洞采花崗石石材的可行性探討

洞采花崗石石材的可行性探討

世 明

二0一五年十二月二十九日

過去，國內(nèi)絕大多數(shù)石材礦山處于盲目、無規(guī)劃建設(shè)，無序、無知的開采，破壞環(huán)境、浪費資源。全國約有50%石礦開采點處于技術(shù)非常落后，甚至野蠻開采；約有30%的礦點技術(shù)一般，但不具備規(guī)模經(jīng)濟；約有20%的礦點雖有一定規(guī)模與技術(shù)，但與國際水準(zhǔn)仍有很大差距。目前，我國石材行業(yè)正面臨著實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和升級，由石材大國向石材強國轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時期，正處在結(jié)構(gòu)調(diào)整向縱深轉(zhuǎn)折的重要時刻，既面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，也面臨著良好的發(fā)展機遇。石材是不可再生資源，以環(huán)境的代價換取資源的時代已經(jīng)過去了。面對新形勢、新機遇和新挑戰(zhàn)，我們必須始終堅持以科學(xué)發(fā)展為主題，轉(zhuǎn)變思想和理念，必須牢固樹立節(jié)約資源能源和生態(tài)文明建設(shè)的意識，積極主動地推進(jìn)資源綜合利用、清潔生產(chǎn)、實施節(jié)能減排，堅定不移地走綠色生態(tài)文明發(fā)展之路，積極推廣飾面石材礦山地下開采技術(shù)?；◢徥牟捎玫叵麻_采方法和鋸切開采工藝，對于科學(xué)開采和保護(hù)環(huán)境是一場技術(shù)革命，可以使花崗石礦山開采達(dá)到無破壞，無石渣開采，實現(xiàn)“低能耗、低污染、低排放”的三低綠色礦山。走出一條嶄新的花崗巖資源開發(fā)之路

一、高密度電法物探技術(shù)用于飾面花崗石礦床勘探

花崗石礦床，一般均有不同程度的覆蓋層和風(fēng)化帶。石材礦山地表裂隙多，成荒料低；但深部裂隙減少，荒料塊度很大。石材礦山開出的石材主要用于建筑裝飾，所以花崗石石材礦床多要求礦石完整性好、結(jié)構(gòu)致密。礦床巖石類別、塊度、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、節(jié)理、顏色、色斑，以及荒料加工成板材等制品的質(zhì)量，都直接關(guān)系到石材資源優(yōu)劣和投資效益的合理性。由于石材地質(zhì)工作的特殊性，需要了解礦區(qū)地表覆蓋、風(fēng)華層的分布和完整基巖頂面形態(tài)以及影響成礦節(jié)理裂隙、斷層和巖溶等的分布情況，這就必須使用勘探工程手段來評價石材礦床的可開發(fā)和利用價值。所以了解區(qū)域地質(zhì)歷史，推斷與證實深部石材的完整性是石材地質(zhì)勘探中的一項重要任務(wù)。

過去，由于人們受認(rèn)識水平和實踐的局限，在埋藏較深的花崗石石材礦山開發(fā)利用工作中存在一些問題，例如在地質(zhì)評價中所選擇的探礦手段、勘探網(wǎng)度和圖紙比例尺寸基本照搬傳統(tǒng)非金屬礦老一套，與石材礦山特點針對性不強，導(dǎo)致地質(zhì)揭露不充分，難于反映礦體微觀地質(zhì)特征，也不能對資源隱藏的要害問題及時予以揭露，所提交的地質(zhì)報告難于指導(dǎo)采石設(shè)計和生產(chǎn)，使石材礦山業(yè)主對地質(zhì)勘探工作失去信心，最終導(dǎo)致盲目投資；還有在選擇開采和開拓方式時沒有根據(jù)礦體地質(zhì)特征和地形條件，因地制宜，合理規(guī)劃設(shè)計，本來礦山風(fēng)化層厚度很大，而且探礦程度不足，應(yīng)該首先考慮使用地下開采方式，而礦山業(yè)主卻盲目選擇了普通的露天采石方法進(jìn)行開采，將大量資金投入到無效的剝采當(dāng)中，從而導(dǎo)致采石失敗。上述現(xiàn)象給開發(fā)商造成巨大的經(jīng)濟損失，同時也嚴(yán)重地影響了花崗石石材礦山開采業(yè)的正常發(fā)展，為了提高花崗石石材探采水平，近幾年被我國推廣使用高密度電法物探技術(shù)勘探花崗石礦床。

高密度電法物探技術(shù)通過實踐證明，與常規(guī)電法相比，高密度電阻率法成本低、分辨率高、效率高、信息豐富、解釋方便，應(yīng)用于石材勘探中可以取得較好的效果。可以基本替代傳統(tǒng)石材礦山勘探中的試采和鉆探，迅速查明礦區(qū)地層、結(jié)構(gòu)、產(chǎn)狀、荒料率和水文地質(zhì)特征，減少勘探資金投入約40%；勘探周期縮短50%，這項石材物探技術(shù)在東北潮濕的森林覆蓋區(qū)以及西北干旱戈壁地區(qū)進(jìn)行石材地質(zhì)勘查工作，取得事半功倍的探礦效果，可以快速為礦山總體發(fā)展規(guī)劃提供地質(zhì)依據(jù)。

總之，花崗巖石材的開發(fā)和利用有其自己的特點，因此對于民采礦山，主要應(yīng)用物探方法就可以了，對于大型現(xiàn)代化開采的礦山可適當(dāng)增加地質(zhì)工作手段。

二、花崗石礦床地下開采的可行性

目前，花崗石開采，在選擇開采和開拓方式時沒有根據(jù)礦體地質(zhì)特征和地形條件，因地制宜，合理規(guī)劃設(shè)計，一律采用露天開采。從采礦技術(shù)的角度考慮，剝離量巨大的礦山和開采深度太深的露天礦山，以及名貴石材礦山，均適合地下開采。

在開采花崗石的過程中，遇到薄層礦體、水平狀礦體上部圍巖特別厚，或傾斜礦體被夾在圍巖中間的一些特殊、高檔花崗石品種的礦山。如果可以進(jìn)行類似大理石地下開采那樣的開采作業(yè)，會省去大量的表面剝離工作，節(jié)約開采成本。單從開采工藝和采礦方法考慮，花崗石地下開采與大理石地下開采的方法應(yīng)該是基本相同的。

大量的石材開采技術(shù)資料與生產(chǎn)實踐表明，花崗石礦床與大理石礦床的地質(zhì)條件和開采技術(shù)經(jīng)濟條件極其相似。一是花崗石與大理石都是開采大塊矩形荒料，并且最終產(chǎn)品均為石材飾面板材；二是花崗石露天開采與大理石露天開采工藝基本相同；三是在深凹露天礦開掘塹溝時，大理石礦使用的組合鉆具切割法和花崗石礦使用的密集鉆孔切割法的作業(yè)原理也基本相同；四是石材開采使用的山洞型采礦法與房柱采礦法、全面采礦法的采準(zhǔn)和開采工藝也十分相似。不同之處，只是花崗石與大理石兩種巖石硬度不同，前者屬硬質(zhì)石材，后者屬軟質(zhì)石材。所以，花崗石與大理石開采使用采掘設(shè)備有很大的區(qū)別。由此可知，花崗石地下開采與大理石地下開采工藝和采礦方法也應(yīng)該是相類似的，不同之處只是使用的開采設(shè)備有很大的區(qū)別。所以，借鑒目前成熟的地下大理石開采工藝方法，首先使用正確的鋸切設(shè)備和工藝，掘進(jìn)的矩形采準(zhǔn)巷道進(jìn)入花崗石礦體，并實施切頂作業(yè)，然后采用深凹露天花崗石開采的基本方法進(jìn)行后續(xù)花崗石的地下開采作業(yè)即可。

地下開采準(zhǔn)切割矩形通道開挖與礦房切頂?shù)氖┕し椒?。在目前技術(shù)條件下，我們可以使用以下四種方法進(jìn)行地下礦采準(zhǔn)切割矩形通道的施工：

臺階。隨著水平面的擴大，后續(xù)分離體的高度會因這些水平臺階

的累積而減小，嚴(yán)重時會影響到后面分離體的荒料尺寸。減少水

平面累積臺階影響的最有效的方法是，一次鉆鑿長15--30m的水

平孔，以這個長水平孔作為后續(xù)分離體的水平面，分次切割每個

分離的底面共用一個平面，這樣切割分離體后，水平底面不會出

現(xiàn)臺階。以此減少相鄰切割面之間出現(xiàn)臺階數(shù)量。