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意大利石材开采工业的五大特点

2021年08月12日 台州机械设备网

意大利石材开采工业的五大特点

意大利石材开采工业的五大特点

矿山开采示意图

大理石开采示意图

众所周知,意大利是世界石材的中心,意大利式拥有悠久的石材开采历史和先进的开采技术。经过近百年的发展,先进的矿山开采和加工技术以及优质大理石品牌使得意大利在世界范围内享有“石材王国”的盛名。意大利Brescia(布雷西亚)地区盛产米黄大理石,旧米黄大理石早在300多年前就开始开采,新米黄大理石距今也有100多年的历史。Carrara(卡拉拉)地区开采大理石最早始于奥匈帝国时期,距今也有100多年,主产卡拉拉白大理石。

在Brescia地区分为新、旧米黄两个品种大理石矿区,新米黄矿区现有大约40~50个矿山,矿区最大矿山开采面积约为1.2万m³,规模大的矿山通常每年产5000m³荒料,一般小矿山的年产量是3000m³,整个新米黄矿区年产大约15万m³各种规格荒料。

旧米黄矿区开采至今已有300多年开采史。现有大约20~30个矿山企业,矿区年产15万m³各种规格混合荒料。开采模式同新米黄矿区,矿山特征和特点及业务相同。

卡拉拉地区大理石矿体厚度达500m以上,该地区有大小150多个矿山,分布于三个山谷里,全部采用全锯切开采方式,年产荒料100万T(大约30万m³)。

我国专家通过对上述地区大理石矿山参观考察以及与意大利石材矿山专家交流,在机械化开采、采矿方式、开采效率、资源综合利用、安全生产等诸多方面深受启发,有很多的经验值得我们借鉴。

一、矿山装备先进,全机械化开采,全员生产率高。

新米黄矿区现有大约40~50个矿山,矿区最大的矿山有8~10个工人,小的矿山只有5个工人,人均月产荒料是50~70m³;各种规格荒料的综合荒料率一半为15%~20%,矿体上不荒料率在5%~10%,下部在20%左右。该矿区几乎每个采场都使用桅杆吊进行吊装,最大桅杆昌吊臂长70码,起重能力50T。矿山分成山坡露天和凹陷露天两种开采方式,以串珠锯结合臂式锯的全锯切开采工艺方法为主,也有使用车载式凿岩机进行石料阶梯和荒料整形,矿山很少直接配备链臂锯,多采用租用方式。每个矿山的开采设备配置通常包括:一台桅杆吊,1台装载机,1台320以上(通常是CAT340,345和365或小松450)配备岩石挖斗的挖掘机,3~4台串珠锯,1台固定式荒料整形机。

在Carrara矿区所有矿山都根据开采量配备有多台连臂锯,金刚石串珠锯,两种切割设备联合作业,配备多台卡特或沃尔沃,小松叉装机配合桅杆吊离台,吊装,搬运,装卸车。

意大利不仅是矿山使用的装备先进,采矿设备制造也在世界范围内领先。矿山开采和石材加工的设备制造企业和产品在全球都是赫赫有名的,Benetti,Pellegrini,Pedrini,Fantini等公司的产品遍布世界各地,采矿和加工设备制造技术引领着世界潮流。

意大利大理石矿山装备堪称精良,实际生产工人数很少,很大的一个开采面见不到几个人,单人年平均生产荒料500m³,全员劳动生产率在世界范围内属于最高的。高效的产出得益于先进的开采技术和设备,也得益于生产工人的全面熟练的劳动技能,更得益于员工敬业精神和职业素质。在意大利矿山的生产工人都是多面手,既会操作开采装备,又可以操作吊装设备,甚至开可以驾驶卡车运输,每个人的工作态度都很认真,自觉性高。设备自动化程度很高,可以一人看护多台设备。切割设备停止后,工人继续操作叉装机进行装车搬运。这一点在为我们国内石材矿山提供了有益的借鉴,若要矿山荒料高产,机械化开采是必由之路,先进的机械设备必不可少,同事还有注重员工的劳动技能培训,挖掘生产工人潜能,降低人工成本。

二、因地制宜,具备多样的开采方式和开采方法

在Brescia和Carrara矿区可以见到多种开采方式,有山坡露天开采,凹陷露天开采和洞采。开拓方式有起重机开拓,公路汽车运输开拓和联合开拓。所有的开采,开拓方式都是根据矿体地址特征和地形条件,因地制宜,合理规划设计。

矿体裸露切地形条件复杂的矿体,多采用山坡露天开采,开拓方式有单一的汽车运输开拓,也有汽车运输与桅杆吊配合的联合开拓。矿体向地下深处延伸的,采用凹陷露天开采方式,使用桅杆吊运输开拓。凹陷露天开采的矿山特点是矿区开采范围小,矿层厚度大,开采作业空间小,单台桅杆吊就可以满足荒料机废石吊运的需要,如果采坑面积大,单台桅杆吊不能覆盖采场范围,就需要配备多台桅杆吊进行吊运,以满足需要为基准。

矿体倾角较大(倾角35º以上)的矿山通常采用顺层开采方式,大块石料滑落到工作面底部平台后,顺层排孔导索分离,串珠锯进行垂直与顺层面的切割分离,大块石料顺层翻倒后再进行整形。如果矿层倾角再大,只能采用平行四边形分立体形状,串珠锯进行水平面切割分离,侧面翻倒后在对平行四边形面修整。

对于埋藏深度大,围岩剥离量大,露天开采成本高,难度大的矿体,一半会采用地下开采——洞采的方式进行采掘。洞采的矿山大多是先期进行了较长时间的露天开采,而后根据矿脉走向,转而追踪矿脉实行洞采。也有洞采矿山在探明矿脉产状前提下,直接采用洞采方式进行开采。

实行洞采的方式除去具备矿体矿体地址条件以外,还需要专用的洞采设备,如链臂锯,和金刚石串珠锯都会有使用,而开拓用链臂锯必不可少。

洞采矿山有以下几个优点:一是顺最好矿脉走向追踪开采,减少剥离量和剥离费用;二是矿体完整性好,荒料率高,劳动效率也高;三是保护地表植被,一年四季,不管刮风下雨都可以照常作业。洞采矿山最大的好处是便于了解矿体地质变化的规律,可以顺着最好的矿层进行开采,得到质量好价格高的荒料。当然,开采成本也高,洞采矿山的成本大约是露天开采的1.1~1.2倍,主要体现在选择花色好和完整的矿脉开采,避开花色不好和裂隙发育的部位,用于固定裂隙部位的锚杆加固工程等。

目前,Carrara地区有20%大理石矿山实行洞采,政府处于环境保护的需要和对Carrara地区环境和景区的整治,要求新建大理石矿山必须采用洞采方式才可获得批准,而露天矿山为延长矿山寿命,扩大露天开采范围受到限制时也会选择好的矿脉向山体腹部或深部追踪洞采。

三、所有矿山都具备规范化建设和开采

在上述两个地区,所有大理石矿山的建设和开采活动都是很规范化的,而且对基础设施建设非常重视。从运输系统到供电,供水,从开采平台到荒料堆场,从荒料分割到碎渣处理,所有场地设施和开采工序都经过精心规划设计,条理清晰,井然有序。

采用公路运输开拓的矿山,道路宽度和坡度陡严格按照要求修建,矿区主要运输道路地面铺设沥青,在下坡和急转弯处都设有标志对车辆提醒,与正规公路的设施和通行要求完全相同。

完全露天开采的山坡矿山,地形再陡也要把公路修到采场,而且坡度要求非常严格,绝不会出现超过要求的路段。开采场地相对高差很大,地形条件复杂的矿山,公路修建投资再多,修路难度再大,也不会有半点将就,在创造运输和开采条件方面绝不会走捷径,更不会出现放大炮的野蛮开采方式。

在开采过程中,台阶高度和宽度,作业顺序和推进方向上都是按照设计做的,就是在洞采矿山的坑巷内也必须严格执行台阶式由上到下的开采顺序。凹陷露天开采的矿山,多数使用桅杆吊运输开拓,也有部分矿山采用公路和起重机联合开拓,桅杆吊的安装位置选择很重要,既要照顾到吊臂覆盖范围,还要考虑到使用时间的长久因素,一半都安装在不在推进的边帮上缘。随着开采深度的增加,集水和排水设施设置和功能发挥也很重要,不能因为汇水影响生产。

四、监控技术不断创新,设施健全周到,安全生产得到保障

意大利的石材矿山在保障生产安全前提下实行规模化开采。在上述两个世界闻名大理石主产矿区,每一个矿山不论大小,在安全生产方面都受到重视,把安全放在首位。露天开采矿山留有合理的安全边坡,开采台阶高度根据开采设备和起重设备能力确定,在每个开采台阶边缘,不管是终了台阶还是推进中的台阶,都设有牢固的护栏或者拦网,防止人员跌落造成伤亡。边坡上岸设计留有安全平台和清扫平台,防止滚石对下方采面人员和机械设备造成伤害。

松散边坡或边坡顶部有风化岩石分布,就要对这些部位采取措施进行加固,或埋桩,或砌石垒堰,打锚杆,喷浆等进行护坡处理。

对于生产过程中存在的危险源都采取措施进行防护,如金刚石串珠锯容易发生断绳伤人事故,就会在设备作业区周边设置防护栏网,串珠绳的上方家装防护带,以防止断绳伤人。

洞采大理石矿山,洞内保持空气新鲜或充足的氧气在洞采作业时非常重要,因此必须安装良好的通风排气管道以及充足的照明设施,洞采矿山的洞室空间很大,有些特别大的洞室高度达几十米,顶板临空面跨度有十几米或更大,甚至可以再洞室内安装桅杆吊。这也是石材与其他矿种矿山洞采方式和采矿条件的一个重要区别。尽管大理石洞采都在追踪最好品质,最完整块段,矿体完整性好于露天开采块段,但按要求还是留有安全矿柱,以抵抗板岩层压力,预防洞室顶板塌落。对于洞室内边帮和顶板出现节理裂隙较发育地段,还要进行打锚杆进行加固处理,锚杆密度视岩石破碎程度经计算后确定。

意大利石材矿山在做好安全生产设施保障生产安全的同时,还要对影响安全的因素进行分析和监测,建立预警机制。尤其对露采边坡和洞采坑巷内的边帮,顶板的地应力变化实行全年不间断跟踪监测,及时掌握岩石受力变化情况,掌握岩石受力形变极限参数,一旦地应力监测数值变化趋势临近警戒线时,及早预警,尽快做出停产撤离或整治决定。还会采用一种地基雷达干涉测量法,对整个采场范围内提供精确、全面的监测。

意大利大理石矿山安全监测技术非常值得借鉴,它将为我国石材矿山规范化开采和提高安全保障程度,实现安全标准化提供帮助。

五、发挥优势,循环利用,充分保护自然资源和人文资源

在Brescia和Carrara矿区几乎所有开采大理石荒料的矿山,对符合加工石材的各种规格,各种形状的荒料加以分类,不同规格的荒料不同价格出售,用于不同的石材产品。

衡量石材矿山的主要指标是荒料率,影响矿体荒料率的因素很多,主要是地质因素,如节理裂隙,色斑色线,风化作用,岩溶作用以及其他成矿作用的影响,也有采矿工艺,采矿方法,采矿技术,设备等的影响。在意大利矿山开采业,同样的地质条件等各种因素决定下的矿体,他们的荒料成材率更高。

除去荒料外,开采过程中有大量不符合石材要求的碎石产生,碎石的综合利用称为矿山的一大课题。在意大利大理石矿区一般见不到碎石场,在每个矿山都会见到碎石破碎和筛分装备,所有碎石都在矿山加工成各种粒径的砂石,出售给相应的工业部门加以利用。

Brescia地区的米黄色大理石其岩性为石灰岩,是制造水泥和石灰的优质原料,在矿区附近建有大型水泥厂,石材矿山在表层剥离下来的风化岩以及开采过程中产生的碎石都被水泥厂利用转化成用途更广泛的水泥。而在Carrara矿区,加工后的碎石销往粉体加工厂,作为化工添加材料加以利用,还有部分碎石出售给水泥制品厂,直接作为混凝土骨料。

意大利人充分利用大理石的开采历史和先进的采矿技术,矿山景观河矿山设施,开展专题大理石旅游业,每年来矿山参观的世界各地游客络绎不绝,一方面宣传了意大利的采石历史和大理石文化;另一方面给当地带来可观的旅游收入。到过意大利大理石矿区参观过的人都会被意大利人聪明智慧和悠久的历史文化所折服,意大利人把本国的自然资源和人文资源优势以及石材开采,加工,应用的技术优势发挥到极致,是名符其实的“大理石王国”。

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