翡翠绿石材

 大约30年前金刚石串珠锯成功地用于石材矿山开采，用于花岗石开采大约在15年前。按照目前开采花岗石所使用的机械设备，经过不同组合后，基本可组成六种机械化和半机械化开采花岗石的方法，其中至少有四种开采方法可以使用金刚石串珠锯设备。

这六种方法分别是：手持凿岩机钻凿排孔、结合导爆索或其他火工材料控制爆破开采方法（简称人工开采法）；火焰切割机配合手持凿岩机钻凿排孔、结合导爆索或其他火工材料控制爆破开采方法（简称火烧凿岩开采法）；金刚石串珠锯配合手持凿岩机钻凿排孔、结合导爆索控制爆破开采方法（简称人工凿岩串珠锯开采法）；金刚石串珠锯全锯切开采方法（简称串珠锯全锯切开采法）；圆盘锯式荒料切石机与金刚石串珠锯组合开采方法（简称圆盘锯串珠锯组合开采法）；金刚石串珠锯配合台架式凿岩机、结合导爆索控制爆破开采方法（简称台架凿岩机串珠锯开采法）。其中台架凿岩机串珠锯开采法在切割分离体时，又分成三种不同的开采方案。

我们将以开采G3597三立达翡翠绿花岗石为例，介绍上述开采方法所需开采设备的配置方案，开采工艺流程，估算每种开采方法的直接开采成本，分析直接开采成本与荒料率之间的关系。对比这六种开采系统各自的工艺特点，矿山适用性等。

一、成本分析计算的依据和假设条件

在矿山实际开采中，有多种因素将直接影响到荒料的开采成本，其中有许多因素是可变的。目前还没有一套系统的、完整的理论，将石材矿山开采的成本计算归纳为一套严谨的数学模型，采用公式计算的方法就能准确地计算出石材的开采成本。

就目前的实际情况而言，只能对影响矿山开采成本的诸多因素、尤其是一些可变的因素做出一定的假设。利用现有的数据资料，将一些可变因素尽可能地归纳整理成为不变的常数或系数，以便能够简化石材开采成本的计算，使相对准确地计算石材开采成本成为可能，并为编制石材矿山项目的可行性研究报告提供一些帮助。下面将要介绍本文所有成本计算的假设条件。

1、开采对象

开采对象为高硬度、比较难于切割的G3597三立达翡翠绿花岗石品种。该花岗石的主矿体岩石类型为灰绿色斜长透辉石变粒岩、条纹状透辉石钾长变粒岩。该岩石经历了漫长的区域变质作用，在区域变质和后期热液蚀变过程导致某些成份的加入或消失，因此根据其化学成份恢复其原岩，总体应属超基性中酸性火山变质岩系。该石材品种经国家建筑材料工业石材质量监督检验测试中心测试，其体积密度每立方厘米3.07克，干燥压缩强度338.5兆帕（MPa），干燥弯曲强度21.5兆帕（MPa），水饱和弯曲强度20.6兆帕（MPa），吸水率0.04%，肖氏硬度64HSD。

2、计算依据

根据石材开采设备和刀-具生产厂家提供的技术参数，以及包括开采三立达翡翠绿花岗石矿山在内的国内不同花岗石矿山的实际使用数据，提出各种开采设备的技术参数。

3、假设条件

（1）钻凿排孔的间距假设条件

使用手持凿岩机、台架式凿岩机钻凿排孔长度时，在分离体与矿体连接面上钻孔间距按照30厘米计算，在对分离体解体和荒料整形面上钻孔间距按照20厘米计算。

（2）“共面”假设

在解体分离体时，一定会遇到分解后的荒料之间有相互共用的面，我们称之为“共面”。在计算开采成本时，应将“共面”部分的钻孔、锯切、导爆索消耗等作业成本剔除，尽量缩小计算数值与实际结果之间的误差。荒料之间的“共面”关系非常复杂，与矿体形态，裂隙走向和裂隙发育程度，分离体和荒料的规格尺寸，开采荒料率，甚至矿体的不同开采阶段等诸多因素有关。即使在同一矿体的不同分离体上，荒料之间的“共面”数量都有可能不同。但经过统计，对某一特定的石材矿山，荒料之间的“共面”数量基本能控制在某一范围内。假设分离体为三个自由面，相互之间无“共面”，根据开采三立达翡翠绿花岗石的实际数据统计，荒料之间的“共面系数”大约在0.27左右。

（3）导爆索长度计算的假设条件

按照每个钻孔满装导爆索、每孔导爆索增加0.2米引线，再按照爆破分离面长度确定增加公共引线长度，计算每个分离面需要的导爆索长度。

（4）火烧面和串珠锯切割面计算条件

对分离体进行火烧切割和串珠锯切割面积的计算，与排孔凿岩的钻孔面计算相同，按照无“共面”借用考虑。串珠锯解体分离体时应考虑共面系数。

（5）圆盘锯串珠锯组合法开采割面计算条件

圆盘锯串珠锯组合法开采时，串珠锯切割分离体底面，无“共面”可言。虽然圆盘锯切割其侧面和解体荒料时，荒料的一个侧立面可以与分离体水平面“共用”；另一个垂直侧立面与上一个分离体的水平底面“共用”。但因为采用圆盘锯切割开采时，是根据其对矿体分割锯缝长度计算开采成本，所以与荒料的表面面积无关，也无须考虑“共面”因素的影响。

（6）凿岩机动力方式

按照凿岩机的凿岩动力均来自电动式空压机，并以电能消耗作为计算凿岩动力的成本。

（7）年工作时间

计算开采设备数量或年产量时，按照每年8～10个月，每月30个工作日，每个工作日单班8小时生产计算。

4、成本包括的内容和推荐荒料销售价格的假设

直接开采成本的内容包括：开采机械设备的动力消耗成本，如凿岩机、串珠锯、空压机等；钻头、钎杆、串珠绳、导爆索等直接开采用消耗材料的成本；上述设备操作人员和直接辅助人员的工资成本，开采设备及开采辅助设备的折旧成本（根据设备不同折旧年限4～8年）。

因为矿体条件的差异，矿山外部条件和矿山所在地域的不同，矿山采用的运输和吊装方式不同，设备使用者操作熟练程度不同，所以在计算时未包括直接成本外的另外一些成本（其他成本）。他们是分离体位移、翻倒、荒料装运，开采设备和辅助设备的维修费，工程机械动力消耗费及其操作人员的工资成本，开采过程中的剥离费用，矿山管理费用，工程机械的折旧费用，矿权购买、矿山前期剥离工程的投资，矿山基建投资的回收成本，以及支付地方的山本费等成本。

其他成本因地区不同、选择的开采方法不同等客观条件，具有很大的差异。在推荐荒料销售的参考价格时，为了便于各种开采方法之间的比较，假设其他成本、税金和预期利润占直接成本的比例大约是50～100%。合适的荒料销售价格的预测，应根据每个石材矿山的实际情况，确定荒料开采中的其他成本，以便确定合理的荒料销售价格。

二、不同开采方法的直接开采成本计算

    1、人工开采方法

人工开采方法指采用手持凿岩机钻凿排孔、结合导爆索控制爆破的开采方法。

 （1）开采工艺流程

这种人工开采方法是花岗石开采的传统方法，如图1所示。目前国内外许多矿山仍在使用这种方法开采花岗石，这种方法非常适用于劈裂性好、矿体完整的花岗石矿山。其工艺流程为：分离体的分离→分离体的位移或翻倒→分离体的解体和整形→荒料的吊运。

（2）人工开采方法的直接开采成本计算

人工开采方法的直接开采成本与开采荒料率之间的关系见图2，该图表中的直接开采成本，是以长度10.4米、宽度4米、高度6米，毛方体积252立方米的分离体为基础进行计算的。

图2  人工开采方法开采G3597翡翠率花岗石的直接开采成本与开采荒料率之间的关系

2 火烧凿岩开采法

这里讨论的火烧凿岩开采法是使用火焰切割，配合手持凿岩机人工钻凿排孔，结合导爆索控制爆破开采花岗石的方法。

（1）、开采工艺方法和工艺流程

火烧凿岩开采法是目前国内花岗石矿山开采的基本方法，也是使用最多的花岗石开采方法。图3是福建省厦门市海仓区，使用火烧凿岩开采法开采G623品种的花岗石矿山。火烧凿岩开采法的主要开采工艺流程与人工开采法相似，为了使分离体与矿体的分离更加容易和可靠，增加了一道使用火焰切割机将分离体与矿体的一个连接面切割分离的火烧切割工序，使分离体与矿体只有一个垂直面和一个水平底面连接。在后续分离体的爆破分离时，形成双面控制爆破的状态，使分离作业更加容易和可靠。除了分离体的一个面火烧分离外，其他流程与前面介绍的人工开采方法相同。

3 人工凿岩串珠锯开采法

这里讨论的人工凿岩串珠锯开采法是，采用金刚石串珠锯配合手持凿岩机钻凿排孔、结合导爆索控制爆破开采方法。

（1）开采工艺流程

人工凿岩串珠锯开采法是替代火烧凿岩开采法开采花岗石的先进开采方法。图5是在福建晋江使用人工凿岩串珠锯开采法开采G640花岗石矿山图片。

除了分离体的分离切割工序外，开采工艺流程中的后续工序与火烧凿岩开采法相同。这种开采方法中，串珠锯代替火焰切割机切割分离体与矿体连接的一个面，为了便于与火烧凿岩开采法对比，我们只介绍金刚石串珠锯切割分离体的垂直端面，人工操作手持式凿岩机在分离体的垂直背面和水平底面上钻凿排孔，结合导爆索双面控制爆破，将分离体从矿体上分离的方法。

除此之外，也可以采用串珠锯切割水平底面，采用双面爆破将其余两个垂直面分离的方法；还可以采用串珠锯切割垂直端面和水平底面，采用单面爆破将剩余的垂直背面分离的方法；如果条件允许甚至还可以使用串珠锯将分离体与矿体连接的三个面全部切割分离，然后再使用人工排孔凿岩结合控制爆破的方法将分离体解体的开采方法。

（2）人工凿岩串珠锯开采法的直接开采成本计算

4金刚石串珠锯全锯切开采

这里讨论的金刚石串珠锯全锯切开采法是指，分离体与矿体分离、分离体解体、荒料整形全部由串珠锯切割完成，类似开采大理石矿山的方式。因为G3597翡翠绿花岗石的劈裂性极差、非常脆、裂隙比较发育的特性，决定了只能采用金刚石串珠锯全锯切开采方法才能开采出合格的荒料。

（1）开采工艺方法和工艺要求

只要开采成本可以接受，金刚石串珠锯全锯切是目前机械化开采花岗石的最好方法。图7是采用金刚石串珠锯全锯切开采法，开采G3597翡翠绿花岗石的矿山照片。开采工艺要求如下：

采用金刚石串珠锯分离切割分离体与矿体连接的全部三个连接面；使用能够插入串珠绳锯缝中的专用气压顶推袋，将分离体顶离矿体，然后在挖掘机、装载机或慢动卷扬机的协助下，将分离体翻倒；仍使用串珠锯对分离体进行解体锯切，并对荒料的六个面进行整形切割。为降低开采成本，在合适的条件下，也可以采用人工操作手持式凿岩机排孔凿岩、膨胀剂（膨胀水泥）或大直径圆盘锯机对荒料进行整形处理；在挖掘机、装载机、抱杆吊或慢动卷扬机的帮助下，将成品荒料位移到采面的荒料堆场，装车运出。串珠锯在采场内不同切割位置的移动，也靠挖掘机或装载机完成。

5 圆盘锯串珠锯组合法开采

    目前国内一些花岗石矿山中，已经成功使用了圆盘锯式荒料切石结合人工凿岩打楔劈裂分离石料水平面的开采方法。为了便于与前面几种开采方法进行比较，所以将金刚石串珠锯切割石料水平底面代替人工凿岩打楔劈裂分离石料水平面，形成另外一种全锯切开采方法。

（1）开采工艺方法

最早在我国福建省使用的这种开采方法，是直接采用圆盘锯式荒料切石机在矿体进行垂直面切割，水平面采用人工打楔劈裂分离的半机械式开采方法，见图9。这里介绍的是使用串珠锯锯切石料水平底面，替代人工打楔劈裂分离，这种方法适用于矿体完整的中小规模机械化开采花岗石的矿山。

图9  福建罗源采用圆盘锯式荒料切石机结合人工水平面劈裂开采G663花岗石的矿山

圆盘锯串珠锯组合开采法的主要工序是，采用金刚石串珠锯分离切割分离体的水平底面，圆盘锯式荒料切石机在分离体石料上按照荒料的规格，在回避裂隙的条件下，将分离体锯切成荒料。后续的设备位移吊装，荒料的位移、吊装和运输与前面介绍的几种开采方法相同。

（2）圆盘锯串珠锯组合开采方法的直接开采成本计算

使用圆盘锯串珠锯组合法全锯切开采G3597翡翠绿花岗石的直接开采成本与荒料率的关系见图10。

图10圆盘锯串珠锯组合法开采G3597翡翠绿花岗石的直接开采成本与开采荒料率之间的关系

6 台架凿岩机串珠锯开采法

台架凿岩机串珠锯开采法是替代人工操作手持式凿岩机，以及火焰切割机，开采花岗石的先进开采方法，图11是位于黑龙江省阿城市，使用串珠锯与台架式凿岩机开采花岗石的矿山照片。这种组合开采方法开始于九十年代初，随着用于开采切割花岗石的金刚石串珠绳技术性能的改进，生产成本的降低，目前他已成为使用最广泛、国际公认的机械化开采花岗石的最佳方法。在西班牙、南非、巴西和印度等花岗石荒料生产大国，这种开采方法非常普及，已经成为机械化开采花岗石的基本方法。

图11  黑龙江省阿城使用串珠锯与台架式凿岩机开采花岗石的矿山

（1）开采工艺方法介绍

    台架凿岩机串珠锯开采法的开采工艺与人工凿岩串珠锯开采法相同，只是使用台架式凿岩机代替人工操作的手持凿岩机钻凿排孔，其余全部相同。

按照金刚石串珠锯切割分离体与矿体连接面的多少，将开采分成三种方案进行成本计算。即串珠锯只切割分离体垂直端面的方案一，串珠锯切割分离体水平底面和垂直端面的方案二，以及串珠锯将分离体与矿体的三个连接面全部切割分离的方案三。凡是串珠锯未切割到的分离体与矿体的连接面，以及后续分离体的解体和荒料整形，均采用台架式凿岩机钻凿排孔，并结合导爆索控制爆破的方法实施作业。

（2）台架式凿岩机串珠锯开采方法的直接开采成本计算

图12～图14是台架凿岩机串珠锯开采法开采G3597翡翠绿花岗石时，采用方案一～方案三的直接开采成本与荒料率关系图表，该表的数据是根据两种分离体体积分别计算的，分离体的尺寸分别是长度20米、宽度6.5米、高度6米的分离体（体积780立方米）和长度10.5米、宽度4米、高度6米的分离体。

（3） 台架凿岩机串珠锯开采法的三种开采方案的对比

   1）相同荒料率时的直接开采成本对比

从图12～14中可以看出，在相同荒料率的条件下，方案一的的直接开采成本最低，方案三的直接开采成本最高。随着荒料率的降低，三种开采方案的直接开采成本差距拉大，达到一定荒料率时，直接开采成本之间的差距将缩小。

2）分离体的体积对直接开采成本的影响

分离体的体积也直接影响到直接开采成本，分离体的体积越大，直接开采成本也越低。

图15显示了当荒料率15%时，三种开采方案在选择不同分离体体积时对应的直接开采成本。因为在通常情况下，串珠锯切割开采成本高于台架式凿岩机与导爆索控制爆破的开采成本，随着串珠锯切割面积的增加，必然导致三种开采方案的直接开采成本的差异，即方案三的直接开采成本高于方案一和方案二，方案二的直接开采成本高于方案一。

3）三种开采方案的使用条件

在导爆索控制爆破能够分离的条件下，分离体的体积越大，三种方案对应的开采成本越低。尤其是方案一，因为他只锯切长方形分离体的垂直端面，从长度方向增大分离体的体积是不会影响到其垂直端面的面积。所以随着分离体体积的增大，串珠锯开采成本对总的开采成本的影响越小，所占比例也越低。但方案一不会改善双面爆破的质量和成功率，随着分离体体积的增大，分离体双面爆破的难度也会增加。

虽然方案二也增加了直接开采成本，但增加的幅度只有方案三的一半。但将分离体水平底面切割分离后，使分离体控制爆破变成了垂直背面的单面爆破，大大降低了控制爆破的难度，也减小了对矿体的爆破伤害。即便增大分离体的体积，单面垂直控制爆破也非常容易控制，同时串珠锯开采成本所占的比例，也随分离体增大而减小，只需考虑分离体水平底面面积的切割和交汇孔的贯通难度即可。

在矿体完整性很好的花岗石矿山，可以采用将分离体与矿体之间连接面全部用串珠锯切割分离的方案三，在直接开采成本小幅度增加的情况下，避免了大体积分离体控制爆破分离时，火工材料对分离体石材材质的爆破伤害，获得更好的开采质量，同时还可使开采荒料率进一步提高。但方案三的采用也是有条件的，当开采比较破碎或裂隙发育的矿体时，开采荒料率本身就很低，即便是采用了方案三，也不能提高荒料率，这时就应考虑采用方案一或方案二。

总之应根据矿山的条件、矿体的具体情况，灵活选择三种锯切方案。在同一座矿山，甚至在同一个采面上，三种开采方案都有可能被交替选用。

三、不同开采方法的分析对比

前面介绍了目前开采花岗石的六种基本方法，即人工开采法，火烧凿岩法，人工凿岩串珠锯法，串珠锯全锯切法，圆盘锯串珠锯组合法，台架凿岩机串珠锯法。下面将分析这六种开采方法的特点和适用性。

我们是以开采翡翠绿花岗石为例，对比和讨论不同开采方法的适用性，并提出了建议和推荐了开采方法，对开采其他不同品种花岗石矿山，这些建议仅供参考。

1 不同开采方法的直接开采成本与荒料率关系对比

图16列举了上述六种方法，其中台架凿岩机串珠锯法的三种开采方案，在分离体体积基本相同（见表1）的情况下，对应10%、20%和40%荒料率时的直接开采成本。因为开采工艺的限制，串珠锯全锯切开采方法和圆盘锯串珠锯组合法开采翡翠绿花岗石时，不能选择过大的分离体体积。

图16 六种开采方法和三种开采方案不同荒料率时的直接开采成本的对比表

图16显示开采翡翠绿花岗石时，全锯切法的开采成本最高，随着荒料率的提高，所有开采方法和方案之间直接开采成本的差距将缩小。

2 不同矿体条件下各种开采方法的适用性

花岗石矿山开采时，应根据矿体的不同地质条件、矿体外部条件、花岗石的可劈裂性、花岗石的花色品种及其市场价值、投资矿山企业的经济实力等因素，合理地选择开采方法。这里主要讨论花岗石的花色和矿体裂隙发育程度，提出选择合适的开采方法。

（1）花色均匀的花岗石矿体

大多数花岗石的花色一般都比较均匀，从不同方向切割后获得的花色效果基本相同，这时应根据矿体裂隙发育程度选择开采方法。

如果矿体的裂隙比较发育，矿体完整性差，预计开采荒料率在10～20%时，从直接开采成本考虑，合适开采方法的最佳选择顺序是台架凿岩机串珠锯开采方案一、方案二，人工开采法或台架凿岩机串珠锯开采方案三，人工凿岩串珠锯法，火烧凿岩法。

如果矿体完整性好，裂隙不太发育，预计的开采荒料率在20%以上时，对于劈裂性好的花岗石，上面介绍的全部开采方法和方案都可适用。如果石材价格合适或矿山交货价格达到每立方米800～1000元，除串珠锯全锯切法外，其他开采方法都可适用。当荒料率达到40%，石材荒料价格达到或超过每立方米900元时，可以使用串珠锯全锯切法开采，而且与石材的可劈裂性无关，这种方法更适合用于开采劈裂性比较差的花岗石矿体。

如果石材矿山交货价格只在每立方米500～600之间，但石材劈裂性好、而且开采荒料率能够达到40%以上，即使使用圆盘锯人工凿岩方法开采，仍然能够获得比较好经济效益。也可选择台架凿岩机串珠锯开采方法的方案一和方案二。

当荒料率达到40%以上，石材劈裂性好，而且石材荒料的矿山交货价格达到每立方米600～750元时，可以选择人工开采法，火烧凿岩法，人工凿岩串珠锯法，台架凿岩机串珠锯开采方法的所有三种方案。

（2）花色杂乱的花岗石矿体

有些花岗石的花色是有方向性的，从不同方向切割后得到不同的花色效果，开采这种类型的花岗石，必须选择合适的开采方法。

如果矿体裂隙比较发育，预计的开采荒料率在10～20%时，应选择能够适合开采劈裂性差矿体的开采方法，可参考前面介绍。对于完整性好，裂隙不太发育，预计的开采荒料率在20%以上的矿体，如果石材的劈裂性好，除圆盘锯串珠锯组合法或圆盘锯人工凿岩法外，上面介绍的全部开采方法和方案都可适用。根据不同档次石材荒料的价格，不同石材劈裂性选择开采方法和要求，与前面介绍的选择方法相同。

3、各种花岗石开采方法和开采方案的综合适用条件

（1）全锯切开采方法开采花岗石的适用性

全锯切开采法包括串珠锯全锯切开采法和圆盘锯串珠锯组合开采法。

1）串珠锯全锯切开采方法

从图8“串珠锯全锯切开采翡翠绿花岗石的直接开采成本与荒料率的关系图表”中可以看出，开采成本、荒料率和荒料的销售价格，直接影响到是否能够采用串珠锯全锯切开采方法。如果再考虑除直接开采成本外的其他辅助开采成本，矿山开采利润等因素，荒料的矿山交货价格至少应比直接开采成本提高大约50～100%，甚至更高。假如荒料率为25%，荒料矿山交货价格至少达到每立方米1300～1500元，才有可能考虑采用串珠锯全锯切开采方法；如果属于稀有高档的花岗石品种，其荒料的矿山交货价格超过每立方米3000元，即使只有10%的开采荒料率，仍然可以考虑采用串珠锯全锯切开采方法。

从图8中可以看出，假如荒料率达到75%（这时很理想的情况），串珠锯全锯切方法的直接开采成本可降低到每立方米314元。荒料率在60～75%之间变化时，串珠锯全锯切开采的直接开采成本在每立方米387～314元之间变化，基本达到串珠锯全锯切开采方法的最低极限成本。即使荒料率能够达到60%以上，只要石材荒料的矿山交货价格低于每立方米580元，这样的花岗石矿山仍然是不适合采用串珠锯进行全锯切开采的。

所以应从荒料率、荒料的销售价格和直接开采成本三个方面综合评价，采用串珠锯全锯切开采方法的适用性。

2）串珠锯配合圆盘锯式荒料切石机全锯切开采方法

圆盘锯串珠锯组合法只能适用于花色均匀，无方向性的花岗石矿山开采。

从图10“圆盘锯串珠锯组合法全锯切开采G3597翡翠绿花岗石的直接开采成本与荒料率的关系图表”中可以看出，如果矿体的荒料率在35%以上，而且石材的矿山交货价格在每立方米600元以上时，采用圆盘锯串珠锯组合法全锯切开采，仍可获得一定的利润，所以这时矿山具备采用这类全锯切开采方法的经济性条件。

如果矿体完整性好，可达到较高的开采荒料率，即便是销售价格较低的花岗石品种，也可以接受使用人工劈裂水平面代替串珠锯的切割，圆盘锯荒料切石机切割分离体垂直面的开采方式。在福建省古田县鹤塘镇的一些开采桃花红花岗石的矿山，虽然该品种花岗石荒料的矿山交货价格只有每立方米400元左右，但由于矿体的荒料率通常在40%以上，所以他们仍然采用圆盘锯式荒料切石机，结合人工打楔劈裂分离分离体底面的锯切开采方式，而且矿山也有可观的利润。

（2）火烧凿岩法或人工凿岩串珠锯开采法的适用性

这两种开采方法都是目前国内外使用比较广泛的机械化开采花岗石的方法，但与前几年的情况有所不同，因为目前柴油价格在不断的升高，而在保证锯切寿命和切割效率的前提下，国产串珠绳价格却在不断的下降。以开采锯切花岗石的注塑烧结型串珠绳（每米40个金刚石串珠，直径11～11.4毫米）为例，2003年进口这种串珠绳的价格大约是每米120美圆左右，2005年同类进口串珠绳的价格却只有大约90美圆，价格降低了大约25%；同期国产同类串珠绳的价格只有大约70美圆，只有早期进口串珠绳的价格的58%，为同期进口串珠绳的价格的78%。

在翡翠绿花岗石开采时，共使用了六个品牌的注塑（橡胶注封）烧结串珠绳，其中一个意大利品牌，五个国内品牌。使用结果表明，进口和国产这种型号串珠绳的切割寿命、切割效率却差别不大，以切割三立达翡翠绿花岗石为例，国产串珠绳的切割寿命只比进口串珠绳低大约5%左右，平均切割速度基本相同。所以目前串珠锯大有取代火焰切割机开采花岗石的趋势，这也是必然的。

目前火烧凿岩法的直接开采成本会一直高于人工串珠锯切割法，随着荒料率从40%减小到10%，火烧凿岩开采方法与人工凿岩串珠锯开采方法的直接开采成本，也从每立方米相差15元增加到每立方米相差96元。从图4“火烧凿岩开采法开采G3597翡翠绿花岗石的直接开采成本与荒料率之间关系图表”和图6“人工凿岩串珠锯开采方法开采G3597翡翠绿花岗石的直接开采成本与荒料率关系图表”中，可以找出不同荒料率对应的开采成本，只要确定荒料的矿山交货价格，基本可以确定选择哪种开采方法更合适。例如矿山开采的荒料率达到30%，采用人工凿岩串珠锯开采法开采时，花岗石荒料的矿山交货价格至少要达到每立方米650元以上；同样条件时，采用火烧凿岩开采法开采，花岗石荒料的矿山交货价格至少要达到每立方米675元以上，才能保证矿山的开采经济效益。

虽然这两种开采方法开采成本相差不大，但开采出的荒料质量和对矿体造成的浪费却大不相同。火焰切割面虽然平整，但经过高温烧蚀后，石材表面层向下至少有10～15厘米深度的石材结构已经发生了变化，在荒料验收时需要扣除，从而造成浪费。而采用人工凿岩串珠锯开采方法，串珠绳切缝两侧的石材表面无化学损伤，直接可以使用。从浪费石材的角度分析，大约22～25厘米宽度的火焰切割切缝，是只有1.2厘米宽度的串珠绳切缝的21倍，加上切缝两侧的烧蚀损失，火烧凿岩开采法造成的石料损失是十分惊人的。仅以一个10×4=40平方米的切面为例，火焰切割造成的石料损失大约是9～10立方米，串珠锯的切缝造成的损失只有大约0.5立方米，串珠锯切缝损失只有火焰切割缝的18～20分之一，可以理解为串珠锯切割法基本不会造成石材的浪费。

火焰切割机作业时产生的噪音达到110分贝以上，而且伴有大量的粉尘污染，作业区周围1公里半径范围内不能有民居。串珠锯在切割工作时的产生的切割噪音只有大约70～80分贝，所以从防止噪音和杜绝污染的环保角度考虑，火烧凿岩开采法最终是要被人工凿岩串珠锯开采方法所取代，何况火焰切割法的开采成本还高呢！

（3）人工开采方法的适用性

在花岗石的实际开采作业时，除非矿体完整性非常好，否则人工开采这种最传统的开采方法是很难达到25%以上的开采荒料率。所以人工开采方法只能适用于中小的花岗石矿山使用。

从图2“人工开采方法开采G3597翡翠绿花岗石的直接开采成本与开采荒料率之间的关系”和其他开采方法的成本分析图表中可以看出，荒料率大于18%时，除了台架凿岩机串珠锯开采法的三种开采方案外，人工开采方法的直接开采成本最低。图16“六种开采方法和三种开采方案不同荒料率时的直接开采成本的对比表”中显示、当荒料率在40～20%之间波动时，人工开采法的直接开采成本在每立方米423～520元之间变化。

（4）台架凿岩机串珠锯开采法的特点和适用性

台架凿岩机串珠锯开采法，是从台架式凿岩机结合导爆索控制爆破开采方法过渡形成的机械化开采花岗石方法。同等凿岩机数量情况下，生产能力能够达到传统人工开采方法的3～4倍。

串珠锯切割分离体与矿体连接面的数量越多（1～3个面），对改善和提高分离体从矿体分离的可靠性、成功率、提高开采荒料质量的效果也越好。因为凿岩机台架牢固地锚定在矿体上，钻凿排孔的平面度和孔的垂直度都得到保证，解体和整形荒料的质量也得到保证。这也是开采G3597三立达翡翠绿花岗石的直接开采成本低于上面介绍的其余五种开采方法的原因。

4 其他方面的对比

除了适用条件和使用特点外，上述6种开采方法和三种开采方案在开采技术难度、开采荒料的质量、对石材矿体的损伤和资源保护、设备的投资等方面也各有特点。

（1）开采技术难度

从使用方便性的角度考虑，在同等矿体条件下，在上述八种开采方法和方案中，串珠锯全锯切开采方法的技术性最强，但开采质量受人为因素的影响最小，其荒料的六个面全被串珠绳锯切，表面质量由机械设备保障。虽然开采成本相对其他方法偏高，但只要产品销售价格允许，全锯切开采方法是最有前途的机械化开采花岗石的方法。

台架凿岩机串珠锯开采法的操作技术难度次之，因为在开采中必须掌握台架式凿岩机的凿岩开采工艺技术、设备操作技能，还必须懂得如何正确使用导爆索的控制爆破技能，同时还必须会使用金刚石串珠锯的开采切割工艺，一但这些技术能够被矿山掌握，开采质量也基本不受人为因素的影响，只与矿体条件有关。

火烧凿岩开采方法、人工凿岩串珠锯开采方法的技术含量、直接开采成本都介于前面两类开采方法之间。火焰切割机和金刚石串珠锯只能决定分离体部分的质量，但荒料的最终质量还是取决于人工完成的排孔凿岩、导爆索控制爆破的质量。由于技术难度适中，开采成本不会增加许多，这也是目前这两种方法广泛用于花岗石矿山的原因。

圆盘锯串珠锯组合开采方法的操作技术难度也是比较高的，要求矿山开采人员掌握圆盘锯式荒料切石机在花岗石开采工艺，还要掌握串珠锯的花岗石切割开采工艺。即便是圆盘锯式荒料切石机与人工开采组合方式，开采工人必须灵活运用圆盘锯式荒料切石机的开采操作工艺。

人工开采方法的技术性要求最低，但开采质量受人为因素的影响也最大。开采的荒料质量全部取决于石材的劈裂性、人工钻凿排孔的钻孔垂直度质量和排孔平面度质量，钻孔的间距及导爆索的布置等工艺参数对开采的荒料质量有很大的影响。

（2）开采荒料质量的对比

不容质疑，全锯切开采方法开采出的荒料质量最好，荒料的规格可以控制，六面都能得到机械设备的锯切，表面平整，荒料的成方性好，毛方比重非常接近于石材的实际比重，运输成本降低，砂锯切割的成本也大幅度降低。对矿体的损伤小，开采荒料率大幅度提高，矿山的经济效益突出。以开采三立达翡翠绿花岗石为例，采用传统人工开采方法（人工手持凿岩机排孔凿岩结合导爆索控制爆破，或结合膨胀剂劈裂的方法）开采时，荒料率为5～7%，使用串珠锯全锯切开采方法后，荒料率达到33～35%，其中某一阶段达到砂锯加工规格的荒料竟占到荒料总数的70～75%。

因为台架式凿岩机在钻凿排孔精度方面的优势，与人工开采方法、火烧凿岩开采、人工凿岩串珠锯开采等采用排孔凿岩结合控制爆破的开采的方法相比，台架凿岩串珠锯开采方法也是保证开采荒料质量最好的方法之一。

只要采用了人工排孔凿岩结合导爆索控制爆破的开采方式，荒料表面的平整度就很难控制和保证，除非石材的劈裂性极好。虽然使用火焰切割或串珠锯锯切方法能够使分离体与矿体的一个连接面切割分离，形成有利于提高开采荒料率的双面爆破分离方式，但解体分离体及整形荒料时，仍然需要采用排孔凿岩结合导爆索控制爆破的方法，最终对荒料的表面质量也不易控制，质量相对较差。

（3）操作安全性的对比

全锯切开采方法是一种无爆破开采花岗石的方法，因为不再需要导爆索等火工材料，所以是目前最安全的开采方法。矿山企业免除了火工材料采购、运输、保管和使用过程中的复杂程序、管理制度和方法，以及特殊的要求，也避免了因火工产品使用不当，对开采人员造成的人身伤害。只要严格执行串珠锯的开采操作工艺，以及安全使用规程，串珠锯的使用是相对安全的。

台架凿岩机串珠锯开采法的主要开采设备是台架式凿岩机，其操作安全性远高于手持式凿岩机；只要遵照操作规程，金刚石串珠锯的使用也是安全的；虽然台架凿岩机串珠锯开采法仍然需要使用导爆索，但在严格遵守火工材料的操作使用规范的前提条件下，导爆索安全性还是很高的。

（4）对矿体损伤和资源的保护

使用火工产品开采花岗石，必定会造成石材矿体的损伤，虽然使用低装药量的导爆索，严格控制导爆索的爆破强度；或者采用不同的专用◇◇（爆裂管、高能金属燃烧剂等）的控制爆破开采，对矿体仍然会产生一定的爆破伤害。

火焰切割虽然不会产生爆破裂隙或扩大原有的微观裂隙，但正如前面所介绍的，火烧面周围至少有22～25厚度的石材结构已经因高温作用而发生了变化，实际已经造成了石材矿体的浪费。

采用台架凿岩机串珠锯开采法时，串珠锯将分离体与矿体连接面至少有一面切割分离，最多时三面全部切割分离；避免火烧凿岩法中火焰切割机开掘堑沟作业时，对堑沟表面矿体的烧蚀损害。即便是一面切割分离，分离体与矿体之间的双面控制爆破也是非常成熟的技术，分离难度不大；如果是双面切割分离，单面垂直控制爆破的难度更低。三面切割分离，与串珠锯全锯切开采方法一样，避免了分离体分离时对矿体的损伤。所以台架凿岩机串珠锯开采法基本可称为保护矿产资源的环保性开采方法。

只有全锯切开采方法既不会在矿体或荒料中产生新的裂隙或扩大原有裂隙，也不会使切缝周围的石材结构发生变化，是目前保护矿产资源、环保型开采花岗石的最好方法。

（5）设备总投资的对比

图17是荒料率为20%时，年荒料开采量、开采设备投资与开采单位体积荒料时开采设备投资之间的关系图表。从图中可以看出，为形成大约年产1500～2250 立方米荒料的生产能力，开采单位体积荒料的设备投资额最高的是串珠锯全锯切开采方法，最低的是人工开采法。台架凿岩机串珠锯开采法的数据是根据进口凿岩机配置国产辅助设备方案计算的，如果选用2台国产双头台架式凿岩机，表17中的开采设备总投资可以降低到大约38万元，开采每立方米荒料的设备投资额甚至低于人工凿岩串珠锯开采法，只有170元。

开采单位体积荒料的设备投资额只反映为形成一定开采能力，需要投入购买直接开采设备的投资，只是一个衡量项目投资额的指标，只能影响到直接开采成本中处于非主要成本的设备折旧成本，其高低值并不决定直接开采的高低。

图17 荒料率为20%时年产量、开采设备投资和开采单位体积荒料的设备投资的关系图表

综上所述，选用什么开采方法最合适，主要看矿体的完整性、能够达到的开采荒料率、石材品种等级、荒料的矿山交货价格，采场的水电、道路和配套的工程机械等条件，投资者的资金能力等因素。建议投资花岗石矿山建设的企业，应综合考虑这些因素后，再选择适合自己矿山特点的开采方法。