圓盤鋸與串珠鋸組合開采石材方法分析與探討

1、圓盤鋸與串珠鋸組合開采石材方法分析與探討目前，國內(nèi)許多花崗石礦山，已經(jīng)成功使用了礦山開采圓盤鋸（以下簡稱開采圓盤鋸）結(jié)合人工鑿巖打楔劈裂分離方法開采花崗石荒料，如今已逐步發(fā)展到用金剛石串珠鋸（以下簡稱串珠鋸）水平鋸切技術(shù)替代人工劈裂石料水平面。該方法彌補了原有開采組合方法的不足，使之成為了另一種高效全鋸切開采花崗石及大理石的方法。在此，本文對這種全鋸切開采方法進行分析介紹，并探討其適用性。編者開采工藝方法圓盤鋸開采方法最早出現(xiàn)于福建省的花崗石礦山，直接采用圓盤鋸對礦體進行鋸縫呈正交排列的垂直面切割，采用人工打楔劈裂分離石料的水平面，是一種半機械式開采方法。如果使用串珠鋸將石料底面從礦體上鋸切分

2、離，仍使用圓盤鋸分離切割石料的垂直面，可以彌補人工劈裂不能控制分離面平整度的缺陷，獲得平整的石料分離水平面，是一種全鋸切開采花崗石的方法。采用人工分離劈裂性好的花崗石礦體，水平底面的不平整度一般都大于30cm；而串珠鋸切割水平面的平整度與石材劈裂性無關(guān)，只與鋸切面積大小及鋸切工藝有關(guān)，通常100m2鋸切水平面的不平整度一般小于10cm。圓盤鋸與串珠鋸組合開采花崗石時的關(guān)鍵問題是水平鋸面積的大小，只要礦體采面足夠?qū)挻螅瑘A盤鋸切割礦體垂直的長度一般不受限制，而且是一次裝機切割的距離越長越好，一般都在幾十上百米，有時甚至超過一百米，兩條鋸縫之間所夾的面積可能達到200m2以上。以往使用串珠鋸開采時都

3、采用高度612m的高臺階開采，水平底面的面積一般在60200m2左右，鉆孔深度通常不會超過25m。但配合圓盤鋸開采后，如此大的水平面積切割將不受到交匯孔深度和交匯難度的制約?？梢酝ㄟ^調(diào)整分離體石料的尺寸，利用圓盤鋸鋸縫比較大的特點解決水平孔交匯對孔難度問題。采用直徑4.2m的鋸片、最大切深達到1.8m，將分離體的深度方向（鋸片切割深度）作為荒料的高度（荒料和板材的主切面），垂直鋸縫的間距作為荒料的長度或厚度尺寸。與生產(chǎn)板材圓盤鋸不同，直徑3.5或4.2m鋸片的基體厚度一般是12mm，刀頭的厚度14mm，最終鋸縫的最小寬度在15mm以上，如果是舊基體或自制基體的鋸片，加上鋸片的偏擺，鋸縫的寬度最

4、大可能達到20mm。這么寬的鋸縫完全可以容納最大直徑12mm的串珠繩，所以可將圓盤鋸的一條垂直鋸縫像開采大理石的臂式鋸機的鋸縫那樣利用。       開采工藝流程在具有三個自由面的礦體上采用這種鋸切開采工藝開采，同樣可以用于具有兩個自由面的礦體上實施開采作業(yè)。因為礦體剝離、形成表面平整的開采平臺屬普通型作業(yè)，這里不再介紹。按照作業(yè)的先后順序，圓盤鋸與串珠鋸組合開采花崗石的主要開采工藝流程包括：鉆鑿垂直孔與水平孔交匯貫通（或省略該工序）切割垂直立面穿引串珠繩串珠鋸鋸切礦體水平面圓盤鋸網(wǎng)狀切割分離礦體的垂直面，直接產(chǎn)生荒料；在串珠鋸將分離

5、體水平底面切割分離后，也可使用圓盤鋸將分離體礦體切割成幾塊長度比較短的小分離，采用人工鉆孔劈裂方法，將小分離體解體成荒料。其它輔助工序如設(shè)備位移吊裝，荒料的位移、吊裝和運輸?shù)扰c通常開采花崗石對應(yīng)的工序相同。使用上述組合方法開采，當串珠鋸鋸切水平面時，過長的分離體石料與礦體之間最好有一個垂直立面連接，即使這樣，在串珠繩切割后的鋸縫內(nèi)也應(yīng)該及時插入支撐鋼楔，并從圓盤鋸機的垂直切割縫內(nèi)插入專用鋼楔支撐分離體的水平底面，防止水平底面在切割分離中或分離后塌落壓住串珠繩。如果串珠鋸切割水平底面時，分離體與礦體已經(jīng)無面連接時，更應(yīng)注意及時向水平底面的鋸縫中加入支撐鋼楔。1.串珠繩切割面積的確定及串珠繩的穿引

6、為了使一次鋸切分離的石料盡量多，如果條件具備，盡可能增大一次鋸切水平面的面積。切割面積的確定首先需要考慮設(shè)備功率的大小，同時需要根據(jù)花崗石的硬度，以及掌握串珠鋸切割技能確定L和W尺寸。相當于多個分離體石料水平底面一次切割分離，因為正交的垂直鋸縫形成網(wǎng)狀間隔中的石料就是荒料的尺寸，所以W尺寸應(yīng)該是荒料的長度或?qū)挾瘸叽绲恼稊?shù)。長度可根據(jù)礦體表面尺寸確定，一般不受限制。根據(jù)目前了解到的信息，國內(nèi)使用某公司生產(chǎn)的75kw串珠鋸切割花崗石礦體水平面的最大尺寸是20m25m=500m2，可供礦山選擇W和L尺寸時參考。建議最好選擇長方形的水平鋸切面。使用圓盤鋸切割時的鋸縫寬度1518mm，最多20mm，水

7、平鉆孔與這么窄的鋸縫交匯處的空間比較狹窄，穿引串珠繩時，在此處完成90度轉(zhuǎn)向的難度大。如果在此處鉆鑿一個直徑比較大的鉆孔，實際是擴大了交匯處的空間，使串珠繩在此處轉(zhuǎn)向、穿引串珠繩更加容易。實際施工中通常會采用直接鋸切1、2號線，并直接利用其鋸縫來穿繩，但需要采用些其他措施來解決交匯處的空間狹窄及串珠繩貼低面切割的問題。完成垂直鉆孔后，圓盤鋸垂直鋸切一條深度1.85m（假設(shè)使用安裝4.2m直徑的開采圓盤鋸機）、寬度1.5cm以上的鋸縫。垂直鋸縫必須從各垂直鉆孔的直徑處穿過，至少與其相割。切割垂直面時，必須將鋸路兩旁的渣土、碎石清理干凈，完成切割后使用具有一定壓力的水流將鋸縫內(nèi)部的鋸屑清除干凈，然

8、后用干凈的棉布塞封鋸縫。如果鋸縫中存留或掉落石渣，將無法完成串珠繩的穿引。如果采用水平鉆孔，在完成交匯孔鉆鑿和垂直鋸縫切割后，在確保鋸縫、鉆孔和交匯處清潔無石屑的前提下，才能穿引串珠繩環(huán)繞水平面。采用與串珠鋸開采石材中常用的棉繩導(dǎo)引方法，導(dǎo)引繩穿引順序是從垂直孔至水平孔穿出，然后將導(dǎo)引繩另一端放入垂直鋸縫中、并從鋸縫進口處穿出。如果直接利用鋸縫，則必須使用工具將串珠繩壓至最低部，并拉動串珠繩使轉(zhuǎn)角處的直角磨圓同時保證串珠繩在最低部的位置切割?？傊槔K的牽引必須保證串珠繩在最低部切割。2.串珠鋸?fù)瓿伤矫娴匿徢惺褂么殇徢懈钌鲜鏊矫鏁r，必須注意盡可能的減小串珠鋸前方水平固定導(dǎo)向輪距離地面的高

9、度。串珠鋸主飛輪與地面的最小距離因機型不同各異，一般能保證串珠繩在主飛輪位置與地面的最小距離是12cm左右。石材礦山專用潛孔鉆鉆孔底面與地面的最小距離是4cm，如福建某超硬材料工具有限公司的TSY-DH90-P型全氣動潛孔。綜合上述設(shè)備參數(shù)，水平面鋸縫與地面的最小距離應(yīng)該是5cm左右。安裝串珠鋸時，增大水平固定導(dǎo)向輪與串珠鋸之間的距離，可縮小串珠鋸主飛輪與水平固定導(dǎo)向輪和水平鉆孔之間的最小高度距離差。水平面鋸切時串珠鋸安裝位置，其運動方向應(yīng)與水平面的長邊平行，以控制串珠繩切割礦體的長度基本是沿著水平面的短邊方向，保證串珠鋸在合適切割阻力下工作。為了防止鋸切時環(huán)繞切面外側(cè)串珠繩因自重和顫動引起其

10、下垂，可在水平面外側(cè)巖壁上每隔35m（或更?。┌惭b一個水平導(dǎo)向輪，用于支撐串珠繩在鋸切過程中保持水平直線狀態(tài)，兩個導(dǎo)向輪之間可墊一些石塊或輪胎進一步支撐串珠繩。處于圓盤鋸縫內(nèi)的串珠繩可由鋸縫底部巖石支撐，不必考慮其下垂問題。實踐表明，在鋸切350m2水平面時，因串珠繩自重產(chǎn)生下垂引起水平面的不平度偏差在10cm之內(nèi)。采用上述措施后，水平面的平面度偏差還會減小。正確的設(shè)備安裝方式以及合理切割工藝能極大減小凹凸面的產(chǎn)生。正確合理的使用鋸縫鋼楔，是切割持續(xù)的保障，必須在低部以及鋸縫面都使用，以確保切割過程中礦體不發(fā)生位移。而其他如：串珠繩的冷卻、水平支撐導(dǎo)向輪的撤換、更換舊串珠繩完成切面最后階段鋸切

11、等切割工藝要求等等，與串珠鋸切割普通水平面時相同。       3.圓盤鋸分解鋸切采用圓盤鋸與串珠鋸組合開采，必須將水平面已經(jīng)從礦體分離的石料切割成荒料、騰出場地后，才能進行下一塊石料水平面的分離切割，所以會增加安裝圓盤鋸的次數(shù)。以一個頂面面積10m20m=200m2、深度1.8m、體積為360m3的分離體計算，如果能夠達到30%的荒料率，可生產(chǎn)出120m3荒料，按照400元/m3礦山交貨價格，這些荒料價值4.8萬元，多12次安裝圓盤鋸還是合算的。如果荒料價值更高，輔助安裝圓盤鋸的成本可忽略許多。為了切透每塊荒料的全部面，允許圓盤鋸切

12、入與分離體相鄰的分離體或礦體中。在后面分解鋸切時，可根據(jù)實際情況確定是否利用這些延長的鋸縫。圓盤鋸在分離體石料上切割分解荒料時，只要能保證荒料尺寸符合砂鋸、圓盤鋸的加工規(guī)格，應(yīng)盡量回避裂隙，以提高荒料質(zhì)量和荒料率。只要能達到上述目的，因此而增加多安裝幾次圓盤鋸的成本也是合適的。早期使用最大直徑2.8m的鋸片、最大鋸切深度1.2m的圓盤鋸開采時，可將1.2m（分離體石料的最大厚度）確定為即將開采荒料的最大厚度。串珠鋸切割的水平底面將是荒料厚度方向上的兩個側(cè)面，即從荒料上切割板材的主切面。圓盤鋸切割的垂直面，是荒料的厚度方向的四個周側(cè)面，即荒料的兩個頂面和兩個端面。所以這種開采方法所開采出的荒料，

13、其最大厚度1.2m；長度和高度完全可以按照砂鋸料的最大尺寸切割，達到23.5m或更大。因為這兩個方向上的尺寸可完全按照圓盤鋸的垂直鋸路間距確定，理論上講，在厚度確定的情況下，鋸切多高和多長的荒料都能實現(xiàn)。使用安裝鋸片最大直徑3.5m的圓盤鋸，最大切割深度達到1.55m，分離體石料的厚度仍可作為荒料的厚度，但在分解切割時，應(yīng)注意荒料的體積和重量要在礦山吊裝、運輸設(shè)備的能力覆蓋之內(nèi)。只要使用串珠鋸切割分離石料水平底面，無論使用哪種直徑的鋸片，其刀頭的最小厚度一定要保證達到或超過15mm，以保證串珠繩的順利穿引。4.如何消除不同分離體之間的切割臺階因串珠鋸水平切割最低位置的限制，串珠繩切割面不能與水

14、平底面重合，相鄰兩個分離體之間會出現(xiàn)至少5cm的臺階，如前面介紹。如果分離體石料的厚度（垂直切縫的深度）是荒料高度尺寸時，每推進一個臺階至少將荒料的高度降低5cm，而且是逐次遞減。以寬度為100m、長度不限的采面為例，使用直徑4.2m鋸片切割時，如果每次推進的寬度是10或20m，從該層石料最后一個分離體采出的荒料的最大高度將從最初的1.8m變成1.3或1.55m。每次推進的寬度越小，出現(xiàn)的臺階越多，荒料高度減少的越多。如果花崗石或大理石的花色均勻無方向，在推進到厚度不適合做砂鋸料高度的分離體時，可將分離體的厚度變成荒料的厚度，如前所述，仍可以開采出合適規(guī)格的砂鋸料。這時可采用逐層開采順序，采完

15、一層后再進行下一層石料的開采。如果花崗石或大理石的花色有方向性，分離體石料的厚度只能作為荒料的高度，可采取分層階梯推進的方法保持每層分離體的厚度均達到荒料的高度，如采用4.2m直徑鋸片時，保證荒料的毛方厚度是1.851.9m。開采順序變成沿深度方向的階梯方式，即每開采完一個寬度的分離體石料，不是水平方向推進，而是向下開采另一層分離體石料。完成下層石料開采后，以該層石料底面為基礎(chǔ)鋸切第一層石料水平方向的第二個分離體石料，交替開采實現(xiàn)第一層各分離體石料之間的無階梯開采。無論分離體寬度尺寸W選取何值，采用上述方法都可消除分離體之間的臺階差。圓盤鋸與串珠鋸等設(shè)備組合開采方法的特點石材礦山開采時，應(yīng)根據(jù)

16、不同礦體條件、礦體外部條件、花崗石的可劈裂性、花崗石和大理石的花色品種及其市場價值、投資礦山企業(yè)的經(jīng)濟實力等因素，合理地選擇全鋸切開采花崗石和大理石的方法。圓盤鋸機與串珠鋸組合成的全鋸切開采方法適用于具有一定采面面積的采場，只要道路能夠通向采面或開采設(shè)備能夠送到采面，該開采方法可用于山坡露天、凹陷露天類型的石材礦山開采。      1.圓盤鋸機與串珠鋸組合開采方法的適用性安裝鋸片直徑3m的圓盤鋸機，最大垂直切割深度為1.25m，與串珠鋸組合后，可用于花色均勻，無方向性的花崗石、大理石礦山開采。如果切割深度方向的花紋可以作為板材的主切面，這種組合

17、方法可以用于開采高度小于1.25m的非砂鋸或排鋸荒料，其產(chǎn)品可做臺面板和其他裝飾板材。安裝鋸片直徑4.2m的圓盤鋸機，最大垂直切割深度可達1.9m，與串珠鋸組合后，可用于花色均勻，無方向性的花崗石、大理石礦山開采。只要切割深度方向的花紋可以作為板材的主切面，這種組合方法可以用于開采高度1.85m的砂鋸或排鋸荒料，其產(chǎn)品可做成大板。如果圓盤鋸機切割深度方向的石材紋路是垂直的，荒料的高度等于圓盤鋸機的切割深度，切割出的板材是“朝天紋”花色，一般情況下這種花紋走向的礦體是不適合使用圓盤鋸機開采，但如果市場能夠接受此花紋石材，才可使用圓盤鋸機開采。經(jīng)過調(diào)研和估算，如果花崗石礦體荒料率在35%以上，而且

18、石材的礦山交貨價格在600元/m2以上時，采用圓盤鋸機與串珠鋸組合法全鋸切開采，仍可獲得一定的利潤，也就是說這時礦山具備采用這類全鋸切開采方法的經(jīng)濟性條件。如果礦體完整性好，可達到更高的開采荒料率，即便是銷售價格較低的花崗石品種，仍可以接受使用人工劈裂水平面代替串珠鋸的切割，圓盤鋸荒料切石機切割分離體垂直面的開采方式。在礦體完整性好、裂隙不發(fā)育的石材礦山，使用串珠鋸切割水平底面時，因巖石墜落壓卡串珠繩的的風(fēng)險小，石材開采的荒料率高。如果礦體很破碎、裂隙發(fā)育，水平鋸切時，必須注意及時向串珠繩的水平鋸縫中插入支撐鋼楔，同時還要防止垂直鋸縫周圍巖石滑落夾卡鋸片。對于溶洞發(fā)育的喀斯特地貌軟質(zhì)石材礦體，鋸切時應(yīng)考慮適當增大冷卻水量或調(diào)整冷卻水加入方式，彌補從溶洞中流失的冷卻水。2.開采技術(shù)難度上述的組合開采方法都具有比較高的技術(shù)性。除了要求礦山開采人員熟練掌握圓盤鋸機在礦山的安裝、開采石材的工藝技術(shù)，如何形成適合圓盤鋸機作業(yè)的工作面外，還要掌握串珠鋸對花崗石和大理石的切割開采工藝。因為荒料的多個表面被串珠鋸或圓盤鋸機鋸切，其表面質(zhì)量由機械設(shè)備保障，所以全鋸切開采時的荒料質(zhì)量受人為因素的影響最小。3.開采荒料質(zhì)量的對比不容質(zhì)疑，全鋸切