廈門新安德石業(yè)發(fā)展有限公司    廖原時

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大約30年前金剛石串珠鋸成功地用于石材礦山開采，用于花崗石開采大約在15年前。按照目前開采花崗石所使用的機(jī)械設(shè)備，經(jīng)過不同組合后，基本可組成六種機(jī)械化和半機(jī)械化開采花崗石的方法，其中至少有四種開采方法可以使用金剛石串珠鋸設(shè)備。

這六種方法分別是：手持鑿巖機(jī)鉆鑿排孔、結(jié)合導(dǎo)爆索或其他火工材料控制爆破開采方法（簡稱人工開采法）；火焰切割機(jī)配合手持鑿巖機(jī)鉆鑿排孔、結(jié)合導(dǎo)爆索或其他火工材料控制爆破開采方法（簡稱火燒鑿巖開采法）；金剛石串珠鋸配合手持鑿巖機(jī)鉆鑿排孔、結(jié)合導(dǎo)爆索控制爆破開采方法（簡稱人工鑿巖串珠鋸開采法）；金剛石串珠鋸全鋸切開采方法（簡稱串珠鋸全鋸切開采法）；圓盤鋸式荒料切石機(jī)與金剛石串珠鋸組合開采方法（簡稱圓盤鋸串珠鋸組合開采法）；金剛石串珠鋸配合臺架式鑿巖機(jī)、結(jié)合導(dǎo)爆索控制爆破開采方法（簡稱臺架鑿巖機(jī)串珠鋸開采法）。其中臺架鑿巖機(jī)串珠鋸開采法在切割分離體時，又分成三種不同的開采方案。

我們將以開采G3597三立達(dá)翡翠綠花崗石為例，介紹上述開采方法所需開采設(shè)備的配置方案，開采工藝流程，估算每種開采方法的直接開采成本，分析直接開采成本與荒料率之間的關(guān)系。對比這六種開采系統(tǒng)各自的工藝特點(diǎn)，礦山適用性等。

一、成本分析計(jì)算的依據(jù)和假設(shè)條件

在礦山實(shí)際開采中，有多種因素將直接影響到荒料的開采成本，其中有許多因素是可變的。目前還沒有一套系統(tǒng)的、完整的理論，將石材礦山開采的成本計(jì)算歸納為一套嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)模型，采用公式計(jì)算的方法就能準(zhǔn)確地計(jì)算出石材的開采成本。

就目前的實(shí)際情況而言，只能對影響礦山開采成本的諸多因素、尤其是一些可變的因素做出一定的假設(shè)。利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)資料，將一些可變因素盡可能地歸納整理成為不變的常數(shù)或系數(shù)，以便能夠簡化石材開采成本的計(jì)算，使相對準(zhǔn)確地計(jì)算石材開采成本成為可能，并為編制石材礦山項(xiàng)目的可行性研究報告提供一些幫助。下面將要介紹本文所有成本計(jì)算的假設(shè)條件。

1、開采對象

開采對象為高硬度、比較難于切割的G3597三立達(dá)翡翠綠花崗石品種。該花崗石的主礦體巖石類型為灰綠色斜長透輝石變粒巖、條紋狀透輝石鉀長變粒巖。該巖石經(jīng)歷了漫長的區(qū)域變質(zhì)作用，在區(qū)域變質(zhì)和后期熱液蝕變過程導(dǎo)致某些成份的加入或消失，因此根據(jù)其化學(xué)成份恢復(fù)其原巖，總體應(yīng)屬超基性中酸性火山變質(zhì)巖系。該石材品種經(jīng)國家建筑材料工業(yè)石材質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心測試，其體積密度每立方厘米3.07克，干燥壓縮強(qiáng)度338.5兆帕（MPa），干燥彎曲強(qiáng)度21.5兆帕（MPa），水飽和彎曲強(qiáng)度20.6兆帕（MPa），吸水率0.04%，肖氏硬度64HSD。

2、計(jì)算依據(jù)

根據(jù)石材開采設(shè)備和刀具生產(chǎn)廠家提供的技術(shù)參數(shù)，以及包括開采三立達(dá)翡翠綠花崗石礦山在內(nèi)的國內(nèi)不同花崗石礦山的實(shí)際使用數(shù)據(jù)，提出各種開采設(shè)備的技術(shù)參數(shù)。

3、假設(shè)條件

（1）鉆鑿排孔的間距假設(shè)條件

使用手持鑿巖機(jī)、臺架式鑿巖機(jī)鉆鑿排孔長度時，在分離體與礦體連接面上鉆孔間距按照30厘米計(jì)算，在對分離體解體和荒料整形面上鉆孔間距按照20厘米計(jì)算。

（2）“共面”假設(shè)

在解體分離體時，一定會遇到分解后的荒料之間有相互共用的面，我們稱之為“共面”。在計(jì)算開采成本時，應(yīng)將“共面”部分的鉆孔、鋸切、導(dǎo)爆索消耗等作業(yè)成本剔除，盡量縮小計(jì)算數(shù)值與實(shí)際結(jié)果之間的誤差?；牧现g的“共面”關(guān)系非常復(fù)雜，與礦體形態(tài)，裂隙走向和裂隙發(fā)育程度，分離體和荒料的規(guī)格尺寸，開采荒料率，甚至礦體的不同開采階段等諸多因素有關(guān)。即使在同一礦體的不同分離體上，荒料之間的“共面”數(shù)量都有可能不同。但經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，對某一特定的石材礦山，荒料之間的“共面”數(shù)量基本能控制在某一范圍內(nèi)。假設(shè)分離體為三個自由面，相互之間無“共面”，根據(jù)開采三立達(dá)翡翠綠花崗石的實(shí)際數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，荒料之間的“共面系數(shù)”大約在0.27左右。

（3）導(dǎo)爆索長度計(jì)算的假設(shè)條件

按照每個鉆孔滿裝導(dǎo)爆索、每孔導(dǎo)爆索增加0.2米引線，再按照爆破分離面長度確定增加公共引線長度，計(jì)算每個分離面需要的導(dǎo)爆索長度。

（4）火燒面和串珠鋸切割面計(jì)算條件

對分離體進(jìn)行火燒切割和串珠鋸切割面積的計(jì)算，與排孔鑿巖的鉆孔面計(jì)算相同，按照無“共面”借用考慮。串珠鋸解體分離體時應(yīng)考慮共面系數(shù)。

（5）圓盤鋸串珠鋸組合法開采割面計(jì)算條件

圓盤鋸串珠鋸組合法開采時，串珠鋸切割分離體底面，無“共面”可言。雖然圓盤鋸切割其側(cè)面和解體荒料時，荒料的一個側(cè)立面可以與分離體水平面“共用”；另一個垂直側(cè)立面與上一個分離體的水平底面“共用”。但因?yàn)椴捎脠A盤鋸切割開采時，是根據(jù)其對礦體分割鋸縫長度計(jì)算開采成本，所以與荒料的表面面積無關(guān)，也無須考慮“共面”因素的影響。

（6）鑿巖機(jī)動力方式

按照鑿巖機(jī)的鑿巖動力均來自電動式空壓機(jī)，并以電能消耗作為計(jì)算鑿巖動力的成本。

（7）年工作時間

計(jì)算開采設(shè)備數(shù)量或年產(chǎn)量時，按照每年8～10個月，每月30個工作日，每個工作日單班8小時生產(chǎn)計(jì)算。

4、成本包括的內(nèi)容和推薦荒料銷售價格的假設(shè)

直接開采成本的內(nèi)容包括：開采機(jī)械設(shè)備的動力消耗成本，如鑿巖機(jī)、串珠鋸、空壓機(jī)等；鉆頭、釬桿、串珠繩、導(dǎo)爆索等直接開采用消耗材料的成本；上述設(shè)備操作人員和直接輔助人員的工資成本，開采設(shè)備及開采輔助設(shè)備的折舊成本（根據(jù)設(shè)備不同折舊年限4～8年）。

因?yàn)榈V體條件的差異，礦山外部條件和礦山所在地域的不同，礦山采用的運(yùn)輸和吊裝方式不同，設(shè)備使用者操作熟練程度不同，所以在計(jì)算時未包括直接成本外的另外一些成本（其他成本）。他們是分離體位移、翻倒、荒料裝運(yùn)，開采設(shè)備和輔助設(shè)備的維修費(fèi)，工程機(jī)械動力消耗費(fèi)及其操作人員的工資成本，開采過程中的剝離費(fèi)用，礦山管理費(fèi)用，工程機(jī)械的折舊費(fèi)用，礦權(quán)購買、礦山前期剝離工程的投資，礦山基建投資的回收成本，以及支付地方的山本費(fèi)等成本。

其他成本因地區(qū)不同、選擇的開采方法不同等客觀條件，具有很大的差異。在推薦荒料銷售的參考價格時，為了便于各種開采方法之間的比較，假設(shè)其他成本、稅金和預(yù)期利潤占直接成本的比例大約是50～100%。合適的荒料銷售價格的預(yù)測，應(yīng)根據(jù)每個石材礦山的實(shí)際情況，確定荒料開采中的其他成本，以便確定合理的荒料銷售價格。

二、不同開采方法的直接開采成本計(jì)算

    1、人工開采方法

人工開采方法指采用手持鑿巖機(jī)鉆鑿排孔、結(jié)合導(dǎo)爆索控制爆破的開采方法。

圖1 福建廈門同安采用人工開采方法開采G614花崗石礦山

（1）開采工藝流程

這種人工開采方法是花崗石開采的傳統(tǒng)方法，如圖1所示。目前國內(nèi)外許多礦山仍在使用這種方法開采花崗石，這種方法非常適用于劈裂性好、礦體完整的花崗石礦山。其工藝流程為：分離體的分離→分離體的位移或翻倒→分離體的解體和整形→荒料的吊運(yùn)。

（2）人工開采方法的直接開采成本計(jì)算

人工開采方法的直接開采成本與開采荒料率之間的關(guān)系見圖2，該圖表中的直接開采成本，是以長度10.4米、寬度4米、高度6米，毛方體積252立方米的分離體為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算的。

圖2  人工開采方法開采G3597翡翠率花崗石的直接開采成本與開采荒料率之間的關(guān)系

2 火燒鑿巖開采法

這里討論的火燒鑿巖開采法是使用火焰切割，配合手持鑿巖機(jī)人工鉆鑿排孔，結(jié)合導(dǎo)爆索控制爆破開采花崗石的方法。

圖3 福建省廈門市海倉使用火燒鑿巖開采法開采G623花崗石礦山

（1）、開采工藝方法和工藝流程

火燒鑿巖開采法是目前國內(nèi)花崗石礦山開采的基本方法，也是使用最多的花崗石開采方法。圖3是福建省廈門市海倉區(qū)，使用火燒鑿巖開采法開采G623品種的花崗石礦山。火燒鑿巖開采法的主要開采工藝流程與人工開采法相似，為了使分離體與礦體的分離更加容易和可靠，增加了一道使用火焰切割機(jī)將分離體與礦體的一個連接面切割分離的火燒切割工序，使分離體與礦體只有一個垂直面和一個水平底面連接。在后續(xù)分離體的爆破分離時，形成雙面控制爆破的狀態(tài)，使分離作業(yè)更加容易和可靠。除了分離體的一個面火燒分離外，其他流程與前面介紹的人工開采方法相同。

（2）火燒鑿巖開采法的直接開采成本

    火燒鑿巖開采法開采G3597翡翠綠花崗石的直接開采成本與開采荒料率的關(guān)系見圖4。

圖4火燒鑿巖開采法開采G3597翡翠綠花崗石的直接開采成本與開采荒料率之間的關(guān)系

3 人工鑿巖串珠鋸開采法

這里討論的人工鑿巖串珠鋸開采法是，采用金剛石串珠鋸配合手持鑿巖機(jī)鉆鑿排孔、結(jié)合導(dǎo)爆索控制爆破開采方法。

（1）開采工藝流程

人工鑿巖串珠鋸開采法是替代火燒鑿巖開采法開采花崗石的先進(jìn)開采方法。圖5是在福建晉江使用人工鑿巖串珠鋸開采法開采G640花崗石礦山圖片。

圖5 福建晉江G640花崗石礦山使用人工鑿巖串珠鋸開采法

除了分離體的分離切割工序外，開采工藝流程中的后續(xù)工序與火燒鑿巖開采法相同。這種開采方法中，串珠鋸代替火焰切割機(jī)切割分離體與礦體連接的一個面，為了便于與火燒鑿巖開采法對比，我們只介紹金剛石串珠鋸切割分離體的垂直端面，人工操作手持式鑿巖機(jī)在分離體的垂直背面和水平底面上鉆鑿排孔，結(jié)合導(dǎo)爆索雙面控制爆破，將分離體從礦體上分離的方法。

除此之外，也可以采用串珠鋸切割水平底面，采用雙面爆破將其余兩個垂直面分離的方法；還可以采用串珠鋸切割垂直端面和水平底面，采用單面爆破將剩余的垂直背面分離的方法；如果條件允許甚至還可以使用串珠鋸將分離體與礦體連接的三個面全部切割分離，然后再使用人工排孔鑿巖結(jié)合控制爆破的方法將分離體解體的開采方法。

（2）人工鑿巖串珠鋸開采法的直接開采成本計(jì)算

    人工鑿巖串珠鋸開采法開采G3597翡翠綠花崗石的直接開采成本與開采荒料率的關(guān)系見圖6。

圖6人工鑿巖串珠鋸開采法開采G3597翡翠綠花崗石的直接開采成本與開采荒料率之間的關(guān)系

4金剛石串珠鋸全鋸切開采

這里討論的金剛石串珠鋸全鋸切開采法是指，分離體與礦體分離、分離體解體、荒料整形全部由串珠鋸切割完成，類似開采大理石礦山的方式。因?yàn)?/SPAN>G3597翡翠綠花崗石的劈裂性極差、非常脆、裂隙比較發(fā)育的特性，決定了只能采用金剛石串珠鋸全鋸切開采方法才能開采出合格的荒料。

（1）開采工藝方法和工藝要求

只要開采成本可以接受，金剛石串珠鋸全鋸切是目前機(jī)械化開采花崗石的最好方法。圖7是采用金剛石串珠鋸全鋸切開采法，開采G3597翡翠綠花崗石的礦山照片。開采工藝要求如下：

采用金剛石串珠鋸分離切割分離體與礦體連接的全部三個連接面；使用能夠插入串珠繩鋸縫中的專用氣壓頂推袋，將分離體頂離礦體，然后在挖掘機(jī)、裝載機(jī)或慢動卷揚(yáng)機(jī)的協(xié)助下，將分離體翻倒；仍使用串珠鋸對分離體進(jìn)行解體鋸切，并對荒料的六個面進(jìn)行整形切割。為降低開采成本，在合適的條件下，也可以采用人工操作手持式鑿巖機(jī)排孔鑿巖、膨脹劑（膨脹水泥）或大直徑圓盤鋸機(jī)對荒料進(jìn)行整形處理；在挖掘機(jī)、裝載機(jī)、抱桿吊或慢動卷揚(yáng)機(jī)的幫助下，將成品荒料位移到采面的荒料堆場，裝車運(yùn)出。串珠鋸在采場內(nèi)不同切割位置的移動，也靠挖掘機(jī)或裝載機(jī)完成。

圖7  金剛石串珠鋸全鋸切開采G3597翡翠綠花崗石的礦山

（2）金剛石串珠鋸全鋸切方法的直接開采成本計(jì)算

串珠鋸全鋸切開采方法開采G3597翡翠綠花崗石的直接開采成本與荒料率的關(guān)系見圖8。

圖8串珠鋸全鋸切開采法開采G3597翡翠綠花崗石的直接開采成本與開采荒料率之間的關(guān)系

5 圓盤鋸串珠鋸組合法開采

    目前國內(nèi)一些花崗石礦山中，已經(jīng)成功使用了圓盤鋸式荒料切石結(jié)合人工鑿巖打楔劈裂分離石料水平面的開采方法。為了便于與前面幾種開采方法進(jìn)行比較，所以將金剛石串珠鋸切割石料水平底面代替人工鑿巖打楔劈裂分離石料水平面，形成另外一種全鋸切開采方法。

（1）開采工藝方法

最早在我國福建省使用的這種開采方法，是直接采用圓盤鋸式荒料切石機(jī)在礦體進(jìn)行垂直面切割，水平面采用人工打楔劈裂分離的半機(jī)械式開采方法，見圖9。這里介紹的是使用串珠鋸鋸切石料水平底面，替代人工打楔劈裂分離，這種方法適用于礦體完整的中小規(guī)模機(jī)械化開采花崗石的礦山。

圖9  福建羅源采用圓盤鋸式荒料切石機(jī)結(jié)合人工水平面劈裂開采G663花崗石的礦山

圓盤鋸串珠鋸組合開采法的主要工序是，采用金剛石串珠鋸分離切割分離體的水平底面，圓盤鋸式荒料切石機(jī)在分離體石料上按照荒料的規(guī)格，在回避裂隙的條件下，將分離體鋸切成荒料。后續(xù)的設(shè)備位移吊裝，荒料的位移、吊裝和運(yùn)輸與前面介紹的幾種開采方法相同。

（2）圓盤鋸串珠鋸組合開采方法的直接開采成本計(jì)算

使用圓盤鋸串珠鋸組合法全鋸切開采G3597翡翠綠花崗石的直接開采成本與荒料率的關(guān)系見圖10。

圖10圓盤鋸串珠鋸組合法開采G3597翡翠綠花崗石的直接開采成本與開采荒料率之間的關(guān)系

6 臺架鑿巖機(jī)串珠鋸開采法

臺架鑿巖機(jī)串珠鋸開采法是替代人工操作手持式鑿巖機(jī)，以及火焰切割機(jī)，開采花崗石的先進(jìn)開采方法，圖11是位于黑龍江省阿城市，使用串珠鋸與臺架式鑿巖機(jī)開采花崗石的礦山照片。這種組合開采方法開始于九十年代初，隨著用于開采切割花崗石的金剛石串珠繩技術(shù)性能的改進(jìn)，生產(chǎn)成本的降低，目前他已成為使用最廣泛、國際公認(rèn)的機(jī)械化開采花崗石的最佳方法。在西班牙、南非、巴西和印度等花崗石荒料生產(chǎn)大國，這種開采方法非常普及，已經(jīng)成為機(jī)械化開采花崗石的基本方法。

圖11  黑龍江省阿城使用串珠鋸與臺架式鑿巖機(jī)開采花崗石的礦山

（1）開采工藝方法介紹

    臺架鑿巖機(jī)串珠鋸開采法的開采工藝與人工鑿巖串珠鋸開采法相同，只是使用臺架式鑿巖機(jī)代替人工操作的手持鑿巖機(jī)鉆鑿排孔，其余全部相同。

按照金剛石串珠鋸切割分離體與礦體連接面的多少，將開采分成三種方案進(jìn)行成本計(jì)算。即串珠鋸只切割分離體垂直端面的方案一，串珠鋸切割分離體水平底面和垂直端面的方案二，以及串珠鋸將分離體與礦體的三個連接面全部切割分離的方案三。凡是串珠鋸未切割到的分離體與礦體的連接面，以及后續(xù)分離體的解體和荒料整形，均采用臺架式鑿巖機(jī)鉆鑿排孔，并結(jié)合導(dǎo)爆索控制爆破的方法實(shí)施作業(yè)。

（2）臺架式鑿巖機(jī)串珠鋸開采方法的直接開采成本計(jì)算

圖12～圖14是臺架鑿巖機(jī)串珠鋸開采法開采G3597翡翠綠花崗石時，采用方案一～方案三的直接開采成本與荒料率關(guān)系圖表，該表的數(shù)據(jù)是根據(jù)兩種分離體體積分別計(jì)算的，分離體的尺寸分別是長度20米、寬度6.5米、高度6米的分離體（體積780立方米）和長度10.5米、寬度4米、高度6米的分離體。

圖12 臺架鑿巖機(jī)串珠鋸開方案一的直接開采成本與荒料率關(guān)系圖表

圖13臺架鑿巖機(jī)串珠鋸開方案二的直接開采成本與荒料率關(guān)系圖表

圖14臺架鑿巖機(jī)串珠鋸開方案三的直接開采成本與荒料率關(guān)系圖表

（3） 臺架鑿巖機(jī)串珠鋸開采法的三種開采方案的對比

   1）相同荒料率時的直接開采成本對比

從圖12～14中可以看出，在相同荒料率的條件下，方案一的的直接開采成本最低，方案三的直接開采成本最高。隨著荒料率的降低，三種開采方案的直接開采成本差距拉大，達(dá)到一定荒料率時，直接開采成本之間的差距將縮小。

2）分離體的體積對直接開采成本的影響

分離體的體積也直接影響到直接開采成本，分離體的體積越大，直接開采成本也越低。

圖15顯示了當(dāng)荒料率15%時，三種開采方案在選擇不同分離體體積時對應(yīng)的直接開采成本。因?yàn)樵谕ǔＧ闆r下，串珠鋸切割開采成本高于臺架式鑿巖機(jī)與導(dǎo)爆索控制爆破的開采成本，隨著串珠鋸切割面積的增加，必然導(dǎo)致三種開采方案的直接開采成本的差異，即方案三的直接開采成本高于方案一和方案二，方案二的直接開采成本高于方案一。

圖15 當(dāng)荒料率為15%時三種開采方案對應(yīng)的直接開采成本

3）三種開采方案的使用條件

在導(dǎo)爆索控制爆破能夠分離的條件下，分離體的體積越大，三種方案對應(yīng)的開采成本越低。尤其是方案一，因?yàn)樗讳徢虚L方形分離體的垂直端面，從長度方向增大分離體的體積是不會影響到其垂直端面的面積。所以隨著分離體體積的增大，串珠鋸開采成本對總的開采成本的影響越小，所占比例也越低。但方案一不會改善雙面爆破的質(zhì)量和成功率，隨著分離體體積的增大，分離體雙面爆破的難度也會增加。

雖然方案二也增加了直接開采成本，但增加的幅度只有方案三的一半。但將分離體水平底面切割分離后，使分離體控制爆破變成了垂直背面的單面爆破，大大降低了控制爆破的難度，也減小了對礦體的爆破傷害。即便增大分離體的體積，單面垂直控制爆破也非常容易控制，同時串珠鋸開采成本所占的比例，也隨分離體增大而減小，只需考慮分離體水平底面面積的切割和交匯孔的貫通難度即可。

在礦體完整性很好的花崗石礦山，可以采用將分離體與礦體之間連接面全部用串珠鋸切割分離的方案三，在直接開采成本小幅度增加的情況下，避免了大體積分離體控制爆破分離時，火工材料對分離體石材材質(zhì)的爆破傷害，獲得更好的開采質(zhì)量，同時還可使開采荒料率進(jìn)一步提高。但方案三的采用也是有條件的，當(dāng)開采比較破碎或裂隙發(fā)育的礦體時，開采荒料率本身就很低，即便是采用了方案三，也不能提高荒料率，這時就應(yīng)考慮采用方案一或方案二。

總之應(yīng)根據(jù)礦山的條件、礦體的具體情況，靈活選擇三種鋸切方案。在同一座礦山，甚至在同一個采面上，三種開采方案都有可能被交替選用。

三、不同開采方法的分析對比

前面介紹了目前開采花崗石的六種基本方法，即人工開采法，火燒鑿巖法，人工鑿巖串珠鋸法，串珠鋸全鋸切法，圓盤鋸串珠鋸組合法，臺架鑿巖機(jī)串珠鋸法。下面將分析這六種開采方法的特點(diǎn)和適用性。

我們是以開采翡翠綠花崗石為例，對比和討論不同開采方法的適用性，并提出了建議和推薦了開采方法，對開采其他不同品種花崗石礦山，這些建議僅供參考。

1 不同開采方法的直接開采成本與荒料率關(guān)系對比

圖16列舉了上述六種方法，其中臺架鑿巖機(jī)串珠鋸法的三種開采方案，在分離體體積基本相同（見表1）的情況下，對應(yīng)10%、20%和40%荒料率時的直接開采成本。因?yàn)殚_采工藝的限制，串珠鋸全鋸切開采方法和圓盤鋸串珠鋸組合法開采翡翠綠花崗石時，不能選擇過大的分離體體積。

圖16 六種開采方法和三種開采方案不同荒料率時的直接開采成本的對比表

圖16顯示開采翡翠綠花崗石時，全鋸切法的開采成本最高，隨著荒料率的提高，所有開采方法和方案之間直接開采成本的差距將縮小。

2 不同礦體條件下各種開采方法的適用性

花崗石礦山開采時，應(yīng)根據(jù)礦體的不同地質(zhì)條件、礦體外部條件、花崗石的可劈裂性、花崗石的花色品種及其市場價值、投資礦山企業(yè)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力等因素，合理地選擇開采方法。這里主要討論花崗石的花色和礦體裂隙發(fā)育程度，提出選擇合適的開采方法。

（1）花色均勻的花崗石礦體

大多數(shù)花崗石的花色一般都比較均勻，從不同方向切割后獲得的花色效果基本相同，這時應(yīng)根據(jù)礦體裂隙發(fā)育程度選擇開采方法。

如果礦體的裂隙比較發(fā)育，礦體完整性差，預(yù)計(jì)開采荒料率在10～20%時，從直接開采成本考慮，合適開采方法的最佳選擇順序是臺架鑿巖機(jī)串珠鋸開采方案一、方案二，人工開采法或臺架鑿巖機(jī)串珠鋸開采方案三，人工鑿巖串珠鋸法，火燒鑿巖法。

如果礦體完整性好，裂隙不太發(fā)育，預(yù)計(jì)的開采荒料率在20%以上時，對于劈裂性好的花崗石，上面介紹的全部開采方法和方案都可適用。如果石材價格合適或礦山交貨價格達(dá)到每立方米800～1000元，除串珠鋸全鋸切法外，其他開采方法都可適用。當(dāng)荒料率達(dá)到40%，石材荒料價格達(dá)到或超過每立方米900元時，可以使用串珠鋸全鋸切法開采，而且與石材的可劈裂性無關(guān)，這種方法更適合用于開采劈裂性比較差的花崗石礦體。

如果石材礦山交貨價格只在每立方米500～600之間，但石材劈裂性好、而且開采荒料率能夠達(dá)到40%以上，即使使用圓盤鋸人工鑿巖方法開采，仍然能夠獲得比較好經(jīng)濟(jì)效益。也可選擇臺架鑿巖機(jī)串珠鋸開采方法的方案一和方案二。

當(dāng)荒料率達(dá)到40%以上，石材劈裂性好，而且石材荒料的礦山交貨價格達(dá)到每立方米600～750元時，可以選擇人工開采法，火燒鑿巖法，人工鑿巖串珠鋸法，臺架鑿巖機(jī)串珠鋸開采方法的所有三種方案。

（2）花色雜亂的花崗石礦體

有些花崗石的花色是有方向性的，從不同方向切割后得到不同的花色效果，開采這種類型的花崗石，必須選擇合適的開采方法。

如果礦體裂隙比較發(fā)育，預(yù)計(jì)的開采荒料率在10～20%時，應(yīng)選擇能夠適合開采劈裂性差礦體的開采方法，可參考前面介紹。對于完整性好，裂隙不太發(fā)育，預(yù)計(jì)的開采荒料率在20%以上的礦體，如果石材的劈裂性好，除圓盤鋸串珠鋸組合法或圓盤鋸人工鑿巖法外，上面介紹的全部開采方法和方案都可適用。根據(jù)不同檔次石材荒料的價格，不同石材劈裂性選擇開采方法和要求，與前面介紹的選擇方法相同。

3、各種花崗石開采方法和開采方案的綜合適用條件

（1）全鋸切開采方法開采花崗石的適用性

全鋸切開采法包括串珠鋸全鋸切開采法和圓盤鋸串珠鋸組合開采法。

1）串珠鋸全鋸切開采方法

從圖8“串珠鋸全鋸切開采翡翠綠花崗石的直接開采成本與荒料率的關(guān)系圖表”中可以看出，開采成本、荒料率和荒料的銷售價格，直接影響到是否能夠采用串珠鋸全鋸切開采方法。如果再考慮除直接開采成本外的其他輔助開采成本，礦山開采利潤等因素，荒料的礦山交貨價格至少應(yīng)比直接開采成本提高大約50～100%，甚至更高。假如荒料率為25%，荒料礦山交貨價格至少達(dá)到每立方米1300～1500元，才有可能考慮采用串珠鋸全鋸切開采方法；如果屬于稀有高檔的花崗石品種，其荒料的礦山交貨價格超過每立方米3000元，即使只有10%的開采荒料率，仍然可以考慮采用串珠鋸全鋸切開采方法。

從圖8中可以看出，假如荒料率達(dá)到75%（這時很理想的情況），串珠鋸全鋸切方法的直接開采成本可降低到每立方米314元?；牧下试?/SPAN>60～75%之間變化時，串珠鋸全鋸切開采的直接開采成本在每立方米387～314元之間變化，基本達(dá)到串珠鋸全鋸切開采方法的最低極限成本。即使荒料率能夠達(dá)到60%以上，只要石材荒料的礦山交貨價格低于每立方米580元，這樣的花崗石礦山仍然是不適合采用串珠鋸進(jìn)行全鋸切開采的。

所以應(yīng)從荒料率、荒料的銷售價格和直接開采成本三個方面綜合評價，采用串珠鋸全鋸切開采方法的適用性。

2）串珠鋸配合圓盤鋸式荒料切石機(jī)全鋸切開采方法

圓盤鋸串珠鋸組合法只能適用于花色均勻，無方向性的花崗石礦山開采。

從圖10“圓盤鋸串珠鋸組合法全鋸切開采G3597翡翠綠花崗石的直接開采成本與荒料率的關(guān)系圖表”中可以看出，如果礦體的荒料率在35%以上，而且石材的礦山交貨價格在每立方米600元以上時，采用圓盤鋸串珠鋸組合法全鋸切開采，仍可獲得一定的利潤，所以這時礦山具備采用這類全鋸切開采方法的經(jīng)濟(jì)性條件。

如果礦體完整性好，可達(dá)到較高的開采荒料率，即便是銷售價格較低的花崗石品種，也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(jī)切割分離體垂直面的開采方式。在福建省古田縣鶴塘鎮(zhèn)的一些開采桃花紅花崗石的礦山，雖然該品種花崗石荒料的礦山交貨價格只有每立方米400元左右，但由于礦體的荒料率通常在40%以上，所以他們?nèi)匀徊捎脠A盤鋸式荒料切石機(jī)，結(jié)合人工打楔劈裂分離分離體底面的鋸切開采方式，而且礦山也有可觀的利潤。

（2）火燒鑿巖法或人工鑿巖串珠鋸開采法的適用性

這兩種開采方法都是目前國內(nèi)外使用比較廣泛的機(jī)械化開采花崗石的方法，但與前幾年的情況有所不同，因?yàn)槟壳安裼蛢r格在不斷的升高，而在保證鋸切壽命和切割效率的前提下，國產(chǎn)串珠繩價格卻在不斷的下降。以開采鋸切花崗石的注塑燒結(jié)型串珠繩（每米40個金剛石串珠，直徑11～11.4毫米）為例，2003年進(jìn)口這種串珠繩的價格大約是每米120美圓左右，2005年同類進(jìn)口串珠繩的價格卻只有大約90美圓，價格降低了大約25%；同期國產(chǎn)同類串珠繩的價格只有大約70美圓，只有早期進(jìn)口串珠繩的價格的58%，為同期進(jìn)口串珠繩的價格的78%。

在翡翠綠花崗石開采時，共使用了六個品牌的注塑（橡膠注封）燒結(jié)串珠繩，其中一個意大利品牌，五個國內(nèi)品牌。使用結(jié)果表明，進(jìn)口和國產(chǎn)這種型號串珠繩的切割壽命、切割效率卻差別不大，以切割三立達(dá)翡翠綠花崗石為例，國產(chǎn)串珠繩的切割壽命只比進(jìn)口串珠繩低大約5%左右，平均切割速度基本相同。所以目前串珠鋸大有取代火焰切割機(jī)開采花崗石的趨勢，這也是必然的。

目前火燒鑿巖法的直接開采成本會一直高于人工串珠鋸切割法，隨著荒料率從40%減小到10%，火燒鑿巖開采方法與人工鑿巖串珠鋸開采方法的直接開采成本，也從每立方米相差15元增加到每立方米相差96元。從圖4“火燒鑿巖開采法開采G3597翡翠綠花崗石的直接開采成本與荒料率之間關(guān)系圖表”和圖6“人工鑿巖串珠鋸開采方法開采G3597翡翠綠花崗石的直接開采成本與荒料率關(guān)系圖表”中，可以找出不同荒料率對應(yīng)的開采成本，只要確定荒料的礦山交貨價格，基本可以確定選擇哪種開采方法更合適。例如礦山開采的荒料率達(dá)到30%，采用人工鑿巖串珠鋸開采法開采時，花崗石荒料的礦山交貨價格至少要達(dá)到每立方米650元以上；同樣條件時，采用火燒鑿巖開采法開采，花崗石荒料的礦山交貨價格至少要達(dá)到每立方米675元以上，才能保證礦山的開采經(jīng)濟(jì)效益。

雖然這兩種開采方法開采成本相差不大，但開采出的荒料質(zhì)量和對礦體造成的浪費(fèi)卻大不相同?；鹧媲懈蠲骐m然平整，但經(jīng)過高溫?zé)g后，石材表面層向下至少有10～15厘米深度的石材結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了變化，在荒料驗(yàn)收時需要扣除，從而造成浪費(fèi)。而采用人工鑿巖串珠鋸開采方法，串珠繩切縫兩側(cè)的石材表面無化學(xué)損傷，直接可以使用。從浪費(fèi)石材的角度分析，大約22～25厘米寬度的火焰切割切縫，是只有1.2厘米寬度的串珠繩切縫的21倍，加上切縫兩側(cè)的燒蝕損失，火燒鑿巖開采法造成的石料損失是十分驚人的。僅以一個10×4=40平方米的切面為例，火焰切割造成的石料損失大約是9～10立方米，串珠鋸的切縫造成的損失只有大約0.5立方米，串珠鋸切縫損失只有火焰切割縫的18～20分之一，可以理解為串珠鋸切割法基本不會造成石材的浪費(fèi)。

火焰切割機(jī)作業(yè)時產(chǎn)生的噪音達(dá)到110分貝以上，而且伴有大量的粉塵污染，作業(yè)區(qū)周圍1公里半徑范圍內(nèi)不能有民居。串珠鋸在切割工作時的產(chǎn)生的切割噪音只有大約70～80分貝，所以從防止噪音和杜絕污染的環(huán)保角度考慮，火燒鑿巖開采法最終是要被人工鑿巖串珠鋸開采方法所取代，何況火焰切割法的開采成本還高呢！

（3）人工開采方法的適用性

在花崗石的實(shí)際開采作業(yè)時，除非礦體完整性非常好，否則人工開采這種最傳統(tǒng)的開采方法是很難達(dá)到25%以上的開采荒料率。所以人工開采方法只能適用于中小的花崗石礦山使用。

從圖2“人工開采方法開采G3597翡翠綠花崗石的直接開采成本與開采荒料率之間的關(guān)系”和其他開采方法的成本分析圖表中可以看出，荒料率大于18%時，除了臺架鑿巖機(jī)串珠鋸開采法的三種開采方案外，人工開采方法的直接開采成本最低。圖16“六種開采方法和三種開采方案不同荒料率時的直接開采成本的對比表”中顯示、當(dāng)荒料率在40～20%之間波動時，人工開采法的直接開采成本在每立方米423～520元之間變化。

（4）臺架鑿巖機(jī)串珠鋸開采法的特點(diǎn)和適用性

臺架鑿巖機(jī)串珠鋸開采法，是從臺架式鑿巖機(jī)結(jié)合導(dǎo)爆索控制爆破開采方法過渡形成的機(jī)械化開采花崗石方法。同等鑿巖機(jī)數(shù)量情況下，生產(chǎn)能力能夠達(dá)到傳統(tǒng)人工開采方法的3～4倍。

串珠鋸切割分離體與礦體連接面的數(shù)量越多（1～3個面），對改善和提高分離體從礦體分離的可靠性、成功率、提高開采荒料質(zhì)量的效果也越好。因?yàn)殍弾r機(jī)臺架牢固地錨定在礦體上，鉆鑿排孔的平面度和孔的垂直度都得到保證，解體和整形荒料的質(zhì)量也得到保證。這也是開采G3597三立達(dá)翡翠綠花崗石的直接開采成本低于上面介紹的其余五種開采方法的原因。

4 其他方面的對比

除了適用條件和使用特點(diǎn)外，上述6種開采方法和三種開采方案在開采技術(shù)難度、開采荒料的質(zhì)量、對石材礦體的損傷和資源保護(hù)、設(shè)備的投資等方面也各有特點(diǎn)。

（1）開采技術(shù)難度

從使用方便性的角度考慮，在同等礦體條件下，在上述八種開采方法和方案中，串珠鋸全鋸切開采方法的技術(shù)性最強(qiáng)，但開采質(zhì)量受人為因素的影響最小，其荒料的六個面全被串珠繩鋸切，表面質(zhì)量由機(jī)械設(shè)備保障。雖然開采成本相對其他方法偏高，但只要產(chǎn)品銷售價格允許，全鋸切開采方法是最有前途的機(jī)械化開采花崗石的方法。

臺架鑿巖機(jī)串珠鋸開采法的操作技術(shù)難度次之，因?yàn)樵陂_采中必須掌握臺架式鑿巖機(jī)的鑿巖開采工藝技術(shù)、設(shè)備操作技能，還必須懂得如何正確使用導(dǎo)爆索的控制爆破技能，同時還必須會使用金剛石串珠鋸的開采切割工藝，一但這些技術(shù)能夠被礦山掌握，開采質(zhì)量也基本不受人為因素的影響，只與礦體條件有關(guān)。

火燒鑿巖開采方法、人工鑿巖串珠鋸開采方法的技術(shù)含量、直接開采成本都介于前面兩類開采方法之間。火焰切割機(jī)和金剛石串珠鋸只能決定分離體部分的質(zhì)量，但荒料的最終質(zhì)量還是取決于人工完成的排孔鑿巖、導(dǎo)爆索控制爆破的質(zhì)量。由于技術(shù)難度適中，開采成本不會增加許多，這也是目前這兩種方法廣泛用于花崗石礦山的原因。

圓盤鋸串珠鋸組合開采方法的操作技術(shù)難度也是比較高的，要求礦山開采人員掌握圓盤鋸式荒料切石機(jī)在花崗石開采工藝，還要掌握串珠鋸的花崗石切割開采工藝。即便是圓盤鋸式荒料切石機(jī)與人工開采組合方式，開采工人必須靈活運(yùn)用圓盤鋸式荒料切石機(jī)的開采操作工藝。

人工開采方法的技術(shù)性要求最低，但開采質(zhì)量受人為因素的影響也最大。開采的荒料質(zhì)量全部取決于石材的劈裂性、人工鉆鑿排孔的鉆孔垂直度質(zhì)量和排孔平面度質(zhì)量，鉆孔的間距及導(dǎo)爆索的布置等工藝參數(shù)對開采的荒料質(zhì)量有很大的影響。

（2）開采荒料質(zhì)量的對比

不容質(zhì)疑，全鋸切開采方法開采出的荒料質(zhì)量最好，荒料的規(guī)格可以控制，六面都能得到機(jī)械設(shè)備的鋸切，表面平整，荒料的成方性好，毛方比重非常接近于石材的實(shí)際比重，運(yùn)輸成本降低，砂鋸切割的成本也大幅度降低。對礦體的損傷小，開采荒料率大幅度提高，礦山的經(jīng)濟(jì)效益突出。以開采三立達(dá)翡翠綠花崗石為例，采用傳統(tǒng)人工開采方法（人工手持鑿巖機(jī)排孔鑿巖結(jié)合導(dǎo)爆索控制爆破，或結(jié)合膨脹劑劈裂的方法）開采時，荒料率為5～7%，使用串珠鋸全鋸切開采方法后，荒料率達(dá)到33～35%，其中某一階段達(dá)到砂鋸加工規(guī)格的荒料竟占到荒料總數(shù)的70～75%。

因?yàn)榕_架式鑿巖機(jī)在鉆鑿排孔精度方面的優(yōu)勢，與人工開采方法、火燒鑿巖開采、人工鑿巖串珠鋸開采等采用排孔鑿巖結(jié)合控制爆破的開采的方法相比，臺架鑿巖串珠鋸開采方法也是保證開采荒料質(zhì)量最好的方法之一。

只要采用了人工排孔鑿巖結(jié)合導(dǎo)爆索控制爆破的開采方式，荒料表面的平整度就很難控制和保證，除非石材的劈裂性極好。雖然使用火焰切割或串珠鋸鋸切方法能夠使分離體與礦體的一個連接面切割分離，形成有利于提高開采荒料率的雙面爆破分離方式，但解體分離體及整形荒料時，仍然需要采用排孔鑿巖結(jié)合導(dǎo)爆索控制爆破的方法，最終對荒料的表面質(zhì)量也不易控制，質(zhì)量相對較差。

（3）操作安全性的對比

全鋸切開采方法是一種無爆破開采花崗石的方法，因?yàn)椴辉傩枰獙?dǎo)爆索等火工材料，所以是目前最安全的開采方法。礦山企業(yè)免除了火工材料采購、運(yùn)輸、保管和使用過程中的復(fù)雜程序、管理制度和方法，以及特殊的要求，也避免了因火工產(chǎn)品使用不當(dāng)，對開采人員造成的人身傷害。只要嚴(yán)格執(zhí)行串珠鋸的開采操作工藝，以及安全使用規(guī)程，串珠鋸的使用是相對安全的。

臺架鑿巖機(jī)串珠鋸開采法的主要開采設(shè)備是臺架式鑿巖機(jī)，其操作安全性遠(yuǎn)高于手持式鑿巖機(jī)；只要遵照操作規(guī)程，金剛石串珠鋸的使用也是安全的；雖然臺架鑿巖機(jī)串珠鋸開采法仍然需要使用導(dǎo)爆索，但在嚴(yán)格遵守火工材料的操作使用規(guī)范的前提條件下，導(dǎo)爆索安全性還是很高的。

（4）對礦體損傷和資源的保護(hù)

使用火工產(chǎn)品開采花崗石，必定會造成石材礦體的損傷，雖然使用低裝藥量的導(dǎo)爆索，嚴(yán)格控制導(dǎo)爆索的爆破強(qiáng)度；或者采用不同的專用爆破器材（爆裂管、高能金屬燃燒劑等）的控制爆破開采，對礦體仍然會產(chǎn)生一定的爆破傷害。

火焰切割雖然不會產(chǎn)生爆破裂隙或擴(kuò)大原有的微觀裂隙，但正如前面所介紹的，火燒面周圍至少有22～25厚度的石材結(jié)構(gòu)已經(jīng)因高溫作用而發(fā)生了變化，實(shí)際已經(jīng)造成了石材礦體的浪費(fèi)。

采用臺架鑿巖機(jī)串珠鋸開采法時，串珠鋸將分離體與礦體連接面至少有一面切割分離，最多時三面全部切割分離；避免火燒鑿巖法中火焰切割機(jī)開掘塹溝作業(yè)時，對塹溝表面礦體的燒蝕損害。即便是一面切割分離，分離體與礦體之間的雙面控制爆破也是非常成熟的技術(shù)，分離難度不大；如果是雙面切割分離，單面垂直控制爆破的難度更低。三面切割分離，與串珠鋸全鋸切開采方法一樣，避免了分離體分離時對礦體的損傷。所以臺架鑿巖機(jī)串珠鋸開采法基本可稱為保護(hù)礦產(chǎn)資源的環(huán)保性開采方法。

只有全鋸切開采方法既不會在礦體或荒料中產(chǎn)生新的裂隙或擴(kuò)大原有裂隙，也不會使切縫周圍的石材結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，是目前保護(hù)礦產(chǎn)資源、環(huán)保型開采花崗石的最好方法。

（5）設(shè)備總投資的對比

圖17是荒料率為20%時，年荒料開采量、開采設(shè)備投資與開采單位體積荒料時開采設(shè)備投資之間的關(guān)系圖表。從圖中可以看出，為形成大約年產(chǎn)1500～2250 立方米荒料的生產(chǎn)能力，開采單位體積荒料的設(shè)備投資額最高的是串珠鋸全鋸切開采方法，最低的是人工開采法。臺架鑿巖機(jī)串珠鋸開采法的數(shù)據(jù)是根據(jù)進(jìn)口鑿巖機(jī)配置國產(chǎn)輔助設(shè)備方案計(jì)算的，如果選用2臺國產(chǎn)雙頭臺架式鑿巖機(jī)，表17中的開采設(shè)備總投資可以降低到大約38萬元，開采每立方米荒料的設(shè)備投資額甚至低于人工鑿巖串珠鋸開采法，只有170元。

開采單位體積荒料的設(shè)備投資額只反映為形成一定開采能力，需要投入購買直接開采設(shè)備的投資，只是一個衡量項(xiàng)目投資額的指標(biāo)，只能影響到直接開采成本中處于非主要成本的設(shè)備折舊成本，其高低值并不決定直接開采的高低。

圖17 荒料率為20%時年產(chǎn)量、開采設(shè)備投資和開采單位體積荒料的設(shè)備投資的關(guān)系圖表

綜上所述，選用什么開采方法最合適，主要看礦體的完整性、能夠達(dá)到的開采荒料率、石材品種等級、荒料的礦山交貨價格，采場的水電、道路和配套的工程機(jī)械等條件，投資者的資金能力等因素。建議投資花崗石礦山建設(shè)的企業(yè)，應(yīng)綜合考慮這些因素后，再選擇適合自己礦山特點(diǎn)的開采方法。

 2006-10-15        福建廈門

(全國石材礦山開采技術(shù)現(xiàn)場交流會文件之三)