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石材礦山采用繩鋸機(jī)開采的方案

1、礦山基本基本信息

1.1 礦山石材基本信息：（由客戶提供）

1.2 目前礦山的基本開采條件：（由客戶提供）

2、金剛石串珠繩鋸開采石材的優(yōu)勢分析；

與傳統(tǒng)的開采法相比，應(yīng)用繩鋸開采具有以下優(yōu)勢：

（1）適應(yīng)性廣，繩鋸適用于所有類型礦山。

（2）功能強(qiáng)、效率高，首先開采深度深，能達(dá)到l0～20m甚至更深，常規(guī)開采一般只在10m以內(nèi)；其次切割速度快，一般能達(dá)到4～5m2／h，是常規(guī)切割的2～3倍。

（3）繩鋸能進(jìn)行垂直、水平、斜面等各個方向的切割，還能進(jìn)行盲切。

（4）成材率高、綜合成本低，首先繩鋸的切面非常平整且不會對荒料造成任何內(nèi)傷，其次鋸縫小，只有約11mm，不會造成資源浪費(fèi)；

（5）安全環(huán)保，繩鋸開采無噪音無粉塵，且自動化程度高，分離式操控，工人勞強(qiáng)度低、安全性高；常規(guī)切割噪音和粉塵都非常大，且工人勞動強(qiáng)度大，安全性相對較低。

3、金剛石串珠繩鋸開采過程簡述

3.1 繩鋸開采對基礎(chǔ)設(shè)施的要求

電力供應(yīng)

消耗電能的設(shè)備主要包括：繩鋸機(jī)、空壓機(jī)、多功能鑿巖、潛孔鉆等，所有設(shè)備的電壓均為380V，電力消耗視投入的機(jī)臺數(shù)確定，以一臺37KW繩鋸機(jī)及配套設(shè)備計算，總功率應(yīng)在60KW左右，考慮到以后大規(guī)模開采的，可考慮增設(shè)100KVA變壓器一臺，初期如為節(jié)省投資可以采用柴油發(fā)電機(jī)供電實現(xiàn)開采；

水源及供水能力

繩鋸切割時，必須通冷卻水，以保護(hù)繩鋸及鋸機(jī)，冷卻水量視機(jī)器數(shù)量定，一臺繩鋸機(jī)的冷卻水耗用量為0.5-1噸/小時，因此必須保證充足的水源及供水能力，條件許可，可以采用循環(huán)供水方式，建立循環(huán)水池，以具備連續(xù)不間斷供水能力；

簡易公路

必須具備通往礦山的簡易公路，而且保證可以正常通過20噸以上的載重卡車以方便輸送各種開采設(shè)備及石料運(yùn)輸；

3.2 繩鋸切割開采石材過程

3.2.1 前期準(zhǔn)備

(1) 山體剝離：剝離工作主要是剝掉大理石礦體上的覆蓋土、風(fēng)化層，剝掉夾層、圍巖以及因節(jié)理裂隙發(fā)育而無開采價值的破碎大理石，使大理石礦體暴露出來，為采礦工作做好準(zhǔn)備。應(yīng)當(dāng)特別注意對礦體的保護(hù)，不允許爆破震動對石材的完整性、成塊性造成影響。（2）構(gòu)造工作平臺：大理石裸露出來后，要開挖出適合繩鋸機(jī)工作的平臺，一般寬度在6米，長度根據(jù)山勢確定，采礦場臺階高度在5-10米。開挖方式一般采用鉆孔加膨脹劑等方法，對花崗巖可以采用爆破方式，對山勢比較平緩的作業(yè)面可以采用鋪墊土層的方式構(gòu)建作業(yè)平臺。

3.2.2開采前的準(zhǔn)備

（1）鉆孔

鉆孔是一項關(guān)鍵的準(zhǔn)備工作, 若孔鉆不好, 直接影響串珠繩的穿通, 影響繩的使用壽命及切割效率,所以打孔這一工序特別重要。欲切割一大塊荒料、必須鉆好三個孔, 即一個豎直孔和兩個水平孔。三孔相交于一點，如果三孔不交于一點,金剛石串珠繩的穿孔比較麻煩, 甚至不能穿, 需要要重新鉆孔, 這樣降低了生產(chǎn)效率。因此鉆孔必須根據(jù)實際情況, 按操作規(guī)程進(jìn)行。鉆孔采用的設(shè)備可以采用多功能鑿巖、潛孔鉆、手動鑿巖機(jī)等。

（2）穿繩

采用人工穿繩法, 即將繩的一端固定在細(xì)鋼絲繩上，細(xì)鋼絲繩的另一端接多股軟線（通常為吊錘用線）, 從一孔穿進(jìn), 垂直面可以采用水沖發(fā)將軟線沖出來，水平面用鐵絲從另一孔引出, 然后帶出細(xì)鋼絲繩引出繩鋸。

（3）繩鋸機(jī)安裝到位

穿繩完畢后, 先進(jìn)行設(shè)備軌道的鋪設(shè)，軌道應(yīng)與水平孔平行，并用水平尺測量軌道平面水平度并使之達(dá)到要求，最后吊運(yùn)繩鋸機(jī)至軌道上，掛好繩鋸，接通電源。由于設(shè)備較重, 再加上切割一平面后, 需要重新移動設(shè)備, 可采用桅桿吊、鏟車、裝載機(jī)、挖機(jī)等其中任何一種設(shè)備來移動鋸機(jī)；

（4）接通水源，安裝冷卻水管，一般需要配置兩根水管，一根設(shè)置在繩的入口孔位置，另一根設(shè)在繩的出口位置，并隨著切割進(jìn)度需要不斷調(diào)整進(jìn)水位置及出水方向。

3.2.3 石材切割

用繩鋸開采荒料必須先切割水平面, 然后再切割垂直面, 這樣才能保證切割的順利進(jìn)行。若先切割豎直面, 再切割水平面, 容易造成石材斷裂, 壓住串珠繩, 從而電機(jī)空轉(zhuǎn)打滑，損壞飛輪膠皮；更嚴(yán)重會造成繩鋸報廢。

礦山開采常用的切割方式為一次分切——拉翻（脫離）——二次分切整形。一次分切的主要目的是在山體上切割出條石，條石的大小依礦體的大小、搬運(yùn)能力、石材的利用率等因素確定，一般在30-60M3，條石切割完后，用絞車或裝載機(jī)將條石與礦體脫離并拉翻倒在鋪有碎石的工作面上, 進(jìn)行二次分切整形，切割出具有商業(yè)價值的荒料。

繩鋸機(jī)常用的切割方式有如下幾種：

a 垂直切割方式（圖略）

b 水平切割方式（圖略）

c90度切割方式（圖略）

d 盲切方式（圖略）

4、產(chǎn)能估算、設(shè)備及人員配置

設(shè)備、人員應(yīng)根據(jù)設(shè)定的產(chǎn)能進(jìn)行配置。由于礦山?jīng)]有提供明確的產(chǎn)能目標(biāo)，因此我們只能以一臺繩鋸機(jī)為主設(shè)備，考慮最合理的輔助設(shè)備配置及人員配置，并計算產(chǎn)能。如礦山需要擴(kuò)大生產(chǎn)能力，所需配置依此進(jìn)行復(fù)制即可。

金剛石繩鋸機(jī)的使用方法

使用串珠式金剛石繩鋸石機(jī)開采石材，其鋸切方法有環(huán)式鋸切法和下壓式鋸切法兩種。這兩種方法所用機(jī)具、使用條件與工藝各有所不同。

（1）環(huán)式鋸切法

此法亦稱套索鋸切法。其實質(zhì)是：結(jié)成環(huán)狀的串珠式金剛石繩圍包著被鋸切的巖石，借助于金剛石鋸機(jī)驅(qū)動繩輪轉(zhuǎn)動與移動兩種運(yùn)動，牽曳串珠式金剛石繩切割巖石。切割曲線長度、曲率半徑由大而小在變化。

此法既適用于工作面的開采切割，也可進(jìn)行石材分割后的整形切割。此法在作業(yè)過程中僅為串珠式金剛石繩鋸單獨應(yīng)用。

在進(jìn)行工作面的開采切割時，可作垂直、水平的兩種切割。在進(jìn)行垂直切割時，既可進(jìn)行機(jī)器站立水平以上正前方切割，亦可進(jìn)行機(jī)器站立水平以下正前方向的切割。

環(huán)式鋸切法的工藝為：穿孔-套索-鋸切。

穿孔：在鋸切工作面設(shè)計的位置上先行穿孔，若是垂直鋸切要穿一個垂直、一個水平互為直角且相貫通的孔?？讖綖?0-70mm。垂直孔可用鉆機(jī)進(jìn)行，水平孔則要用水平導(dǎo)槽式鑿巖機(jī)，該機(jī)可穿略高于地面&’% 的孔，可利用設(shè)備上的標(biāo)桿確保與垂直孔準(zhǔn)確貫通。

套索：當(dāng)兩個穿繩孔貫通后，將串珠式金剛石繩穿入垂直孔，從水平孔中以金屬鉤掏出，將串珠式金剛石繩對接成無極環(huán)狀，套在金剛石鋸機(jī)的驅(qū)動輪上。將金剛石繩索撐開，使二個導(dǎo)向輪與兩個貫通的孔應(yīng)在同一平面上，方向正確，不能偏斜。鋸切：按照操作要求和步驟進(jìn)行鋸切作業(yè)。

（2）下壓式鋸切法

此法亦稱壓索鋸切法。其實質(zhì)是串珠式金剛石繩由鋸機(jī)的驅(qū)動繩輪帶動運(yùn)轉(zhuǎn)，借助于多用鉆機(jī)或切割工作立柱之壓繩輪，在孔中下壓繩索實現(xiàn)鋸切進(jìn)給。切割曲線被工作面長度限定。其長度、曲率半徑變化不是十分懸殊，被切割的巖石處于串珠式金剛石繩之下方。此法只適用于工作面的開采切割，不能進(jìn)行石材分割后的整形切割。

此法在作業(yè)過程中必須與多用鉆機(jī)或切割工作立柱配合使用。且只能進(jìn)行垂直切割。

根據(jù)其配用的機(jī)具不同，可有如下幾種方式：

1.與一臺多用鉆機(jī)或切割工作立柱配合切割

當(dāng)切割臺階前面場地開闊，適宜安置金剛石鋸機(jī)，工作臺階上只須鉆一個孔，即可與鉆機(jī)配合進(jìn)行切割。如圖1-37所示。當(dāng)?shù)V體具有天然層理面時，使用此法更為合適。

2.與二臺多用鉆機(jī)或切割工作立柱配合切割

當(dāng)臺階長度足夠，須鋸如平行于臺階坡頂線的切割面時，可配用二臺鉆機(jī)工作。此時鉆機(jī)與鋸機(jī)成一直線布置。如無塹溝則須鉆二個孔，安裝兩臺鉆機(jī)即可配合工作。如圖1-38所示。如有塹溝，即可將鉆機(jī)（或切割工作立柱）置于塹溝中，即可配合工作。

下壓式鋸切法其工藝為：鉆孔-鋸切。由于此法只須穿垂直孔，不需穿水平孔，故無穿索工藝。

操作技術(shù)

（1）切割曲線弧度的控制

當(dāng)采用環(huán)式切割時，切割曲線長度、曲率半徑由大而小地不斷變化，繩索的彎曲應(yīng)力也隨之而變。聯(lián)想而及，鋼繩的彎曲應(yīng)力與卷筒直徑和鋼繩直徑之比有關(guān)。用卷筒直徑D與鋼繩直徑d之比，即D/d <=60時，隨著 D/d的減小將引起鋼繩彎曲應(yīng)力的急劇增大。

對串珠式金剛石繩而言，其直徑為4-5mm，盡管在金剛石鋸機(jī)設(shè)計中，已考慮到繩索的柔性和彎曲應(yīng)力的最大值。但鋸切過程中巖石的尖銳棱角、堅硬的包裹體等與繩索接觸時難免會產(chǎn)生較大的沖擊應(yīng)力，尤其是在切割曲線弧度很大時，繩索的過大彎曲將使彎曲應(yīng)力急劇增加。這將導(dǎo)致斷繩事故的發(fā)生。斷繩之后，將使五個串珠散落丟失，增加開采成本。為此，切割曲線弧度的合理控制有著重要的意義。

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在垂直切割巨大巖體時，應(yīng)先將巖石的尖銳棱角加以處理；套索時讓繩索由鋸機(jī)驅(qū)動繩輪出來后，自然張開通向巖體頂部，鋸機(jī)前上部導(dǎo)向輪塹可不用。在水平鋸切時，初期階段繩索圍包著四個棱角，可增加一個輔助導(dǎo)向輪將繩索張開，減小鋼繩彎曲應(yīng)力的增大。

當(dāng)鋸切面距巖石邊緣30cm 左右時，應(yīng)停止鋸切，以免繩索因彎曲半徑過小彎曲應(yīng)力增加，使用壽命縮短。

鋸機(jī)與工作面的初始距離，能以張緊鋸索為度，但不宜過度張緊，以免啟動時困難和損壞串珠。石材研習(xí)社（IDstone5A）

（2）進(jìn)給速度的控制

進(jìn)給速度對鋸切效率和串珠的磨耗量有著很大關(guān)系。而進(jìn)給速度與鋸機(jī)驅(qū)動繩輪線速度和其在導(dǎo)軌上后移速度有關(guān)。繩索的張緊程度保證了鋸割時的必須壓力，在保證鋸割壓力前提下，還應(yīng)考慮鋼繩的應(yīng)力的增加，應(yīng)力過大時鋼繩易斷。因為鋸割壓力的增加必然增大鋼繩的牽引力。在鋸割壓力恒定時，增大鋼繩的牽引速度，能提高鋸切效率，也會增加鋼繩的應(yīng)力。反之，鋸割壓力太小時，切割效率也小，也是不可取的。繩索線速度對鋸切效率有很大影響，速度大切割力大，則鋸切效率高。但過大會使冷卻條件不好，反而又使功耗增大、金剛石過快磨損、溫度升高。因此有個合理速度。這與鋸機(jī)性能、繩索質(zhì)量、石材硬度等因素有關(guān)。并且在不同的鋸切階段速度也有所不同。通常開始鋸切階段，進(jìn)給速度為正常進(jìn)給速度的3/4，當(dāng)鋸縫深達(dá)100mm 以上，鋸切曲線比較圓滑時，即可增加進(jìn)給速度達(dá)到正常值。鋸切結(jié)束階段速度應(yīng)降低。操作時密切監(jiān)視控制儀表。使壓力值處于鋸切的最佳狀態(tài)，對于電子自控金剛石鋸機(jī)，可實現(xiàn)自動控制，工作是比較可靠的。

（3）給水量的控制

鋸切過程中要不斷給水，給水除起著沖刷、排除鋸縫中泥漿的作用外，還起著冷卻金剛石繩以提高使用壽命的作用。因為金剛石是碳元素組成的，受熱會使其物理性能降低，當(dāng)溫升達(dá)950攝氏度左右時，它即被氧化（細(xì)粉金剛石燃燒可生成二氧化碳），失去鋸切能力。所以冷卻水足夠量及其正確供給是提高鋸切質(zhì)量，降低繩索磨損的重要保證。

冷卻水一般每分鐘不少于15Ｌ，水的質(zhì)量也很重要，最好使用無沉淀物的軟水，特別是在鋸切能產(chǎn)生粘著性磨蝕性泥漿的石材更應(yīng)如此。加水時，應(yīng)使水流從入繩方向?qū)χ徔p注入。

3.維護(hù)與安全

（1）定期檢查鋸索的接頭及其他部件的完好情況，驅(qū)動繩輪導(dǎo)軌應(yīng)保持清潔，及時用汽油擦洗，不必使用潤滑油，以免巖粉粘附。

（2）每四個月?lián)Q油一次。

（3）定期進(jìn)行檢修，半年小修一次，兩年大修一次。

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