花岗岩的矿山开采

一、地质勘查全国矿产储量委员会于1990年颁发《饰面石材矿地质勘探暂行规定》(储发1990字第113号)，其中对花岗岩类饰面石材的地质勘探要求如下。

(一) 勘探类型花岗岩(包括各类岩浆岩及部分变质岩)饰面石材矿床勘探类型划分如下。

(1)Ⅰ勘探类型矿床矿体长度大于1 000m，形态简单，品种单一或主要品种分布规则，不含或少含析离体、捕虏体、混杂斑团、后期脉岩，构造简单，节理裂隙发育情况简单。

属于此类型矿床有湖南华容弹子山花岗岩矿。

(2)Ⅱ勘探类型矿床矿体长度500～1 000m，形态较简单，主要品种不甚规则，含较少不连续夹石，含较少析离体、捕虏体、混杂斑团、后期脉岩，构造简单，节理裂隙发育情况简单。

属于此类型矿床有吉林磐石和平屯花岗岩矿。

(3)Ⅲ勘探类型矿床矿体长200～500m，形态较复杂或主要品种分布不规则，或含较多不连续夹石，含较多析离体、捕虏体、混杂斑团、后期岩脉，构造较复杂，节理裂隙发展情况较复杂，属于此类型矿床有福建漳浦山边花岗岩矿。

(二) 勘探研究程度的要求花岗岩矿床的勘探，应在区域调查、矿产普查的基础上选择条件较好的矿床(矿区)进行勘探。

1．区域地质研究研究区域所属大地构造位置，区域内地层、岩浆岩和变质岩的特征及其分布，区域地质构造，矿层(矿体)赋存层位或岩浆岩期次和相带，矿床(矿区)所处区域地质构造的位置、成矿及控矿因素，花岗岩矿及其他矿产在区域内的分布等。

2．矿床(矿区)地质研究对花岗岩类饰面石材矿体应研究其岩浆岩种类、期次和岩浆岩相带；研究矿体的数量、空间分布，各矿体的形态、厚度、延展情况及其变化规律。

研究矿石品种、赋存情况、变化情况，矿石的矿物性质、物理性质。

研究矿体中的夹石、节理裂隙、析离体、残留体、色斑色线等对荒料块度，荒料率的影响。

研究并控制矿区内影响和破坏矿体的各种不利因素。

花岗岩矿床地质研究程度应与所探求的储量级别相一致。

对于不同建设规模的矿山要求勘探的各级储量比例见表4.24.9。

表4.24.9不同建设规模的矿山要求勘探的各级储量表3．矿石加工技术性能研究应测试研究的技术性能，一般包括矿石在锯、磨、抛光、切等方面的技术性能及光泽度、板材率。

4．矿山开采技术条件研究应研究矿区水文条件、工程地质条件、地震地质、共生伴生矿产的综合勘探、综合评价。

(三) 勘查手段与网度勘探手段应尽可能利用地表探矿工程(主要是槽探、剥土工程和浅钻)对矿体进行系统揭露和研究；钻探的矿心采取率按连续5m计算不低于80%，岩心采取率不低于70%。

凡具备物探前提条件的矿区，应进行物探，还可以通过试采作必要的补充。

各勘探类型矿床的勘探工程间距见表4.24.10。

表4.24.10各勘探类型饰面石材矿床的勘探工程间距(四) 工业指标要求荒料与荒料率：对于年产3 000m3以上荒料的矿山，荒料一般划分三类：Ⅰ类大于或等于3m3；Ⅱ类大于或等于1m3；Ⅲ类大于或等于0.5m3。

荒料边长不小于0.5m，中档以下荒料块度大于1m3。

中档花岗岩的荒料率不小于20％，高档可相应降低，一般石材荒料率可相应提高。

板材率：中档花岗岩荒料每m3加工成板材不小于18m2。

矿山开采一般要求矿体可采厚度不小于3m；夹石剔除厚度不小于2m；最低开采标高不低于矿区当地侵蚀基准面；露天采场最终边坡角一般为50°～90°，松散状岩体边坡角一般不大于45°；露天采矿场最小底盘宽度一般不小于30～40m；剥采比视矿床开发总经济效益而定。

花岗岩的矿山开采的基本要求和特点，在于从矿体中采出满足一定规格要求且无裂隙的完整块石——荒料。

开采工作面的布置，开拓运输方式的选择，要充分考虑矿体的层理、节理、裂隙，尽量避免它们对开采的不利影响，确保大块荒料的采出。

(一) 开采方法花岗岩矿山开采，首先要根据资源条件和市场需求情况来选择首采区，确定开采境界，矿山生产规模、矿山工作制度等。

在综合分析自然环境、经济技术条件的基础上开展矿山开采。

采矿过程可分为开拓运输、剥离和采矿。

1．开拓运输和装载开拓运输的任务是开辟矿山工业场区到采场内各工作台阶之间的运输通路及到废石场的运输通路。

花岗岩露天矿常用开拓运输方式有：1)公路开拓汽车运输，这种方式灵活机动，能充分发挥装载设备的效率，是广泛采用的方式。

2)无沟开拓桅杆起重机吊运，这种方法无需开掘从地表至开采台阶的运输沟道，而直接由桅杆起重机装入运输设备。

这种方法工程量小，投资少，但受桅杆起重机能力和工作范围的限制，灵活性差。

此外，还有斜坡卷扬机道开拓台车运输、公路汽车与桅杆起重机联合开拓运输等方式。

将荒料装上运输设备的装载设备有固定式和移运式两类。

桅杆式起重机属固定式，这类设备起重高度大、起重量大，兼有装载和运输功能；履带式起重机和轮胎式起重机为移动式装载设备，这类设备机动灵活，但起重高度、起重量较小，不适于大规格荒料的装载。

矿山废石的运输常用人工推车、前装机、推土机、起重机、汽车等设备。

2．开采被采矿山要剥离表面覆盖层、风化层、夹层、围岩及破碎且没有开采价值的部分矿石。

花岗岩采矿基本工序是分离、分割及整形。

1)分离工序常用的方法有劈裂分离、凿岩爆破分离、火焰切割分离及联合分离。

劈裂分离：可将若干铁楔按一定间距直接打入岩体，使岩体按需要产生裂隙。

这种方法适用于规模较小的矿山，成本低，但效率也低。

另一种方法是钻眼膨胀剂分离，用水调合好膨胀剂，灌入已钻好的排眼，利用膨胀剂水化作用产生的膨胀力将岩体胀裂，这种方法简单、安全，但效率低。

火焰切割分离：由火焰切割机喷嘴喷出高速火焰，加热冲击岩石，由于岩石中不同矿物对热反应特性不同，因此产生爆裂剥落，逐步形成分离沟槽。

该法仅适用于石英含量高、热容量小、导热性差的岩石，如花岗岩、闪长岩、正长岩等。

凿岩爆破分离：由凿岩机在岩体上打好排眼，根据需要装入爆破材料(目前使用的有黑火药、燃烧剂、导爆索)，进行控制爆破，该法效率高、应用广，但使用中应严格控制爆破力避免产生有害裂纹。

2)分割工序：将以从岩体上分离的条石用顶石机(或顶石包)翻倒，然后视裂隙规律及荒料规格，用劈裂法将条石分割成所需荒料。

3)整形工序：已分割好的荒料，凡不符合要求的，需要整形。

常用手锤打钎法或整形机去掉荒料多余的部分，使其平整、边角整齐。

(二) 技术要求一般条件下，生产剥采比在0.3左右时，花岗岩矿的最低经济荒料率为15%～25%。

(1) 采矿场台阶高度采用移动式起重机时，台阶高度4～6m；采用小型桅杆式起重机，台阶高度小于或等于14m；大型桅杆式起重机，台阶高度小于或等于62m。

分台阶坡面角一般为90°，最终坡面角视岩石稳定情况确定。

(2)条石宽度视开采设备性能、荒料规格及裂隙情况确定，一般为1～3m。

(3)工作面长度人工开采一般为5～15m；火焰切割机开采一般为15～20m。

最小工作平台宽度：一般为20～25m。

中国典型花岗岩矿床(一) 山西灵丘东庄红色花岗岩矿床该矿床属于变质型混合花岗岩花岗岩矿床，位于山西省东北部，灵丘县独峪乡东庄村，距灵丘县城70余公里，有公路相通，交通便利。

东庄矿区位于独峪岩体中心的一小部分。

独峪岩体，东西长15km，南北宽9km，呈纺锤状，面积达96km2。

与围岩混合交代-侵入接触。

围岩为太古宇繁峙群的黑云母变粒岩，夹斜长角闪岩、黑云或二云石英片岩。

岩体为太古宙晚期片麻状花岗岩，岩石呈灰色、浅肉红色，片麻状、条痕状构造，斑状结构、中粗粒鳞片花岗变晶结构，交代结构明显，微斜长石交代斜长石，缝合线蠕英结构，并包含有斜长石，少量微斜长石被石英交代，呈穿孔交代结构。

矿物成分：微斜长石40%～50%、更长石15%～20%、石英20%～25%、黑云母约10%，该岩体为穹隆状再生型混合花岗岩。

地质特征如下：1) 具有一定的分带性，由条带—条痕—斑状、角砾状的混合岩带。

向岩体过渡至中心部位形成混合花岗岩，岩体规模较大。

2) 岩体与围岩没有明显的接触界限，往往表现为过渡关系。

一般接触带宽，矿物成分逐渐变化，黑云母含量减少，长石、石英增加，除条痕状混合岩外，还形成斑状、角砾状、眼球状的混合片麻岩。

3) 混合花岗岩主要分布于低角闪岩相内，具重熔选择交代特征，多与原岩有关。

4) 岩体岩石类型主要是黑云母花岗岩。

矿物成分，斑晶以正长石或微斜长石为主，一般含量为25%，基质主要为正长石、微斜长石、石英、黑云母。

5) 岩体混合岩化作用，主要表现为钾交代，其次钠交代，晚期有硅交代。

一般交代结构明显，斜长石经交代后，有的形成钾长石及微斜长石斑晶。

随着钾交代的进行，斜长石由岩体边部向中心牌号降低。

交代结构主要有净边，交代熔蚀，蠕英石，缝合线等，以及脉状、粒状石英集合体。

6) 岩体岩石化学成分表明，独峪岩体属花岗岩混合岩化。

7) 岩体中有残留体。

东庄矿区所产花岗岩商品名称为“贵妃红”，属朱红—酱红色片麻状花岗岩，矿石具鳞片花岗变晶结构，片麻状构造；矿物粒径0.3～8mm；矿石化学成分：SiO2 74.04%、TiO2 0.32%、Al2O3 12.81%、Fe2O3 0.51%、Na2O 3.10%、K2O 4.90%；矿石的物理性质：抗压强度175MPa、抗折强度11.2MPa、肖氏硬度98.8度、密度2.61 g/cm3。

“贵妃红”花岗岩结构均一、色泽调和、装饰性好，属高档石材。

矿床开采技术条件：东庄矿区呈北东-南西向展布，宽约450m，区内节理、裂隙发育，可成较大块度的荒料。

区内覆盖土较厚，开采较难。

(二) 四川芦山马桑坝红色花岗岩矿床该矿床属于岩浆型酸性岩红色花岗岩矿床，是一个中型高档花岗岩矿床。

矿区位于四川省芦山县大川乡境内，距芦山县城80余公里，有山区公路相通，交通情况良好。

本区大地构造位置属扬子地台边缘凹陷带中的龙门山前缘构造带南段。

矿区仅出露元古宇黄水河群、上泥盆统沙窝子组等地层。

矿区岩浆岩系晋宁—澄江第四期的产物，为侵入的酸性岩，主要为花岗岩、花岗闪长岩。

矿区内未发现大的褶皱和断层，但节理裂隙比较发育。

矿体形态较简单，总体呈楔形，走向北东60°左右；其北东方向逐渐尖灭，向西南方向逐渐变宽并延伸出区外；矿体长度在1 000m以上，出露平均宽度216m，最大相对高差330m。

矿石类型单一，均为红色中—粗粒花岗岩，矿石具块状构造、花岗结构，少数具有嵌晶结构；矿物成分较简单：长石含量约65%、石英含量约30%、黑云母含量2%～3%；副矿物有白云母、石榴子石等。

矿石化学成分：SiO2 73.4%、TiO2 0.01%、Al2O3 14.83%、Fe2O3 0.71%、Na2O 4.85%、K2O 3.34%。

矿石的物理性质：抗压强度91.0～97MPa、抗剪强度26～26.7MPa、肖氏硬度66～78度、光泽度92～97度。