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饰面石材的分裂机开采技术

  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。

 

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