饰面石材的分裂机开采技术

摘要  分裂采石，是条石分离、荒料切分和整形的最基本和最主要的技术之一，其分裂楔的楔形选择、打孔布置和分离条石尺寸的确定，应根据荒料要求、原岩性质及其弱面产状，预先设计井精心施工。

前言

　　目前，我国饰面石材矿多采用露天开采。首先从原岩上分离长条块石(简称条石)，进而分割(分切)和整形，以生产各种规格的荒料。在石材开采过程中，条石分离作业最为重要，也最能体现饰面石材开采的持点。根据分离作业所使用的机械(具)和分离机理，可将石材开采方法分为:分裂、爆裂、锯切、钻孔切割、热能切割和联合开采法等。在众多的开采方法中，分裂采石是最基本的石材开采技术之一，它是针对石材抗拉强度较抗压强度小得多的特点，利用分裂楔产生的劈分力，从原岩分离下条石来。根据所使用的机械(具)和劈分力施加方式等，又可分为普通楔分裂和钻孔分裂。本文的重点，是阐述各种分裂法之条石分离技术。

1普通楔分裂

　　首先，据一次性分裂所确定的楔窝位置，手工凿楔窝;其次，将选定之分裂楔依次置入楔窝中，并使其横断面长轴线(楔宽方向)与分裂线一致;最后，用捌磅以上铁锤依次、循环向下锤击楔顶，在楔的向下尖劈力和楔边扩张力的作用下，循环锤击约‘3-4遍，即可从原岩上将条石沿分裂面分离开来。

1.1一次分离条石尺寸从原岩分离条石的尺寸，应据原岩产状、岩石结构和节理裂隙特征以及荒料规格等确定。一般宽1.0-1.2m，长3.0-5.0m，厚1.0-1.5 m (层状矿体为单层厚)。

1.2分裂楔形状与应用

　　分裂楔是用普通钢材锻制而成，其形状和尺寸因各地石质、经验和习惯不同而有所区别，用得较为广泛的是既可用于条石分离，也可用于荒料分切和整形的扁平楔和角锥楔(图1)。扁平楔，一般长100-200mm、宽40-60mm、头部厚50-80mm，多用于易劈面。角锥楔，一般长150-300mm、头部(断面为方或矩形)宽和厚均为50-80mm，多用于难劈面。

        1.3楔窝布置与尺寸

　　饰面石材的分裂具有方向性。一般沿其节理裂隙面、层理面和劈理面(岩石天然块体长轴向的假想面)或流理面(岩浆岩冷凝形成的假层面。以上统称为易劈面)较易分裂，而垂直易劈面的横截面(简称难劈面)则较难分裂。设计的主劈面，应为岩石的易劈面，分离后即是荒料大面。沿主劈面(线)布置的楔窝，一般窝间距100-200mm、窝上口长50-80m、窝上口宽25-50mm，其深度应视劈分厚度而定，通常有“一寸管三尺”之说，即说的是楔窝深与分裂厚之间的关系。实践中，楔窝深一般为40-60mm。辅助分裂面多为难劈面，且与主劈面垂直或斜交。沿辅裂面(线)布置的楔窝，间距较主劈面的小，一般80一100mm，窝长和深应大于主劈面的，一般60-100mm以上，窝上口宽与主劈面的一致。当三面分裂时，大面应为主劈面.楔窝参数亦与上述主劈面的相同。对于结构致密的岩石，劈分性能无明显方向性，无难、易劈面出现，其楔窝间距、尺寸等，应视具体条件和经验确定。

1.4主要优缺点

　　普通楔分裂法分离条石，具有机械(具)简单、易制作，操作容易，成本低，适应性强等优点。缺点是手工锤击劳动强度大，分裂厚度有限(一般小于1.5m)，分离条石规格较小(小于3.0m3)，生产效率低;条石之楔窝上口处易“崩边”;当岩石可劈分性能变化时，由于分裂面开裂过程中，常随易劈面偏斜，在难劈面难按预计的分裂面开裂，所以条石表面粗糙、平整度差，荒料整形工作量较大，荒料率低。

1.5适用范围

　　①资金贫乏和设备简陋的建筑料石场和小型石材矿，②中型石材矿之初期开采;③水平、缓倾斜薄矿层和劈分性能较好或劈分无明显方向性的石材矿;④矿体裸露、裂隙较发育的半风化型矿层和孤石;⑤其它分离、分切法之辅助手段。

1.6矿山实例

　　在我国各地的石材矿，目前都不同程度地采用普通楔分裂法分离条石以及荒料分切、整形。尤其山东、四川和福建等地的石材矿普通采用，且效果较好。福建晋江巴盾石材公司南山联合石材厂花岗石矿，属凹陷露天矿，开采灰色混合花岗闪长岩，主要产品品种603、633和637;四个生产矿(点)，年产荒料10000m3以上，产值400万元以上。厦门集美海沧花岗石开发公司，属凹陷露天矿，有三采区五矿点，主要产品品种623和637，荒料规格一般1.0-1.5m3，荒料率40%-60%，年产荒料20000-25000m3。以上两矿都装备有轮胎式前装机、空压机、手持式凿岩机、牵引绞车、汽车吊和火焰切割机。在条石分离时，首先在充分利用节理裂隙的基础上，用火焰切割机切缝，使分离块体的自由面达搜一5个，其余1一2面则用普通楔分裂法(或钻孔复合楔分裂法、钻孔爆裂法)分离，条石分切成荒料时，主要采用普通楔分裂法。

2钻孔分裂

　　钻孔分裂，是采用凿岩机钻排孔，并在孔中安装可施加劈分力的分裂机(具)，以实现条石分离。按所采用的机(具)以及劈分力的施加方式，可分为钻孔复合楔分裂和钻孔液压分裂机分裂。

2.1钻孔复合楔分裂

　　首先，用手持式(风动、液压、内燃式)或滑架式(风动、液压式)凿岩机，沿预定分裂线钻等距、等深的平行排孔;其次，将复合楔置入孔中，并使其中心楔片与排孔预裂中心联线方向一致;最后，用捌磅以上铁锤锤击复合楔中心楔片顶端，使楔片在两扩张板中间下滑劈入，同时挤压紧贴孔壁的扩张板，并产生极大尖劈力。沿排孔依次循环锤击约3一4遍，石材沿预裂面分离。

2.1.1复合楔。

　　复合楔是用普通钢材按模型锻制而成，由中心楔片和两个半圆柱扩张板组成(图l)。中心楔片上段为圆柱或方柱;下段(插入扩张板中的部份)为扁平楔，楔宽与扩张板直径相等;扩张板为上薄下厚的半圆柱，直径一般为30-36mm，较孔径小2-4mm。复合楔全长，视分裂厚度而定，一般为180-1000mm。

2.1.2钻孔布置与尺寸。

　　钻孔布置的原则与普通楔分裂楔窝的相同。孔间距视石材性能而定，沿易劈面布置的孔间距较大，一般200-400mm，沿难劈面布置的孔间距较小，一般100-200mm。沿易劈面布置的孔深，一般为分裂厚度的70%-80%，沿难劈面布置的孔深，为分裂厚度的85写一95%。为减少损失、降低钻孔成本、提高钻孔速度，孔径一般取32-38mm为宜。应严格按设计孔距、孔深钻凿平行排孔，否则会造成分裂面凹凸不平，甚至很难开裂，致使荒料质量和荒料率大幅度下降，荒料开采成本上升。为保证钻孔质量、减轻凿岩劳动强度，提高凿岩效率，应采用专用凿岩设备，如滑架式凿岩机。暂无专用凿岩设备的小矿，可采用手持式凿岩机钻孔，但应大力提高操作者的技术水平，且钻孔深度限于2.0m以内，否则钻孔很难达到要求的精度和偏斜度。

2.1.3主要优缺点。

　　钻孔复合楔分裂的优点:设备简单.操作技术易掌握，分裂面较平整以及由于扩张板深入孔中、并紧贴孔壁，所以不会产生压碎孔口而导致荒料崩边，从而有利于控制分裂面(尤其是难劈面)的偏斜和提高分裂厚度。缺点:劳动强度较大、凿岩和复合楔制作(既有技术要求，也要有相应设备)难度较大。

2.1.4适用范围。

　　钻孔复合楔分裂的适用范围，基本上与普通楔分裂的适用范围相同。

2.2液压分裂机分裂

　　用滑架式凿岩机沿预定分裂面(线)钻等距，等深的平行排孔;把分裂机的分裂器楔片按设计要求插入孔中，并调整分裂器使劈分中心线与预裂面(线)重合;启动液压泵，分裂器楔片产生作用于孔壁的强大劈分力，将石材条石沿预裂面分离;关闭液压泵。常用的传压介质有液压油和水。液压分裂机(表l)由液压泵站(又称动力站)和分裂器(图2)组成，泵站在工作面的行进为手推胶轮式。泵站与分裂器之间由高、低压胶管连接并通过介质传递压力。每台分裂机可驱动3-5个液压分裂器。

    液压分裂法一次分裂条石尺寸、钻孔布置、钻孔尺寸及其质量要求等，原则上与钻孔复合楔分裂相同。

　　液压分裂机泵压可达相55-63MPa，经楔片逐渐施于孔壁的劈分力，大而均匀，属静张力，岩体分离面较平整;不用人工打楔，减轻了劳动强度。