词条 | 石材锯切开采 |
释义 | shicai juqie kaicai 石材锯切开采(卷名:矿冶) quarrying by sawing and cutting 用机械锯、劈楔和爆破等手段,将岩石切割成一定形状和块度,并从岩体上分离下来的方法。所采岩石用作土木建筑工程的砌体和饰面装修材料的荒料。石材用于土木建筑工程已有数千年的历史,埃及的金字塔,中国北京故宫的基础、阶石和栏杆,明陵的石牌坊等,都是用各种大小不等的石块砌筑雕琢而成。但形成完整的石材工业体系,则仅有百余年历史。近代各种新兴建筑材料(如水泥等),在很大范围内代替了石材,但一些永久性建筑物、重要的公共和社会活动建筑物中,仍需用大量天然石材作装修材料和墙体材料。如中国的云花、汉白玉、丹东绿、杭灰,意大利的西纳金黄大理石,非洲蓝色花岗石等,都是国际市场上的畅销品,其需要量不断增长。 可做结构或饰面材料的岩浆岩有花岗岩、安山岩、粗面岩和辉绿岩等;沉积岩有石灰岩、白云岩、凝灰岩、粘土岩、砂岩和页岩;变质岩有大理岩、板岩等。中国一些著名的饰面石材岩种见附表 绝大部分石材均系露天开采,剥离工程量不大。矿床开拓方式以无沟开拓为主。回采工序包括分离、分解、修整、起重装车。把几十至几百立方米的大块岩石,从岩体上分离下来,将大块分解成方整的小块荒料,并修理整形,起重装车。石材回采工艺的显著特点,是充分利用岩石的构造特征。如沉积岩主要是层理构造和缝合线构造及裂隙;岩浆岩则是节理、流面、流线和流纹构造;变质岩中的片理构造和块状构造等。降低石材生产成本的关键是保证石材质量、提高板材成材率、减少机械工作量和提高回采效率。工作面的布置多平行于裂隙或节理的走向;回采层高度主要按层理或裂隙间距来确定。石材回采方法有劈楔法、爆破法、排钻法、机械锯切法、火焰切割法及其联合的方法。 劈楔法 沿岩石构造面打进金属楔,或用凿岩机打楔眼,用油压劈裂机打楔,撑裂岩石,将一定体积的岩石从岩体上分离下来,再劈分成较小的规整荒料。 爆破法 用于岩石的分离工序,分离后用锯切法分解和修整岩石。爆破法分普通爆破、预裂爆破与无声爆破。普通爆破分离岩石的水平面积可从数百到两千平方米,效率高于劈楔法,但常发生岩石过度破碎和暗伤(显微裂纹),块材成品率只占爆破体积的25~35%,板材仅占5%,而且石材强度降低,严重时可降至原强度的一半。预裂爆破对此有所改善。70年代已广泛应用无声爆破,破碎剂与水混合后装入事先打好的密集炮眼中,靠混合液体积膨胀,使岩石裂开。此种破碎剂价格较炸药低50%,安全无声,岩石不受振动损伤。爆破法和劈楔法只适用于具有构造面的岩石。 排钻法 用凿岩机穿凿小孔径(40mm以下)的密集钻眼分离岩石。此法要求钻眼穿凿方向一致,并严格平行。适用于岩石具有水平构造面(层理)的条件,只需钻凿垂直钻眼即可切断岩石。排钻法常与劈楔法或爆破法配合使用,或用于岩石的分解。由于凿岩工作量大,能耗多,一般用于花岗岩、玄武岩等难于机械锯切的坚硬岩石。 机械锯切法 用各种机械锯直接锯切岩石,使之从母岩上分离。所用机械锯有链锯、圆盘锯或圆环锯等几种。圆盘锯和钢丝绳锯主要用于回采方整的墙体材料,链锯和钢丝绳锯主要用于回采饰面石材。机械锯只适于回采硬度较低的大理岩、石灰岩、凝灰岩等沉积岩和变质岩类岩石。其中链锯和圆盘锯对硬结核适应能力较差,一般用于压强小于 12kN/cm2、石英含量不大于5%的岩石。钢丝绳锯的适应能力较强,设备结构简单,重量轻,沿工作面移动方便灵活,使用较普遍。 链锯 用截盘转动机构,进行水平和垂直切割。需在轨道上行走,方可保持平稳,工作面呈台阶形,高度和宽度均取决于截盘尺寸,一般为2~3m,工作面长度为100~150m。用链锯切割大理岩时,如切缝深2m,纯切割速度达35~75mm/min。链锯不能垂直切割,在只有2~3个裸露面的情况下,需和爆破、排钻、劈楔等方法结合。最理想的方法是用链锯垂直层理面切割,用劈楔法沿层理面分离。 圆盘锯 在苏联应用最普遍,传动轴在锯盘中心时锯切深度为锯盘直径的35~40%,用齿轮传动锯环时为70%。主要用于锯切块度较小的墙体材料,即在采石场直接锯成砌块。 钢丝绳锯 约于1895年首创于意大利,目前各国已普遍采用。用驱动卷筒带动直径为3.5~5mm、长约1000~2000m的无极三股钢丝绳,经若干导向轮和工作立柱通向锯切工作面,在拟定的锯切面上加入水和磨料,一般为天然石英砂或碳化硅砂,磨料在钢丝绳带动下磨削岩石,逐渐形成锯口,最终将岩石锯开(见图)。钢丝绳运行速度一般为8~10m/s,最高可达14m/s。锯切面长为20m的大理岩时,锯切效率为0.8~1m2/h。钢丝绳锯可垂直或水平锯切,在工作立柱配备有钻孔装置时,可单独完成工作面的准备和分离锯切工作。 回采台阶高度主要取决于起重设备的类型,用移动式起重机时一般为5~10m,用固定塔式起重机时一般可达10m以上。大型设备能节省开拓准备工程量,使台阶高度有加大的趋势。一次锯切的分台阶高度主要决定于立柱及其钻孔装置的规格,一般为2~3m。钢丝绳锯的缺点是锯切压力不大,近来采用振动钢丝绳锯,生产能力可比稳定传动的提高32~40%。意大利、苏联已开始应用金刚石钢丝绳锯。 火焰切割法 用火焰喷射器的火焰烧灼岩石,形成切割面以分割岩石,仅用于回采含石英矿物较多的岩石,只能垂直切割,切割沟损失较大,在有三个自由面的情况下,一般最多切割两个面,最好只切割一个面,另外两个面用爆破或劈楔法分离。用火焰切割的面应选在最难于分割的“截面”和“涩面”上。生产过程中噪声高达120dB,对环境和工人危害较大,很少采用。 |
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