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1、 石材洞采技术 保护绿水青山巩 辉 2015/12/23一、石材露天开采对环境的影响我国有上千座露天开采的矿山，在追求单纯经济的年代，忽视环境保护，使得开矿所到之处，树木伐光，河水断流，草场变戈壁。请看，四川宝兴的宝兴白矿山，矿层高角度逆插于高山中，覆盖厚，山路陡，有人不惜采取大爆破的方法，将矿体炸碎，可用的不及 5%，而且青山已被剃了光头（图 1） ；图 1、四川宝兴县宝兴白矿山，矿区范围内，植被已剃光。在北京的西和北，二百至四百公里的范围里，是内蒙古高原的丘陵草地，腐植层只有几厘米厚，这是几十万年的积累，弥足珍贵，可是，大规模的石材开采，将大面积的植被破坏，地表砂化，刮起的沙尘直奔京津晋冀
2、。如：和林格尔、凉城、丰镇、集宁、镶黄旗、赤峰、通辽等地。晋北大同，冀北的张家口、承德三地区，是京津唐的水源地，既命脉所系，这里大量露天矿山的开采，将山区的植被破坏，水源被污染甚至断流，矿区内青山绿水已不复存。 在新疆的东北部，有一个动物保护区，从英国请回来的几十匹野马和与大熊猫同样珍稀的野驴在这里繁衍生息（图 2） ，图 2、 新疆奇台-清河一带的野驴群，笔者 2002 年 摄影可悲的是，在保护区及周边，大规模的采石、采金的炮声、机器声不断，势将野驴驱往蒙古国。我们开采石材时想到过这些动物吗？我们只是想，到非洲旅游看野生动物，而我们自己的野生动物为什么不去保护呢？类似情况比比皆是，我国有 2
3、5 个石材原料生产的省、市、区（新疆、甘肃、内蒙、黑龙江、吉林、辽宁、河北、山西、山东、江苏、浙江、福建、广东、广西、云南、贵州、重庆、四川、陕西、河南、安徽、湖北、湖南、江西、海南） ，据调查估算，一个小型的石材露采矿山（5000 立方米以下/年产） ，林地、水系破坏影响范围 1 平方公里（石材露采矿山包括：剥离区、采矿区、排渣区、堆料区、办公区、加工区、矿区公路等） ；中型石材露采矿山（500015000 立方米/年产，例如：河北承德燕山绿矿山） ，林地、水系破坏影响范围是小矿山的 10 倍左右，约 10平方公里；大型石材露采矿山（15000 立方米以上/年产，例如新疆奇台卡拉麦里、广西忻
4、城银白龙） ，对林地、水系的破坏影响更大，达到 100 平方公里左右。以上每省、市、区平均按 50 个小型石材露采矿山，15 个中型矿山，3 个大型矿山估算，破坏林地水系面积约 500 平方公里。全国约 12500 平方公里。这仅仅是石材的露采矿山，还有其他行业的露采矿山，例如：煤、铁、砂、石、化工等，破坏林地水系的面积数倍于石材。现在，全国自然环境极度恶化，林地水系被破坏也是一个主要的原因。怎么办？在 2013 年指出：“我们即要绿水青山，也要金山银山。宁要绿水青山，不要金山银山，而且绿水青山就是金山银山”。二、洞采石材是保护环境的有效途径有 2000 多年石材开采历史的意大利，在 60 多
5、年前出于环保的考虑，开始了石材洞采的研究，并取得了长足的进展（图 3） 。图 3、意大利卡拉拉洞采矿山主洞，周围是支洞采场 现在，这项技术已推广到欧洲和中国。在甘肃两当和四川宝兴的石材矿山已在使用（图 4、5、6） 。图 4.意大利 BENETTI 公司生产的 TCM988 水平锯切链臂锯在甘肃两当大理石洞采矿山投入使用图 5. 意大利 BENETTI 公司生产的垂直锯切的链臂锯。在甘肃两当洞采矿山中锯切作业。以上水平和垂直切割，需两机分别完成。图 6. 四川宝兴东方白大理石洞采矿山，意大利 Fantini 公司的 GU 70-R-XC 型履 带链臂锯在工作。特点是，机头可旋转，一机可完成水平
6、和垂直锯切，但是，售后服务跟不上。上述机械和开采技术是目前国外洞采大理石的最高水平。国内的石材科技人员，经历了 20 多年的洞采探索，前赴后继，取得了可喜的进展。 北京穿山龙洞采技术有限公司与山东烟台璞石矿业合作历经三年，在 2015 年取得了全绳锯洞采(石材界称为洞采，工程界叫做地下岩石工程开拓)的可喜进展。穿山龙洞采系统较为系统和有特色。在一面石壁的情况下，通过钻孔内置放导轮，用绳锯机带动金刚石锯绳从外向里切割,完成四框和背面的切割，然后取出石料。现通过现场施工图片向大家介绍这个过程（图 7-13）。 图 7、全绳锯洞采，第一步，在岩壁上打孔 图 8、全绳锯洞采 第二步，在钻孔内放入锯绳的
7、导向轮，进行四框的盲切和背面的背切（盲切：从外向里切割）。图 9、全绳锯洞采，四框的盲切和背面的背切已完成图 10、全绳锯洞采，第三步，键石（关键之石）被拉出 30cm图 11、键石像拉抽屉一样被拉出图 12、键石拉出后，方便取旁边的大料图 13、旁边的大料（5 立方米）被拖出。一个开采循环完成，继续这个循环，可以向里不断的开采。中国穿山龙洞采系统和意大利链臂锯洞采系统简要对比项目名称价格万元/（套）效率立方米/月切割截面切割石质 操作维护中国穿山龙洞采系统160 200400 灵活 大理石和花岗石简单意大利洞采系统1000 左右 400600 受限 大理石 复杂还有，穿山龙洞采系统经过拓展，
8、可以用于地下岩石工程，如：隧道、大跨度地下岩石工程等，可以替代硬岩盾构机的作用，请看：大块头的盾构机（图 14）。图 14、中型（ 直径 5.5 米）盾构机，已是体型巨大。如果最大的，直径 17.5 米，仅一个刀盘就重 570 吨，整机数千吨，耗能巨大。穿山龙地下岩石开拓系统与盾构机系统简要对比项目 名称 价格万元/套效率 切割方式 操作维护体重 支护与被覆中国穿山龙地下岩石开拓系统160320 截面越大，效率越高，进度慢。轮廓线切割节能，硬质岩石可切割简单 轻便，农用三轮车可载一般不需要外国盾构机岩石开拓系统1000050000左右截面受限，进度快全体积磨切耗能巨大，硬质岩石受限复杂 体积巨
9、大，一般山区公路走不了一次支护两次被覆3、穿山龙洞采系统面临的问题1、巩辉，北京穿山龙洞采技术有限责任公司法人（在原国家建材局作地质工作到退休）。看到自己找矿的地方，经济上去了，环境被破坏了，青山不复，河水断流。深感内疚，遂起一愿，研究开发洞采，以保护绿水青山。经过几年研发和实践，穿山龙洞采技术的储备非常充分，至少有 3 代。但这么大的项目仅靠一己之力是无法实现的，需要广大同行的支持才有可能实现更广泛的应用。2、在 3 年多的洞采施工试验中，证明该系统机械原理和施工工艺是可行的。已获批：发明专利 1 项，实用新型专利 4 项。具有完全的知识产权，以及与国外链臂锯洞采和隧道盾构机开拓完全不同的技术路线。比较之后，具有：价格、节能、小巧灵活、大截面、硬石能切割等优势。不足之处是，自动化程度低，影响施工进度，但是，经过努力可以提高自动化程度 。图 15、巩辉在山东烟台的洞采工地4、洞采技术使用前景我国仅石材露采矿山就有近千座，洞采技术是保护绿水青山的好方法，又可发展采矿业。上应国策，下得民心。 近期有十几家矿山有合作意向。今天得知，河北的秦皇岛、唐山两地区露采矿山停办手续，这也是雾霾所迫。今后，会有更多的省停办露天采矿证。洞采技术将会在石材矿山得到广泛的应用。参考文献：1、推广洞采保护绿水青山.http:/
