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東莞市巨強液壓機械有限公司
技術文章
飾面石材的分裂機開采技術

  飾面石材的分裂機開采技術

摘要  分裂采石,是條石分離、荒料切分和整形的最基本和最主要的技術之一,其分裂楔的楔形選擇、打孔布置和分離條石尺寸的確定,應根據荒料要求、原巖性質及其弱面產狀,預先設計井精心施工。

前言

  目前,我國飾面石材礦多采用露天開采。首先從原巖上分離長條塊石(簡稱條石),進而分割(分切)和整形,以生產各種規格的荒料。在石材開采過程中,條石分離作業最為重要,也最能體現飾面石材開采的持點。根據分離作業所使用的機械(具)和分離機理,可將石材開采方法分為:分裂、爆裂、鋸切、鉆孔切割、熱能切割和聯合開采法等。在眾多的開采方法中,分裂采石是最基本的石材開采技術之一,它是針對石材抗拉強度較抗壓強度小得多的特點,利用分裂楔產生的劈分力,從原巖分離下條石來。根據所使用的機械(具)和劈分力施加方式等,又可分為普通楔分裂和鉆孔分裂。本文的重點,是闡述各種分裂法之條石分離技術。

1普通楔分裂

  首先,據一次性分裂所確定的楔窩位置,手工鑿楔窩;其次,將選定之分裂楔依次置入楔窩中,并使其橫斷面長軸線(楔寬方向)與分裂線一致;最后,用捌磅以上鐵錘依次、循環向下錘擊楔頂,在楔的向下尖劈力和楔邊擴張力的作用下,循環錘擊約‘3-4遍,即可從原巖上將條石沿分裂面分離開來。

1.1一次分離條石尺寸從原巖分離條石的尺寸,應據原巖產狀、巖石結構和節理裂隙特征以及荒料規格等確定。一般寬1.0-1.2m,長3.0-5.0m,厚1.0-1.5 m (層狀礦體為單層厚)。

1.2分裂楔形狀與應用

  分裂楔是用普通鋼材鍛制而成,其形狀和尺寸因各地石質、經驗和習慣不同而有所區別,用得較為廣泛的是既可用于條石分離,也可用于荒料分切和整形的扁平楔和角錐楔(圖1)。扁平楔,一般長100-200mm、寬40-60mm、頭部厚50-80mm,多用于易劈面。角錐楔,一般長150-300mm、頭部(斷面為方或矩形)寬和厚均為50-80mm,多用于難劈面。


        1.3楔窩布置與尺寸

  飾面石材的分裂具有方向性。一般沿其節理裂隙面、層理面和劈理面(巖石天然塊體長軸向的假想面)或流理面(巖漿巖冷凝形成的假層面。以上統稱為易劈面)較易分裂,而垂直易劈面的橫截面(簡稱難劈面)則較難分裂。設計的主劈面,應為巖石的易劈面,分離后即是荒料大面。沿主劈面(線)布置的楔窩,一般窩間距100-200mm、窩上口長50-80m、窩上口寬25-50mm,其深度應視劈分厚度而定,通常有“一寸管三尺”之說,即說的是楔窩深與分裂厚之間的關系。實踐中,楔窩深一般為40-60mm。輔助分裂面多為難劈面,且與主劈面垂直或斜交。沿輔裂面(線)布置的楔窩,間距較主劈面的小,一般80一100mm,窩長和深應大于主劈面的,一般60-100mm以上,窩上口寬與主劈面的一致。當三面分裂時,大面應為主劈面.楔窩參數亦與上述主劈面的相同。對于結構致密的巖石,劈分性能無明顯方向性,無難、易劈面出現,其楔窩間距、尺寸等,應視具體條件和經驗確定。

1.4主要優缺點

  普通楔分裂法分離條石,具有機械(具)簡單、易制作,操作容易,成本低,適應性強等優點。缺點是手工錘擊勞動強度大,分裂厚度有限(一般小于1.5m),分離條石規格較小(小于3.0m3),生產效率低;條石之楔窩上口處易“崩邊”;當巖石可劈分性能變化時,由于分裂面開裂過程中,常隨易劈面偏斜,在難劈面難按預計的分裂面開裂,所以條石表面粗糙、平整度差,荒料整形工作量較大,荒料率低。

1.5適用范圍

 ?、儋Y金貧乏和設備簡陋的建筑料石場和小型石材礦,②中型石材礦之初期開采;③水平、緩傾斜薄礦層和劈分性能較好或劈分無明顯方向性的石材礦;④礦體裸露、裂隙較發育的半風化型礦層和孤石;⑤其它分離、分切法之輔助手段。

1.6礦山實例

  在我國各地的石材礦,目前都不同程度地采用普通楔分裂法分離條石以及荒料分切、整形。尤其山東、四川和福建等地的石材礦普通采用,且效果較好。福建晉江巴盾石材公司南山聯合石材廠花崗石礦,屬凹陷露天礦,開采灰色混合花崗閃長巖,主要產品品種603、633和637;四個生產礦(點),年產荒料10000m3以上,產值400萬元以上。廈門集美海滄花崗石開發公司,屬凹陷露天礦,有三采區五礦點,主要產品品種623和637,荒料規格一般1.0-1.5m3,荒料率40%-60%,年產荒料20000-25000m3。以上兩礦都裝備有輪胎式前裝機、空壓機、手持式鑿巖機、牽引絞車、汽車吊和火焰切割機。在條石分離時,首先在充分利用節理裂隙的基礎上,用火焰切割機切縫,使分離塊體的自由面達搜一5個,其余1一2面則用普通楔分裂法(或鉆孔復合楔分裂法、鉆孔爆裂法)分離,條石分切成荒料時,主要采用普通楔分裂法。

2鉆孔分裂

  鉆孔分裂,是采用鑿巖機鉆排孔,并在孔中安裝可施加劈分力的分裂機(具),以實現條石分離。按所采用的機(具)以及劈分力的施加方式,可分為鉆孔復合楔分裂和鉆孔液壓分裂機分裂。

2.1鉆孔復合楔分裂

  首先,用手持式(風動、液壓、內燃式)或滑架式(風動、液壓式)鑿巖機,沿預定分裂線鉆等距、等深的平行排孔;其次,將復合楔置入孔中,并使其中心楔片與排孔預裂中心聯線方向一致;最后,用捌磅以上鐵錘錘擊復合楔中心楔片頂端,使楔片在兩擴張板中間下滑劈入,同時擠壓緊貼孔壁的擴張板,并產生極大尖劈力。沿排孔依次循環錘擊約3一4遍,石材沿預裂面分離。

2.1.1復合楔。

  復合楔是用普通鋼材按模型鍛制而成,由中心楔片和兩個半圓柱擴張板組成(圖l)。中心楔片上段為圓柱或方柱;下段(插入擴張板中的部份)為扁平楔,楔寬與擴張板直徑相等;擴張板為上薄下厚的半圓柱,直徑一般為30-36mm,較孔徑小2-4mm。復合楔全長,視分裂厚度而定,一般為180-1000mm。

2.1.2鉆孔布置與尺寸。

  鉆孔布置的原則與普通楔分裂楔窩的相同??组g距視石材性能而定,沿易劈面布置的孔間距較大,一般200-400mm,沿難劈面布置的孔間距較小,一般100-200mm。沿易劈面布置的孔深,一般為分裂厚度的70%-80%,沿難劈面布置的孔深,為分裂厚度的85寫一95%。為減少損失、降低鉆孔成本、提高鉆孔速度,孔徑一般取32-38mm為宜。應嚴格按設計孔距、孔深鉆鑿平行排孔,否則會造成分裂面凹凸不平,甚至很難開裂,致使荒料質量和荒料率大幅度下降,荒料開采成本上升。為保證鉆孔質量、減輕鑿巖勞動強度,提高鑿巖效率,應采用專用鑿巖設備,如滑架式鑿巖機。暫無專用鑿巖設備的小礦,可采用手持式鑿巖機鉆孔,但應大力提高操作者的技術水平,且鉆孔深度限于2.0m以內,否則鉆孔很難達到要求的精度和偏斜度。

2.1.3主要優缺點。

  鉆孔復合楔分裂的優點:設備簡單.操作技術易掌握,分裂面較平整以及由于擴張板深入孔中、并緊貼孔壁,所以不會產生壓碎孔口而導致荒料崩邊,從而有利于控制分裂面(尤其是難劈面)的偏斜和提高分裂厚度。缺點:勞動強度較大、鑿巖和復合楔制作(既有技術要求,也要有相應設備)難度較大。

2.1.4適用范圍。

  鉆孔復合楔分裂的適用范圍,基本上與普通楔分裂的適用范圍相同。

2.2液壓分裂機分裂

  用滑架式鑿巖機沿預定分裂面(線)鉆等距,等深的平行排孔;把分裂機的分裂器楔片按設計要求插入孔中,并調整分裂器使劈分中心線與預裂面(線)重合;啟動液壓泵,分裂器楔片產生作用于孔壁的強大劈分力,將石材條石沿預裂面分離;關閉液壓泵。常用的傳壓介質有液壓油和水。液壓分裂機(表l)由液壓泵站(又稱動力站)和分裂器(圖2)組成,泵站在工作面的行進為手推膠輪式。泵站與分裂器之間由高、低壓膠管連接并通過介質傳遞壓力。每臺分裂機可驅動3-5個液壓分裂器。


    液壓分裂法一次分裂條石尺寸、鉆孔布置、鉆孔尺寸及其質量要求等,原則上與鉆孔復合楔分裂相同。

  液壓分裂機泵壓可達相55-63MPa,經楔片逐漸施于孔壁的劈分力,大而均勻,屬靜張力,巖體分離面較平整;不用人工打楔,減輕了勞動強度。

 

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