绿色生态开采花岗石技术初探
时间：2020-12-25 16:06:01 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：为了解决好花岗石矿山生态环境污染与防治问题，经过对饰面花岗石矿山的勘探、开采和石材切片加工厂进行实地考察，并查阅了大量石材开采和探矿技术文献，通过系统性地调查和理论研究，认为饰面花岗石完全可以使用先进的高密度电阻率物探技术和地下开采（房柱采矿法）技术进行开发与利用，可以实现生态矿山建设，有利于充分利用石材资源。
关键词：绿色；生态；地下开采；饰面花岗石
0 引言
过去，我国由于各种原因，石材矿山的无序开采，滥采乱挖，不但破坏了草原、森林植被，而且还导致一些地表景观破坏、土地资源破坏和生物多样性损失，加剧了生态恶化。党的十八届五中全会提出：“坚持绿色发展，推进美丽中国建设，坚持节约资源和保护环境的基本国策，坚持可持续发展，坚定走生产发展和生态良好的文明发展道路，加快建设资源节约型、环境友好型社会，形成人与自然和谐发展现代化建设新格局。”因此，建设“生态矿山”具有重要的现实意义，可以从根本上解决矿山生态环境污染与防治问题，有利于充分利用矿产资源，有利于国家生态安全和经济可持续发展。
1 饰面花岗石资源开发利用现状及原因
1.1 缺乏人才和技术
饰面石材矿山企业大多是生产工艺和技术装备落后，企业技术创新能力差，主要表现为：
一是专业技术人才缺乏。我国2008年8月才在河南建筑职业技术学院设立了专门的装饰石材专业，开始了中专、大专层次的石材专业技术人才的正规学历教育。之前，饰面石材开采技术只是在建材建筑院校采矿专业中设置的一门课程。所以，在饰面石材矿山企业一般都缺乏懂专业技术的管理人员，更缺乏有经验、有能力的地质和采矿专业人才。二是建材专业地勘队伍和设计单位的作用发挥不够。一个原因就是这些专业部门缺少市场开发和服务的意识，另一个原因是企业对饰面石材专业部门不了解，甚至不知道。三是思想保守。许多饰面石材矿山业主对我国先进的饰面石材勘探和开采技术并不十分了解，甚至一无所知。另外，矿山采用先进的开采技术，需要投入必要的开采设备，初期投资相对更高，由于矿山企业对新的开采技术认识不够，很难接受新技术的推广。
1.2 地质评价方法落后
大多饰面花岗石矿在开发利用时，所使用的是地质矿产资源勘测设计研究院编制的《花岗石矿储量简测报告》，其勘探手段主要是以浅井、采坑和少量钻孔揭露地质特征，控制工程不足，地质勘探资料不能满足正式开采所需。即使企业在正式建设前都开展了一些详细的地质勘探工作，但是在以往的花岗石矿床地质评价工作中，常常用钻探这一传统的勘探手段，然而大量实践证明，钻探对饰面花岗石矿床而言只能大致了解钻孔附近节裂密度分布情况，甚至不能准确判断岩芯断口是人为造成还是自然节裂产生，更不要说矿体的产状特征了。虽然在矿山建设前做了一些钻探工作，然而在花费昂贵代价后，却依然对自己矿山资源状况不清楚，这给后期生产带来诸多不利因素，甚至直接影响到企业的正常生产。
近年来，我国饰面花岗石矿床勘探技术，开始使用高密度电阻率物探法，这是一种分辨率高、解释方便、信息丰富、成本低、效率高，能清晰地刻画出具有高电阻率特征的石材矿体三维空间形态，对影响石材矿质量的风化层、裂隙构造等不利因素有较强的识别能力。实践证明该物探方法投入小、效率高，能够迅速查明矿区内风化层分布范围，石材矿体构造、产状、裂隙和隐伏断裂位置，以及荒料率和水文地质等，可为石材矿开采提供可靠的依据。因此，目前我国对于花岗石石材矿山探矿手段推广使用物探方法，辅以其他勘探方法，这样做不仅可以节约勘探成本，缩短勘探周期，同时还可以获取可靠的勘探资料。这项石材高密度电阻率物探技术在东北潮湿的森林覆盖区以及西北干旱戈壁地区进行石材地质勘查工作，取得较好的效果。特别是在新疆、吉林和黑龙江等地花岗石矿山的应用，并取得了事半功倍的探矿效果，可以减少探矿费用40%，缩短工期50%，但获取的地质资料更加可靠。
1.3 采矿方法选择不合理
石材矿山企业投资者，不愿在地质勘查和矿山开采设计上多投入，没有找有实力和正规的专业单位进行勘探和开采设计。在矿山开采方案的选择和开采设备选型方面都缺乏科学依据。以至于好多石材开发商在开采过程中不经验证，就把其他矿山使用的开采工艺搬到自己石材矿山上进行使用。由于选择开采方法与工艺时，没有依据矿山的实际地质条件进行采矿设计，例如本来对于中酸性、酸性浸入到岩中形成花岗石的矿床，因硬度较大，开采时应当选择机械化程度较高的开采方法，如金刚石串珠锯全锯切开采，圆盘锯配合劈岩机开采，却使用了技术落后的密集钻孔爆破法开采。又如本来矿山埋藏较深或风化层较厚，应该使用地下采矿方式，却选择了露天采矿方法，结果导致大量资金投入到无效的采剥作业中，而且还破坏了生态环境。结果浪费了几百万、甚至上千万的资金后，才明白走的都是弯路。
饰面石材矿山类型有露天开采和地下开采两种方式。露天开采分为山坡露天开采、凹陷露天开采和井式露天开采；地下开采分为山洞型开采（点矿柱房柱采矿法）和井巷型开采（连续矿柱房柱采矿法）等。其中，地下开采方式一般适用于山形陡峭、剥离量大和矿体直立的矿山。花岗石矿床上部一般都有风化裂隙层，在南方风化裂隙层多以化学风化为主，风化裂隙层较浅，采石方法多用露天开采，但从保护生态环境、防止水土流失，也可以使用地下开采；在北方特别是新疆、内蒙古西部等干旱地区风化裂隙层则以物理风化为主，风化深度一般在10～30米，有的更深，采用地下开采方式，将使开采作业变得更为实际，特别是对高档花岗石矿床使用地下开采技术，更是毋庸质疑的。
2 我国石材采矿先进技术的应用
我国早在汉、宋、清代就开始应用了石材矿山地下开采技术，开采凝灰岩、砂岩和粗面岩，用于民居建筑及古墓构件。主要实例有：一是浙江东部三门湾的一座奇特的岛屿，岛上有4个山体，共开凿了1300多个石窟，大的石窟有上万方甚至十几万方的石头被开采。整个采石场规模巨大，有数十万平方米，巨大的石窟却只用15～20厘米左右薄的矿柱支撑了千百年，现代力学者对此也是惊叹不已。此外，还有浙东宁海伍山石窟采石遗迹，共有30多个洞群，800多石窟，洞高10～100多米。以及浙西的龙游石窟采石遗迹，共有24个主窟，每个石窟面积1000～3000平方米，洞内均分布3～4根巨大石柱支撑石窟。二是广东佛山市南海西樵山的石燕岩石窟，是宋—清、明后發展石窟开采，以斜井或竖井掘进后采石，数十万平方米的古代地下采石场遗址，石窟高有30米，中心只有一根石柱支撑，千百年没有坍塌。而且，地下采石场地表植被依然保持原有状态，没有遭受到任何的生态破坏。
