石材鋸切開採

石材鋸切開採

石材鋸切開採,是指用各種大小不等的石塊砌築以及機械鋸、劈楔和爆破等手段,將岩石切割成一定形狀和塊度,用作土木建築工程的砌體和飾面裝修材料的荒料,並從岩體上分離下來的方法。

石材鋸切開採

用機械鋸、劈楔和爆破等手段,將岩石切割成一定形狀和塊度,並從岩體上分離下來的方法。所采岩石用作土木建築工程的砌體和飾面裝修材料的荒料。石材用於土木建築工程已有數千年的歷史,埃及的金字塔,中國北京故宮的基礎、階石和欄桿,明陵的石牌坊等,都是用各種大小不等的石塊砌築雕琢而成。但形成完整的石材工業體系,則僅有百餘年歷史。近代各種新興建築材料(如水泥等),在很大範圍內代替了石材,但一些永久性建築物、重要的公共和社會活動建築物中,仍需用大量天然石材作裝修材料和牆體材料。如中國的雲花、漢白玉、丹東綠、杭灰,義大利的西納金黃大理石,非洲藍色花崗石等,都是國際市場上的暢銷品,其需要量不斷增長。

可做結構或飾面材料的岩漿岩有花崗岩、安山岩、粗面岩和輝綠岩等;沉積岩有石灰岩、白雲岩、凝灰岩、粘土岩、砂岩和頁岩;變質岩有大理岩、板岩等。中國一些著名的飾面石材岩種見附表

石材鋸切開採

絕大部分石材均系露天開採,剝離工程量不大。礦床開拓方式以無溝開拓為主。回採工序包括分離、分解、修整、起重裝車。把幾十至幾百立方米的大塊岩石,從岩體上分離下來,將大塊分解成方整的小塊荒料,並修理整形,起重裝車。石材回採工藝的顯著特點,是充分利用岩石的構造特徵。如沉積岩主要是層理構造和縫合線構造及裂隙;岩漿岩則是節理、流面、流線和流紋構造;變質岩中的片理構造和塊狀構造等。降低石材生產成本的關鍵是保證石材質量、提高板材成材率、減少機械工作量和提高回採效率。工作面的布置多平行於裂隙或節理的走向;回採層高度主要按層理或裂隙間距來確定。石材回採方法有劈楔法、爆破法、排鑽法、機械鋸切法、火焰切割法及其聯合的方法。

劈楔法 沿岩石構造面打進金屬楔,或用鑿岩機打楔眼,用油壓劈裂機打楔,撐裂岩石,將一定體積的岩石從岩體上分離下來,再劈分成較小的規整荒料。

爆破法 用於岩石的分離工序,分離後用鋸切法分解和修整岩石。爆破法分普通爆破、預裂爆破與無聲爆破。普通爆破分離岩石的水平面積可從數百到兩千平方米,效率高於劈楔法,但常發生岩石過度破碎和暗傷(顯微裂紋),塊材成品率只占爆破體積的25~35%,板材僅占5%,而且石材強度降低,嚴重時可降至原強度的一半。預裂爆破對此有所改善。70年代已廣泛套用無聲爆破,破碎劑與水混合後裝入事先打好的密集炮眼中,靠混合液體積膨脹,使岩石裂開。此種破碎劑價格較炸藥低50%,安全無聲,岩石不受振動損傷。爆破法和劈楔法只適用於具有構造面的岩石。

排鑽法 用鑿岩機穿鑿小孔徑(40mm以下)的密集鑽眼分離岩石。此法要求鑽眼穿鑿方向一致,並嚴格平行。適用於岩石具有水平構造面(層理)的條件,只需鑽鑿垂直鑽眼即可切斷岩石。排鑽法常與劈楔法或爆破法配合使用,或用於岩石的分解。由於鑿岩工作量大,能耗多,一般用於花崗岩、玄武岩等難於機械鋸切的堅硬岩石。

機械鋸切法 用各種機械鋸直接鋸切岩石,使之從母岩上分離。所用機械鋸有鏈鋸、圓盤鋸或圓環鋸等幾種。圓盤鋸和鋼絲繩鋸主要用於回採方整的牆體材料,鏈鋸和鋼絲繩鋸主要用於回採飾面石材。機械鋸只適於回採硬度較低的大理岩、石灰岩、凝灰岩等沉積岩和變質岩類岩石。其中鏈鋸和圓盤鋸對硬結核適應能力較差,一般用於壓強小於 12kN/cm2、石英含量不大於5%的岩石。鋼絲繩鋸的適應能力較強,設備結構簡單,重量輕,沿工作面移動方便靈活,使用較普遍。

鏈鋸 用截盤轉動機構,進行水平和垂直切割。需在軌道上行走,方可保持平穩,工作面呈台階形,高度和寬度均取決於截盤尺寸,一般為2~3m,工作面長度為100~150m。用鏈鋸切割大理岩時,如切縫深2m,純切割速度達35~75mm/min。鏈鋸不能垂直切割,在只有2~3個裸露面的情況下,需和爆破、排鑽、劈楔等方法結合。最理想的方法是用鏈鋸垂直層理面切割,用劈楔法沿層理面分離。

圓盤鋸 在蘇聯套用最普遍,傳動軸在鋸盤中心時鋸切深度為鋸盤直徑的35~40%,用齒輪傳動鋸環時為70%。主要用於鋸切塊度較小的牆體材料,即在採石場直接鋸成砌塊。

鋼絲繩鋸 約於1895年首創於義大利,目前各國已普遍採用。用驅動捲筒帶動直徑為3.5~5mm、長約1000~2000m的無極三股鋼絲繩,經若干導向輪和工作立柱通向鋸切工作面,在擬定的鋸切面上加入水和磨料,一般為天然石英砂或碳化矽砂,磨料在鋼絲繩帶動下磨削岩石,逐漸形成鋸口,最終將岩石鋸開(見圖)。鋼絲繩運行速度一般為8~10m/s,最高可達14m/s。鋸切面長為20m的大理岩時,鋸切效率為0.8~1m2/h。鋼絲繩鋸可垂直或水平鋸切,在工作立柱配備有鑽孔裝置時,可單獨完成工作面的準備和分離鋸切工作。

石材鋸切開採

回採台階高度主要取決於起重設備的類型,用移動式起重機時一般為5~10m,用固定塔式起重機時一般可達10m以上。大型設備能節省開拓準備工程量,使台階高度有加大的趨勢。一次鋸切的分台階高度主要決定於立柱及其鑽孔裝置的規格,一般為2~3m。鋼絲繩鋸的缺點是鋸切壓力不大,近來採用振動鋼絲繩鋸,生產能力可比穩定傳動的提高32~40%。義大利、蘇聯已開始套用金剛石鋼絲繩鋸。

火焰切割法 用火焰噴射器的火焰燒灼岩石,形成切割面以分割岩石,僅用於回採含石英礦物較多的岩石,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。用火焰切割的面應選在最難於分割的“截面”和“澀面”上。生產過程中噪聲高達120dB,對環境和工人危害較大,很少採用。

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