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金刚石串珠绳锯开采花岗岩的基本锯切方法

2012-07-10 14:34阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/2272421522

金刚石串珠绳锯开采切割花岗岩的基本锯切方法包括，对垂直、水平、倾斜面，必要时还可对封闭背面进行切割的方法。这些方法经过不同组合，或者与排孔凿岩结合控制爆破的传开采花岗岩方法组合，构成了使用金刚石串珠锯开采花岗岩的锯切开采工艺体系。
使用金刚石串珠绳锯开采花岗岩时，因为花岗岩的硬度远远高于大理石，所以不能像锯切开采大理石那样，直接使用金刚石串珠绳全部包络切割面的解除面积。不论是在锯切开始阶段，还是锯切将要结束阶段，串珠绳都离不开导向轮的支撑，以确保金刚石串珠绳在锯切过程能够自身轴线旋转，防止出现串珠的偏磨。所以使用金刚石串珠绳锯开采花岗岩尤其是硬质花岗岩能否取得成功、是否可以获得锯切效率的提高，最关键的因素是灵活正确地使用导向轮。图Ⅱ-1是金刚石串珠锯开采花岗岩时，正确使用导向轮的一种锯切方法。图Ⅱ-2、图Ⅱ-3是在没有安装导向轮的条件下，不正确锯切花
岗岩的方法。
金刚石串珠绳锯开采花岗岩的基本锯切方法
金刚石串珠绳锯开采花岗岩的基本锯切方法
金刚石串珠绳锯开采花岗岩的基本锯切方法
1. 水平面切割方法
与开采大理石相同，金刚石串珠锯在开采花岗岩矿体上进行水平面切割的目的主要是，将分离体与矿体的水平连接面分离切割。水平锯切主要用于全锯切开采花岗岩的矿山，这时，水平面的切割是分离体分离锯切的第一道锯切工序，然后才能进行垂直面的分离切割。这个顺序是不可逆的，因为，在水平面的切割时，分离体与矿体垂直面的连接是防止分离体坠落的保证。如果先将垂直面切割完，这些支撑保证被解除，那么在水平面切割的后期看，有时甚至在水平面切割的初期，分离体都有可能随时坠落压住金刚石串珠绳，造成金刚石串珠绳的报废；严重时可能引起金刚石串珠绳的断裂飞出，造成更严重的事故。即便是先切割水平面，在切割过程中，也应随时在已经切割好的锯缝中，尽可能低塞入钢楔，保持分离体在水平面上得到足够的支撑。这种辅助支撑方式，对存在裂隙的分离体更为重要。图Ⅱ-4和图Ⅱ-5是在水平切割过程中，加入支撑钢楔的示意图。
金刚石串珠绳锯开采花岗岩的基本锯切方法
金刚石串珠绳锯开采花岗岩的基本锯切方法

在混合法开采花岗岩时，为了避免大量使用火工料用于分离体的分离，有时也采用串珠锯将分离体与矿体水平面锯切分离的方法。
水平切割前，首先要钻呈正交关系、相互垂直的纵向和横向钻孔并交汇贯通，以便金刚石串珠绳的穿引。钻孔要求与使用金刚石串珠锯开采大理石矿山时钻凿水平、垂直交汇孔的要求相同。
如果是混合法开采工艺，一般串珠锯用于代替火焰切割，分离体的尺寸达到1000m3以上，有时甚至达到上万立方米，所以锯切面积都比较大，可能达到几百平方米。对于这种体积的分离体，也需要锯切它的水平面，其钻孔深度一般都超过10m，甚至达到20多米。这就需要使用大孔径钻孔设备完成垂直、水平交汇孔的钻凿，例如大孔径气动或液压凿岩机等大孔径钻孔设备，钻孔直径达90~150mm，通常钻孔越深，钻孔直径应越大，以便于与其他钻孔的交汇。
如果采用锯切开采法，分离体的水平面是必须锯切的。切割分离体的尺寸是由成品荒料和矿体实际使用情况决定的，水平面的纵向深度一般在3~12m之间，横向深度在10~15m之间；为了减少水平面上的阶梯台阶，有时全锯切开采法也需要钻凿深度超过15m的水平钻孔。深度小于8m的钻孔，可以采用直径为50mm钻头和手持式凿岩机钻孔；深度超过8m的钻孔，需要大孔径凿岩机，使用直径为60~90的钻头钻凿。
根据开采场地的大小和台阶是的实际分布，水平面的锯切也分成纵向锯切和横向锯切两种方式。纵向锯切的指金刚石串珠锯导轨与纵向水平钻孔平行，金刚石串珠锯的进给是沿着纵向钻孔的方向。横向切割的进给方向则是沿着横向水平钻孔的方向。
开采花岗岩石矿山时，水平面的切割都采用“上切方式”，即金刚石串珠锯位于被锯切分离体的底面水平上，对位于其上方开采台阶上的分离体进行水平底面的切割。
1.1 水平面的横向切割方法
图Ⅱ-6是金刚石串珠锯进行分离体横向水平切割的示意图，图中金刚石串珠锯的主飞轮已经回转到水平位置，随机安装的两个机载导向轮也处于水平工作位置。该机导轨的前端还安装了两个间距为1~1.2m、固定在台阶地面上的水平导向轮（图Ⅱ-7）。主要金刚石串珠锯后方位置足够，就可以不剪断金刚石串珠绳，通过前后交替移动导轨，实现金刚石串珠锯切割进给动作的不断延续。这种锯切方式的有点是，保持处于切割作业的金刚石串珠绳的长度不变，可提高金刚石串珠绳的寿命；将处于金刚石串珠锯和固定导向轮之间的金刚石串珠绳的运动轨迹控制在一个稳定运动的范围之内，使其不因金刚石串珠锯的进给运动而逐渐扩大，实际上也是增加了一个对外露高速运动的金刚石串珠绳的控制保护措施。为了防止因外悬金刚石串珠绳过长，引起串珠绳的抖动，出现外悬串珠串珠绳与导轨或地面碰撞的情况，可在在外悬串珠绳与地面之间塞垫一些小石块（图Ⅱ-7、图Ⅱ-8）或废橡胶轮胎（图Ⅱ-9）等，使串珠绳镶嵌在石块中运动，或由废弃轮胎支承运动，以便对串珠绳起支承保护作用。石块或废橡胶轮胎间隔视实际需要确定，一般1~1.5m或更长。使用石块时，其大小必须保证不被串珠绳带动即可。在外悬串珠绳下面支承物体后，应确保串珠绳仍在原来的水平面内运动，不应出现因支垫物使串珠绳脱离（高于）原来运动面（锯切面）的情况。
横向水平切割一般用在作业面比较开阔的开采台阶上，如果分离体的侧面是一个开拓堑沟，为了保证金刚石串珠绳锯的作业空间，开拓堑沟的宽度至少应该达到金刚石串珠锯导轨总长度的1.5倍，也就是达到9m才合适。这时只能采取固定导轨，前后交替移动锯机，剪断串珠绳原来实现切割进给的延续。
金刚石串珠绳锯开采花岗岩的基本锯切方法
金刚石串珠绳锯开采花岗岩的基本锯切方法
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1.2 水平面的纵向切割方法
如果堑沟宽度不能达到金刚石串珠锯在堑沟内的最小作业宽度，但分离体另一侧的场地开阔，可采取将金刚石串珠锯安装在堑沟外面，进行纵向水平切割作业。图Ⅱ-10所示的是金刚石串珠锯进行分离体纵向水平面切割的示意图，其安装要求和作业方式与横向水平面切割相同，只是将串珠锯切割进给方向改变90°，更换一个切割位置。
当花岗岩矿山处于开采初期时，开拓堑沟的宽度有时不到9m，这种情况不足以在堑沟中横向安装金刚石串珠锯，进行图Ⅱ-6所示的横向水平切割，而开采台阶的宽度也不足以使串珠锯进行像图Ⅱ-10所示的纵向水平面切割，这就需要采用图Ⅱ-11所示的安装串珠锯进行纵向水平切割的方法。采用这种切割方法时，要求对金刚石串珠绳的切割方向进行90°的转向，可以向轮处改变方向时不会干涉碰撞。为了防止金刚石串珠绳在运动中与导轨、地面碰撞干涉，可在其运动路径上垫支石块或废橡胶轮胎，图Ⅱ-8和图Ⅱ-9所示。
金刚石串珠绳锯开采花岗岩的基本锯切方法
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图Ⅱ-12、图Ⅱ-13是金刚石串珠绳锯在翡翠绿花岗石矿山进行分离体水平锯切的现场照片。
金刚石串珠绳锯开采花岗岩的基本锯切方法
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2. 垂直面切割方法
与开采大理石相同，金刚石串珠绳锯对分离体或矿体垂直面的切割是最基本的和主要的开采锯切，这在露天开采花岗岩矿山、对分离体的垂直主锯切面侧锯切面的切割、荒料的整形切割中都会用到。对分里体垂直面的切割也分成“上切法”和“下切法”，在大理石矿山中使用的“背切法”，从理论上讲，在花岗岩矿山也可以使用，但由于其切割效率低，只有在开采劈裂性极差是花岗岩时，才有可能会用到，在锯切开采一般花岗岩时，都不会使用“背切法”锯切工艺。
2.1 “上切法”切割垂直面
“上切法”是指金刚石串珠锯位于被锯切台阶的底面上，对位于其上方开采台阶上的分离体进行垂直锯切面的切割。根据矿体形态的不同，相对于矿体开采而言，“上切法”垂直切割通常分成纵向和横向两个方向的切割。纵向垂直切割是指锯切面垂直于矿体开采台阶的长度方向（左右方向），横向切割是指锯切面平行于矿体开采台阶的长度方向。
当对分离体的水平底面分离切割完成后，即可进行分离体垂直面的切割。图Ⅱ-1、图Ⅱ-14~图Ⅱ-17示出了几种使用金刚石串珠锯，采用“上切法”切割花岗岩矿体垂直面的方法。这几种垂直切割方法适用于混合法开采和全锯切法开采。
采用混合开采法时，应按照需要分离石料的尺寸去确定分离体的尺寸；采用全锯切开采法时，应按照荒料的尺寸，以及矿体的具体情况确定分离体的尺寸和体积，其中垂直钻孔和水平钻孔的深度与分离体的体积、尺寸、开采台阶的几何尺寸有关。
采用混合法开采时，开采台阶的高度可能达到10~20m甚至更高，台阶深度也能达到10m以上，这时垂直、水平钻孔的深度都在10m以上，但也会出现混合法开采小规格分离体，钻孔深度小于10m的情况。为了方便地翻倒和位移分离体，全锯切开采法时，开采台阶的高度通常小于8m，分离体最长的水平钻孔深度也常小于8m。为了保证分离体高度和厚度比例合适其翻倒，分离体另一个浅水平钻孔的深度一般小于3m。
深度小于8m的钻孔，可以使用手持式凿岩机采用直径为50mm的钻头钻孔；深度超过8m的钻孔，需要大孔径凿岩机，使用直径为60~90的钻头钻凿。
当工作面处于台阶式开采阶段的初期、需要锯切的分离体处于矿体表层的不规则的边缘、开采台阶的高度小于4m时，开采用图Ⅱ-14所示立柱式导向轮结构，因立柱过高、刚度变差，必定会引起位于过高立柱顶端的导向轮出现抖动，影响串珠绳的导向性和稳定性，进而影响到串珠的切割寿命。所以在锯切高度超过4m台阶时，虽然仍可采用图Ⅱ-15所示的立柱导向轮式锯切垂直面方法，但这时立柱顶部的导向轮的高度始终不应超过台阶上方4m高。
金刚石串珠绳锯开采花岗岩的基本锯切方法
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在台阶式开采过程中，开采台阶已经形成垂直的岩壁，不论台阶高度如何，都可以采用悬臂式导向轮，进行图Ⅱ-16所示的分离体垂直面锯切方法。如果台阶高度超过4m，仍可以使用最大高度4m的立柱式导向轮，进行图Ⅱ-17所示的切割方法。
金刚石串珠绳锯开采花岗岩的基本锯切方法
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在开采花岗岩等硬质石材矿山，采用图Ⅱ-14~图Ⅱ-17四个示意图所示方法锯切分离体时，靠近垂直钻孔位置的上导向轮的主要作用是，尽快消除锯切初期串珠绳与垂直钻孔出口之间接近90°的棱角。随着锯缝位置不断移动，从分离体顶面出来的串珠绳与垂直切面处串珠绳的夹角早已大于90°，也不存在尖锐棱角过渡问题。所以可视具体情况，适时取消该导向轮，靠近分离体台阶边缘的导向轮必须保留到锯切结束。
图Ⅱ-18、图Ⅱ-19是金刚石串珠锯在翡翠绿花岗岩矿山上进行“上切法”切割台阶上的分离体垂直面的实际操作照片。
在形成宽阔开擦台阶的初期开采阶段，工作平台和开拓堑沟的平面尺寸都比较小，其场地不能满足安装金刚石串珠锯进行上述切割所需的位置要求，可采用如同切割大理石是，安装导向轮的方法，使串珠锯的工作位置适应开采场地的要求，图Ⅱ-31。
金刚石串珠绳锯开采花岗岩的基本锯切方法


建议尽量采用扩大开采场地的方法，使串珠锯按照前面图示的方法进行锯切。场地是在不能满足要求时，才可使用安装变向导向轮的切割方法，但必须是由经验丰富、熟悉便向导向轮工作原理和安装方法的熟练技术师完成变向导向轮的安装和调整，以确保串珠绳在变换方向时，能够被导向轮合理有效地支承和限制，防止锯切时串珠绳从导向轮部位跳出。切割时金刚石串珠锯的进给速度不能太快，以防止万一金刚石串珠绳从导向轮中脱出后危机操作者或其他开采作业人员的安全。总之，变向导向轮必须是在确保使用安全的前提下，如果有其他更安全的办法替代，应尽量不采用变向轮切割方法。
在使用“上切法”切割花岗岩石分离体垂直面时，对于分离体直角边缘处的圆滑处理要求与锯切大理石相同。在刚开始切割时，应适当降低金刚石串珠锯的进给速度，等转角处被磨圆后再进入正常切割，以减轻金刚石串珠绳在交汇点处的过度磨损。
2.2 “下切法”切割垂直面
根据采面台阶或矿体形态的不同，有时会将金刚石串珠锯放在开采台阶的顶部，相对于矿体开采台阶而言，串珠锯对其下方的分离体垂直面进行切割，我们称这种切割法为“下切法”。与“上切法”进行垂直面锯切时相同，“下切法”垂直分割也分成纵向和横向两个方向的切割，其区别划分与“上切法”相同。根据串珠锯在矿体上部安装位置，以及相对于被切割分离体自由面的位置不同，“下切法”分成外切和内切两种安装方式。内切指串珠锯背向分离体自由面安装，图Ⅱ-20所示。外切指串珠锯面向分离体自由面安装，图Ⅱ-21所示。
“下切法”同样适用于花岗石的混合法开采和全锯切法开采，一般多用于全锯切和台阶高度6m左右的混合法开采。采用“下切法”时，分离体尺寸、钻孔深度、钻孔直径等参数与“上切法”锯切垂直面相同。
图Ⅱ-20所示采用立柱式导向轮和支座式导向轮辅助配合，进行“下切法”内切锯切垂直面。该立柱导向轮的高度比较低，用于锯切全程中支承金刚石串珠绳，防止进出主飞轮的两条串珠绳相互碰撞，并保持串珠绳合适的切割曲面半径。支座式导向轮主要控制串珠绳在锯切面前端的切割曲率半径，随锯切位置的改变而移动，直至锯切即将完成。
金刚石串珠绳锯开采花岗岩的基本锯切方法


图Ⅱ-21是采用立柱式导向轮和支座式导向轮辅助配合，串珠锯外切安装，进行“下切法”外切锯切垂直面的方法。图Ⅱ-21所示的台阶高度通常在4m之内，在台阶底面可使用高度达到4m的立柱式导向轮，用于金刚石串珠绳在锯切全程中支承。台阶顶面的支座式导向轮也是为控制串珠绳在锯切面前端的切割曲率半径安装的，也必须随锯切位置的改变而移动，只要当串珠绳在锯切面中形成的曲率半径合适，才可将支座式导向轮去掉，直接由立柱式导向轮支承。但串珠锯所在台阶上的低高度立柱式导向轮必须在锯切全过程中使用，作用与前面相同。
金刚石串珠绳锯开采花岗岩的基本锯切方法


图Ⅱ-20所示采用立柱式导向轮和支座式导向轮辅助配合，进行“下切法”内切锯切垂直面。该立柱导向轮的高度比较低，用锯切全程中支承金刚石串珠绳，防止进出主飞轮的两条串珠绳相互碰撞，并保持串珠绳合适的切割曲率半径。支座式导向轮主要控制串珠绳在锯切面前端曲率半径，随锯切位置的改变而移动，直至锯切即将完成。
图Ⅱ-21是采用立柱式导向轮和支座式导向轮辅助配合，串珠锯外切安装，进行“下切法”外切锯切垂直面的方法。图Ⅱ-21所示的台阶高度通常在4m之内，在台阶底面可以使用高度达到4m的立柱式导向轮，用于金刚石串珠绳在锯切全程中支承。台阶顶面的支座式导向轮也是为控制串珠绳在锯切面前端的切割曲率半径安装的，也必须随锯切位置的改变而移动，只要当串珠绳的锯切面中形成的曲率半径合适，才可将支承式导向轮去掉，直接由立柱式导向轮支承。但串珠锯所在台阶上的低高度立柱式导向轮必须在锯切全过程中使用，作用与前面相同。
金刚石串珠绳锯开采花岗岩的基本锯切方法


如果确实需要在台阶高度超过4m、图Ⅱ-21所示类型的分离体进行“下切法”外切锯切垂直面时，可以采用立柱式导向轮支承，但立柱高度不能超过4m。
外悬结构的支座式导向轮支承串珠绳的方式，可适用于任何台阶高度的“下切法”垂直面切割，它实际上与下支座式导向轮组成一个高度不受限制的立柱式导向轮，图Ⅱ-22所示。锯切时，外悬式支座导向轮，立柱式导向轮和下支座式导向轮的安装伴随着锯切开始到锯切结束，上支座导向轮与外悬式支座导向轮都是为控制串珠绳在锯切面前端的切割曲率半径安装的，上支座导向轮必须随锯切位置的位置改变而移动，只有当串珠绳在锯切面中形成的曲率半径合适，才可将其去掉，直接由外悬式支承支座导向轮支承串珠绳。
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2.3 “反切法”切割垂直面
“反切法”实际是“下切法”锯切垂直面中的一个特征，当矿山采面的地形条件不适合采用图Ⅱ-20和图Ⅱ-21所示安装锯机或导向轮，可以尝试试用图Ⅱ-23或图Ⅱ-24所示的方法进行台阶底部分离体的垂直面的切割分离。
如果开采面有可利用的窄沟，而且串珠锯只能安装在图Ⅱ-23所示的台阶顶面位置，可使用该图示的方法进行分离体垂直面的锯切。图Ⅱ-24显示的情况一般出现在开采台阶邻近陡峭的边缘，天然形成并经过清楚后形成的窄台面只能安放凿岩机进行交汇孔的钻凿，其位置不能安装串珠锯的需要，采用该图所示的锯切方法，同样可以完成分离体垂直面的分离切割要求。
金刚石串珠绳锯开采花岗岩的基本锯切方法

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这里介绍的只是一些串珠锯锯切开采花岗石的基本方法，供参考。在矿山开采的实际条件下，可将上述基本方法灵活运用，或经过不同的配合，还可以组合成更多的实用锯切方法。
3. 锯切作业时导向轮的安装要求和结构
必须重申的是，在使用金刚石串珠锯开采花岗石时，必须使用导向轮支承锯切过程中的金刚石串珠绳，使串珠绳与被切割面只保持单边接触，避免金刚石串珠绳全部包络锯切面进行切割时串珠绳过度的磨损。因为花岗岩的硬度很高，锯切时，金刚石串珠必须切割坚硬的石英颗粒，所以会遇到很大的切割阻力。如果串珠绳与切割面的接触面积过大，必须通过增大串珠绳的张紧力，来保持串珠锯的进给速度，并增加串珠绳的切割力和保证具有一定的切割速度，其结果是同时增大了串珠绳在切割过程中的切割阻力，最终可能导致串珠的自传能力降低，出现串珠的偏磨，严重时会影响到串珠绳的寿命，有时还可能会出现锯切缝的偏差，出现曲面切缝。另外导向轮还担负着分离体直角边缘的切割过渡，调整控制串珠绳切割曲率半径，防止串珠绳因曲率过大而出现疲劳损坏。所以能否成功地使用金刚石串珠锯开采花岗石，正确地安装、灵活正确地使用导向轮是非常关键的。
使用金刚石串珠锯开采花岗石时，可选择的导向轮结构有立柱式、支座式和外悬支座式等结构。安装方法基本可分成立柱式导向轮安装、支座式导向轮安装和支座外悬式导向轮安装三种方法。前面介绍的水平、垂直锯切花岗石的方法中，都涉及到导向轮的安装和使用。
图Ⅱ-25、图Ⅱ-26是水平切割时，控制串珠绳轨迹的支座式导向轮的实际安装作业图。图Ⅱ-27和图Ⅱ-28是“上切法”垂直切割时，支座式导向轮外悬式安装照片。图Ⅱ-29是“上切法”垂直切割时，立柱导向轮外悬式的安装照片。图Ⅱ-30是“下切法”外切垂直面时，低高度立柱式导向轮安装照片。图Ⅱ-31是安装在比较高的开采台阶上，进行“上切法”变向切割垂直面的变向式立柱导向轮的照片。图Ⅱ-32是“上切法”锯切垂直面时，在台阶底面安装的支座式导向轮照片。图Ⅱ-33是“上切法”锯切垂直面时，在台阶顶面上，用于调整和过渡串珠绳通过分离体直角边的支座式导向轮安装照片。
金刚石串珠绳锯开采花岗岩的基本锯切方法
金刚石串珠绳锯开采花岗岩的基本锯切方法
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4. 花岗石开采准备堑沟的开拓方法
在使用金刚石串珠锯开采花岗石时，无论是采用混合法开采，还是全锯切法开采，都需要一个具有三个自由面的台阶作为开拓的基础。即使遇到整体性很好、只有两个自由面的矿体，或者没有合适的位置开拓第三个自由面，以及为开拓第三个自由面需要付出比较高的代价的情况时，仍然需要在矿体上开掘出一个开拓堑沟，就像传统的火焰切割机开拓的堑沟一样，一般情况下，都需要在封闭垂直背面上进行切割或凿岩处理。
金刚石串珠绳锯开采花岗岩的基本锯切方法
金刚石串珠绳锯开采花岗岩的基本锯切方法

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在开采大理石是，可以采用切割立柱、进给立柱、臂式锯机、组合钻具等方式解决开拓堑沟封闭背面的切割问题。这种封闭面锯切的方法利用了大理石质地比较柔软、容易切割的特征，同时解决和回避了因大理石劈裂性差的特征。开采花岗岩则相反，其硬度很高，很难使用臂式锯机等切割设备进行切割，组合钻具也不能用于花岗石的钻孔；即使采用目前最大直径达到4.2m的矿山开采圆盘锯，锯切深度也只能达到1.8m，作为开拓堑沟，这个深度也不能满足要求，另外在宽度为15mm的圆盘锯锯缝中穿引串珠绳也不容易。从理论上讲，可以使用切割立柱、进给立柱方式竞选花岗石堑沟封闭背面的切割。但由于串珠绳压绳轮折弯处的曲率半径很小，工作条件非常恶劣，所以切割的效率很低，串珠绳的消耗很大。另外在花岗石矿体钻凿直径为200~250mm、深度为6m或更深的钻孔也是非常困难的，或更深的钻孔也是非常困难的，或成本更高。
由于大多数花岗石的劈裂性都比较好，可以使用金刚石串珠锯切割垂直立面，采用排孔凿岩结合双面控制爆破的方法开掘堑沟内的分离体；或者使用贯通孔凿岩机在矿体封闭的垂直背面上，钻凿贯通的排孔，再使用单面控制爆破分离水平面的方法分离开掘堑沟内的分离体。传统火焰切割机也是开拓矿体台阶自由面的方法，但目前金刚石串珠锯已经完全可以将其取代。
4.1 串珠锯的“背切法”切割矿体封闭背面
无论使用推进杆固定式进给切割立柱，还是使用推进杆进给式切割立柱，从理论上讲都可以完成在花岗石矿体上的封闭面垂直面锯切。当所开采的花岗石属于高档、稀有的石材品种，而且其劈裂性比较差时，采用下面介绍的方法难以完成开拓堑沟的开掘，或者开掘成本很高时，也可以考虑采用类似开采大理石的“背切法”工艺，用于切割花岗石矿体的封闭背面。使用金刚石串珠锯进行“背切法”垂直切割，甚至过渡到封闭水平底面的切割作业时的作业步骤、操作方法和技术要求与采用相同方法开采大理石一样。
但从开采成本和开采效率上考虑，不推荐将开采大理石矿山的“背切法”切割工艺，用于开采霹雳行比较好的花岗石，可以采用下面介绍的更经济、高效的方法处理矿体封闭背面的分离问题。
4.2 金刚石串珠锯与台架式凿岩机组合开掘堑沟
这是一种最常用和最经济的组合开掘堑沟的方法，也是替代火焰切割开掘堑沟的最理想方法。只需要像金刚石串珠锯、台架式凿岩机或者手持式凿岩机，配合大孔径凿岩机这样的矿山专用开采设备，结合控制爆破的方法，即可完成台阶式开采花岗石所需堑沟的开掘作业。开掘方法简单，容易掌握。图Ⅱ-34、图Ⅱ-35是采用这种组合方式开掘堑沟的现场图片和示意图，下表是图Ⅱ-35各个字母的含义，以及相应的技术数据要求。下面结合图Ⅱ-35和下表简述串珠锯与台阶式凿岩机组合开掘堑沟的作业步骤。
（1）交汇孔钻凿。首先在台阶顶面上，距开采台阶垂直正立面V3的距离Lb处，用大孔径凿岩机Pv，垂直向下分别钻两个间距为Lp、深度为H的垂直钻孔A。在台阶底面用大孔径水平凿岩机凿两个深度为Lb、间距为La=Lp+0.5m的水平孔B，分别与两个垂直孔A交汇。堑沟内的分离体石料呈内小外大（La > Lp）的梯形形状，以便于能够容易地取出，如果形成外小内大（La < Lp）的梯形，分离体石料将会卡在堑沟内无法取出。
如果矿山没有配备专用大孔径凿岩机，也可以用普通手持凿岩机，配套直径50mm的大孔径十字或一字钻头替代，但需要有比较熟练的凿岩机操作人员使用，以保证交汇孔的交汇贯通精度和交汇成功率。
金刚石串珠绳锯开采花岗岩的基本锯切方法

金刚石串珠绳锯开采花岗岩的基本锯切方法

（2）垂直立面V2锯切。在开采台阶的底面安装金刚石串珠锯M，按照前面绍的金刚石串珠锯“上切法”切割垂直面的要求，分别对两个垂直侧立面V2进行分离切割。
（3）水平排孔fo的钻凿。在开采台阶底面安装水平标杆式凿岩机或水平台架式凿岩机fo,如果操作熟练，甚至可以使用手持式凿岩机，在两个水平钻孔B的连线上，沿水平方向钻凿深度为Lb、间距为20~30cm（间距由岩石可劈裂性确定）的水平排孔fo。水平标杆式凿岩机钻杆与水平地面的间距最小只有7cm，比水平台架式凿岩机的15~25cm小很多，因此形成各水平面之间的台阶也很小，但其凿岩速度比台架式凿岩机低，排孔的平面度也差一些，操作也比较复杂，但比手持凿岩机要好得多。
表 花岗岩矿山使用金刚石串珠锯与凿岩机组合开掘堑沟示意图中各字母的含义和技术参数
金刚石串珠绳锯开采花岗岩的基本锯切方法


（4）垂直排孔fv的钻凿。在开采台阶的顶面安装单头或多头台架式凿岩机Fv，在两个垂直钻孔A的连线上钻凿间距为20~30cm（间距有岩石可霹雳特性确定）、深度6m的垂直排孔fv。注意垂直排孔与水平排孔应错位布置，不能贯通，否则会影响到后面的控制爆破。如果矿山没有台架式凿岩机，也可使用手持凿岩机钻凿垂直排孔，要求排孔直线度和共面精度质量高，以保证控制爆破的质量。
（5）控制爆破分离。当完成了垂直封闭背面V1上的垂直排孔fv和水平封闭面O上的水平排孔fo的钻凿作业，两个垂直侧立面V2也被金刚石串珠锯切割分离后，采用双面（V1和O面）控制爆破的方法，将分离体从岩体上分离。
（6）分离体移动。使用气压或水压顶推袋、液压顶石机、挖掘机和装载机等设备将堑沟内的分离体石料移出堑沟。
（7）分离体解体。使用金刚石串珠锯、液压劈裂器、人工打楔劈裂或排孔制爆破等方法将分离体解体成荒料和不能使用的碎石。
堑沟内每次分离石料的尺寸一般是高6m、宽3m、深6m，待荒料被倒运走，费石被清排后，一个最小宽度3m、高度6m的开拓堑沟就形成了。无论后面是采用混合法、结合双面还是单面控制爆破方法开采花岗石，或者直接将大分离体从矿体上锯切分离的全锯法开采花岗石，该堑沟都可以满足作为后续大分离体自由面的要求。
需要注意的是，如果确定后续分离体石料背面的长度小于8m，矿山没有大孔径凿岩机，只能使用手持凿岩机配合8.4m或更长的加长钻杆去钻凿分离体石料背面的水平孔。上面介绍的只取出一块石料，宽度只有3m的堑沟还不能满足8.4m钻杆的作业要求。因为必须保证加长的钻杆能够从堑沟内放入，所以需要将堑沟宽度扩大到至少9m的宽度。可以按照前面介绍分离体的尺寸，依次向堑沟宽度方向扩展，再取出两块分离体石料，即可获得宽度9m的堑沟。
上述堑沟尺寸只适合于大约6m以内深度和高度的标准台阶开采，如果采用混合法开采高度超过6m的高台阶、体积达到几千甚至上万立方米的大体积分离体花岗石时，一般无需再开掘一个上述尺寸的堑沟。可直接将拟开掘的堑沟扩大，将堑沟内的石料作为大体积的分离体，按照上面方法将其与岩体分离。这时的垂直或水平钻孔深度将达到10~20m，甚至30m。钻凿交汇深度10m以上、用于穿引串珠绳的贯通孔，必须由专用的、定性好的高精度大孔径钻机完成。同时要求花岗石的劈裂性很好，因为垂直和水平排孔的钻凿深度受到标准钻杆长度的限制，即便采用加长的钻杆，其长度最多也只能达到9m,超过9m的钻杆，使用标准凿岩机带动其凿岩工作的效率降低很多。所以垂直排孔和水平排孔的钻凿深度不能达到要求的深度，剩余未钻凿不能能否按照要求从矿体上整齐地分离，只能依靠石材本身的劈裂特性了。还可以讲分离体分成若干个深度小于9m规格的尺寸，采用标准或加长钻杆一次将水平孔钻凿到劈裂位置，以避免石料劈裂性造成分离体劈裂分离出现失败。
金刚石串珠锯与台架式凿岩机组合开掘花岗石矿山堑沟的方法，特别适合用于矿体表面的坡度比较陡，只能形成比较小的开采台阶宽度的开拓堑沟的开掘作业。双面控制爆破对于劈裂性比较好的花岗石矿体来说，难度不大，容易控制。如果矿体完整性好，堑沟内的石料还可以被回收，降低开掘成本。如果矿体的裂隙比较发育，可以将堑沟部位选择在裂隙比较发育和集中的部位，无非就是降低了堑沟内回收荒料的数量，但将完整部分的矿体留到后面正式开采，仍然是合理和划算的。
4.3 贯通孔凿岩处理矿体封闭背面的方法
国外一些花岗石矿山曾经使用过贯通孔凿岩的方法，处理矿体封闭背面的分离问题。在目前串珠绳锯开采花岗石已经普及的条件下，这种方法非常适合于开采劈裂性比较差的花岗石，而且最好是用于标准台阶高度的开采。其工作原理是：使用大孔径的凿岩机，在矿体的封闭背面凿岩相互贯通的垂直排孔，排孔的轨迹见图Ⅱ-36，使得分离体的该面与矿体分离；分离体的其余两个侧垂直面，由金刚石串珠锯完成与矿体的切割分离；采用钻凿排孔，结合单面控制爆破的方法，将分离的水平底面与矿体分离。
金刚石串珠绳锯开采花岗岩的基本锯切方法


因为前面介绍的方法只能采用钻凿排孔，结合双面控制爆破的方法分离，对于劈裂性差的花岗岩，双面控制爆破分离的成功率比较低。如果分离失败或分离得不安全，堑沟内会残留有一些与矿体仍然连接的石料，清理这些石料的成本和代价也比较高。采用钻凿贯通排孔，结合单面控制爆破，可提高劈裂性差的花岗石堑沟内分离体的分离成功率。
贯通孔凿岩处理矿体封闭背面分离的方法也有其缺点，因为正在钻凿的钻孔，与前面已经完成的钻孔都是相互贯通的，会有一部分压缩空气从相邻孔中泄露，所以钻孔效率不如直接钻凿单孔的效率高，凿岩机的压缩空气损耗量也比正常使用时高，要求矿山必须配备供气量很大的空压机才能满足大孔径贯通孔凿岩机的使用要求。
5. 开拓初始工作平台的方法
开采花岗石时，同样会遇到不同的矿体条件和矿体形态，为了形成开采台阶，必须进行开始初始工作平台的准备工作。前面介绍的在开采大理石矿山中使用的各种初始平台的开掘方法，其中有些在花岗石矿山也能适用。
在整体性好的花岗石矿体上，为了开掘初始工作平台，可以采用金刚石串珠锯与台架式凿岩机组合方法；只要开采成本允许，可以采用串珠锯全锯切式开掘方法；也可以利用突出岩体，采用大深度单孔贯通切割方法，以及交汇孔切割方法形成初始工作平台；还可以利用天然裂隙开拓初始工作平台，初始工作平台的扩展方向也可分成初始工作面的水平和垂直两个方向上的扩展。
6. 倾斜面切割方法
使用金刚石串珠锯在开采花岗石矿山也可以进行倾斜面的切割。所谓倾斜面切割有两个含义，一是指被切割面与金刚石串珠锯安装的水平基面不是垂直正交，而是呈现倾斜状态的；二是指金刚石串珠锯的安装作业基面不是水平的，而且与被切割面也不是垂直正交的。
通常情况下，金刚石串珠锯可以在与水平面的倾斜夹角小于3°~10°范围内的倾斜地面安装作业，最好不要超过这个角度，不同企业生产的不同型号的金刚石串珠锯，都有在倾斜面切割作业的具体要求。
被切割面与金刚石串珠锯的作业基面成倾斜状态时，可以通过调整主飞轮旋转面与被切割面重合，来达到进行倾斜面切割的目的。倾斜面切割时，应注意在切割的不同阶段，在切割缝中插入支撑钢楔，作用与水平面切割时加入钢楔相同，是为了防止处于切割面上方的岩体跌落，出现卡绳现象。
正常情况下，花岗石矿山都采用水平分层工作面开采，该方法对于矿体倾斜角大于70°的急倾斜矿体或小于20°的缓倾斜矿体是合理的，但对于倾角在45°左右的倾斜矿体，如果仍采用水平分层工作面开采，开采的分离体变成了四边形，其解体分割后，则出现一些不能再分解的三角石料，荒料率会大大降低。开采这种矿体时，可以调整主飞轮进行任意角度是切割，但串珠锯不能直接安装在45°倾斜面上锯切作业。还可以将串珠锯安装在水平面或符合倾斜工作要求的倾斜面上，通过导向轮将串珠绳导引到倾斜的被切割面上。如果倾斜面上有分层的接力可以利用，串珠锯只需要进行分离体垂直面的切割分离。图Ⅱ-37和图Ⅱ-38所示为意大利北部DOMODOSOLA地区的一座矿体倾斜角度大约40°的片麻岩矿石，采用串珠锯和排孔凿岩劈裂结合的混合法开采，该矿山的串珠锯只进行垂直面的切割分离，分离体在倾斜面上的分离是利用； 天然的节理分层面。
金刚石串珠绳锯开采花岗岩的基本锯切方法

摘自《金刚石串珠锯在饰面石材生产中的应用技术》-廖原时著


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