——同时工作凿岩机台数；a ——凿岩机效率，米/台.班；l ——钻眼间距，m ；1B ——水平眼深度，m ；1H ——垂直眼深度，m 。

其他符号意义同前。

上述计算中未考虑劈裂时间或装药爆破时间，如所占时间比例较大，应按占用时间相应降低生产能力。

（3）水平切割或垂直切割采用锯石机，而另一面的切割用钻眼劈裂或钻眼爆破时，按公式（2－6－10）计算工作面生产能力。

水平切割用锯石机，垂直切割用钻眼劈裂或钻眼爆破：B G Hq A η= 米3/班 (2-6-9)1H HBNalA G η= 米3/班 (2-6-10)式中符号意义同前。

根据两式计算结果，取较小值。

垂直切割用锯石机，水平切割用钻眼劈裂或钻眼爆破：z G Hq A η= 米3/班 (2-6-11)1B HBNalA G η= 米3/班 (2-6-12)式中符号意义同前。

根据两式计算结果，取较小值。

为充分发挥锯石机的能力，应有足够的凿岩机同时工作，使工作面生产能力不受凿岩能力所限制。

2、按可能布置的工作面数验证生产能力B G H nn A LL A 1≤ (2-6-13) 式中 H A ——生产能力，m 3/a ；1L ——工作线长度，m ；L ——工作面长度，m ；G A ——荒料生产能力，米3/班；n ——年工作日数；B n ——每日工作班数。

矿山采剥生产能力()()ηs H n K A A ++=11 (2-6-14)式中A——采矿和剥离的生产能力，m3/a；A——荒料生产能力，m3/a；HK——吊装运输损失，一般为0.5～1.0％；n——生产剥采比，m3/ m3；s——荒料率，％。

工作线方向的确定由于矿体中常存在发育程度不同的各种裂隙，工作线的方向对荒料率有很大影响，直接影响矿山的经济效益。

因此，在确定工作线方向时，必须首先掌握矿体的裂隙状况，对地质勘探报告（或能作为设计依据的地质资料）提供的裂隙成因、产状、密度及其分布规律等详细分析研究，找出主要裂隙方向、并加以充分利用，尽量避免工作线与主要裂隙斜交，以提高荒料率。

鉴于矿体的主要裂隙具有一定的方向，所以工作线方向按获得较高的荒料率的原则确定以后，应采用平行推进的方式。

如果有的矿区在不同矿段裂隙分布规律变化，应分别确定合理的工作线方向。

在开采过程中，工作线方向可根据裂隙的变化作适当调整。

工作线的推进方向需根据地形、基建工程量、生产剥采比、开拓运输系统等综合分析确定。

三、开采要素石材矿山受开采工艺和设备的限制，也受荒料规格和矿体裂隙的影响，一般情况下划分为若干个台阶和分台阶进行开采。

每个台阶形成一个完整的系统，完成采矿、剥离、吊装和运输工作。

分台阶仅进行采矿和剥离工作，吊装（起重）和运输设备设置在运输水平上，工作线推进过程中，每个分台阶应具有一定宽度的作业平台，采用移动式起重机吊装时，分台阶的作业平台宽度不宜过大，因这种设备的工作范围很小，常常需要借助牵引绞车配合作业，减小平台宽度，可提高吊装效率。