1和尧 2和林钰
1大理恒泰安全科技有限公司 云南省昆明市 650033
2昆明冶金高等专科学校 云南省昆明市 650000
摘要 石材矿山开采方法的选择尤为关键，采矿工艺与矿山荒料生产率、荒料规格质量、生产成本、石材综合利用程度、碎石废渣量、自然生态环境影响等息息相关。金刚石绳锯套绳式锯切法采矿工艺是石材矿山典型开采方法，本文从矿山生产安全性和资源利用率两方面出发，对该采矿工艺进行优化研究，进一步解决石材开采过程中矿石成材率低、资料浪费和作业安全的问题。
关键词 采矿工艺优化；型材开采；荒料率；作业安全；矿山机械化
0 引言
我国石材矿山数量多，前期由于国内石材工业重加工、轻矿山导致形成开采方式原始、建设周期长、投资风险高、石材荒料率低的局面。现阶段随着矿山开采正规化、机械化开采的推广应用，石材矿山荒料率、板材率、综合资源利用率等均有大幅度的提升。采用成套开采设备、优化型材采矿工艺，成为现代石材工艺的发展之路。
随着绿色矿山建设不断推进和石材产业整合升级，石材开采技术的进步为石材开采效率的提高提供了强有力的支持。目前，受全国石材产业整合以及环境保护政策执行力度加大的影响，天然石材市场需求与资源开发、原材料供应的矛盾日益突出，在产的石材矿山荒料产量和销售价格大幅提高，多数石材矿山企业生产和销售形势良好。
但在矿山企业经营状况好转的背后，部分管理者安全生产意识淡薄，忽视安全管理，一些矿山历史积压的问题长期得不到解决，石材矿山安全现状不容乐观，形势较为严峻。矿山洞顶坍塌及边坡和围岩垮塌事件时有发生，甚至出现人员伤亡及财产损失的重大矿难。
石材矿山安全隐患最突出的问题是矿山建设和开采不规范；露天矿山不按照规范要求预留安全边坡和安全平台；开采台阶阶段高度过大；矿山开发利用方案和开采设计方案如同虚设；有些矿山运输道路坡度过陡，转弯半径不够大；不设截水排水沟，任由降水汇集在采场或道路上形成径流；排土场不按照规范建设，不建挡土墙和截水沟，造成水土流失，甚至形成泥石流。上述几个方面的问题都为矿山安全埋下了重大隐患，一旦形成灾害，对企业、对矿山生产人员、对周边居民都会造成重大伤亡和损害，后果不堪设想。
基于以上问题，石材矿山应采用机械化台阶式开采，提高成材率的同时确保矿山的安全生产。
1石材矿山采矿方法
矿山的采矿方法主要结合饰面石材矿山特点和矿山生产企业生产实际情况确定，主要影响因素有矿体产状、矿床类型、地形地貌、企业生产条件、市场需求等。典型的石材采矿方法有：凿岩劈裂法、凿岩爆破法、机械锯切法、射流法以及联合开采法。
其中机械锯切开采法以锯石机为主体，辅以其他专用开采机具的开采方法。根据锯石机的类型和技术性能，锯切开采可分为以下四种：钢丝绳锯石机开采法、金刚石串珠锯机开采法、链臂式锯石机开采法、圆盘式锯石机开采法。
目前石材矿山为了开采色泽好的、少裂纹的型材矿石，大部分采用浅孔静态爆破方式进行。采矿工艺流程主要由剥离、膨胀剂分离、顶移、分割、整形、拖拽、叉装、运输、清渣工序构成。
2套绳式锯切采剥工艺
石材矿山开采色泽一般，有裂纹的矿体，采用套绳式锯切方式进行开采，主要生产工艺流程：主要由剥离、绳锯机分离、顶移、分割、整形、装运、清渣构成。
金刚石绳锯机特点：1）主要有液压绳锯机组和液压动力站组相结合，配合定向轮万向轮和绳条进行切割作业；2）液压系统自身的稳定性，安全性可靠性大；3）操作灵活，在狭小的地方可以使用；4）工作时无振动，低噪音定位准，非常适合切复杂截面。
金刚石绳锯机特性优势：1）适用性广，适用于所有类型矿山；2）机体可以360°旋转，能进行垂直，水平，斜面等各个方向的切割；3）成材率高，成本低。切面平整光滑无内伤，锯缝小，不会造成浪费；4）安全环保，无噪音，无粉尘，分离式操控，工人劳动强度低，安全性高；5）自动化程度高，操作界面简单直观，采用中央电脑控制，操作简单，容易掌握，实现切割工艺的自动控制；6）功能强，效率高：开采深度能达到10-20米，甚至更深。切割速度快，根据石材的硬软可达到2.5-12m2/h。
在实施矿体分离方法采用金刚石绳锯套绳式锯切法，分离的基本原则：1）适应矿床的赋存条件，生产安全可靠；2）工艺简单可靠，容易掌握；3、基建工程量少，施工方便；4）适合矿山开拓运输系统方案；5）荒料率高，矿石贫化率低。
矿山采用金刚石绳锯套绳式锯切法分离、叉车叉装采矿法，金刚石绳锯主要适用于地面石材如型材的开采及整形，采用金刚石绳锯套绳式锯切法，切割缝为1.1cm，几乎无浪费，可从矿体中采出具有一定规格要求的无裂隙的完整块石（荒料）。在矿山开采中，串珠绳锯切一般型材这一典型加工过程通过由尖趋平--由平趋圆--稳定锯切--残余锯切等几个特点来分析串珠绳锯切石材时锯切曲线的变化和有关规律，以此来提高串珠绳锯切效率。
3分离工艺优化
套绳式锯切法分离:在欲锯切矿体的设计位置先钻通孔。在进行工作面的开采锯切时，可作垂直、水平两种锯切。
矿山采用空压机配潜孔钻机打孔，钻凿水平孔、垂直孔，打孔后，将金刚石绳传入垂直孔中，再用金属钩从水平孔中将绳掏出，并将绳端对接成无极环状套在金刚石绳锯机的主轮上，再进行锯切。
首次锯切出尺寸为长2-3m、宽2m、高6m的条石，然后撤出人员设备，利用空气膨胀将分离的型材推至倾斜，再在上一台阶利用挖掘机将首次锯切出的条石推倒，为防止条石在推倒后砸坏，在下面放置草垛，挪移条石后，再次用绳锯机进行条石分割，分割尺寸依据叉车叉载能力确定，而后采用叉车进行装车，汽车运输至加工车间。其目的是减少切割面，提高工作效率。
图1 开采工艺图
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在顶石机顶下的矿石采用草堆或废弃轮胎垫底，起到缓冲作用，切下的荒料石块不容易破碎，重点解决了长期困扰生产过程中荒料率低的问题，同时提高了作业现场安全条件。
4 结语
在石材矿山开采过程中采用套绳式锯切法分离时，利用空气膨胀顶石机顶推将开采的型材推至倾斜，然后利用挖机翻倒，此过程易导致石料破碎，荒料率低，同时存在一定的安全风险隐患。在底部加铺缓冲设施，能大幅度提高荒料块石的完整性，提升作业现场安全条件，企业经济效益明显改善。
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