摘 要

玉石作为一种独特的矿物资源，从古至今，在我国都有着很重要的地位。玉石资源在我国分布较广，但由于很多地方条件复杂，并不适合进行露天开采。加之目前我国开采石材技术水平整体不高，对玉石开采有很大的局限性。而且在开采玉石的过程中，大量使用爆破手段，对玉石这种稀有的矿石会造成不可忽略的损害。因此，开展地下宝玉石的无损开采研究有着重大的意义。

论文针对于目前使用的爆破作业，从理论和实际出发，从微观机理和宏观状态的角度分析了爆破过程对玉石的损伤，得出了在爆破过程中，玉石的损伤主要表现在裂隙的增加和岩石力学特征的弱化。基于损伤分析，重点介绍了几种降低爆破损伤的控制爆破技术，从成本和效率的角度，采用低能炸药、切槽爆破技术、聚能爆破技术和分段不耦合装药比较适合玉石的爆破开采。爆破对于玉石开采损伤不可避免，因此类比于目前地下金属矿山和饰面石材矿山，提出了玉石矿山地下开采的采矿方法和全锯切回采手段，可以基本实现对于玉石的无损开采。

关键词：玉石；爆破损伤；控制爆破；机械开采

Abstract

As a unique mineral resource, jade has been playing an important role in China since ancient times. Jade resources are widely distributed in China, but due to the complex conditions in many places, it is not suitable for open-pit mining. In addition, the current level of mining stone technology in China is not high as a whole, and it has great limitations on jade mining. Moreover, in the process of mining jade, a large number of blasting methods are used, which will cause indispensable damage to jade, a rare ore. Therefore, it is of great significance to carry out research on the non-destructive mining of underground jade.

In view of the blasting operations currently in use, the damage of the blasting process to jade was analyzed from the perspective of the microscopic mechanism and the macroscopic state. It was concluded that during the blasting process, the damage of the jade is mainly manifested in the increase of cracks and the weakening of the rock mechanics characteristics. Based on the damage analysis, several control blasting technologies for reducing blasting damage are highlighted. From the perspective of cost and efficiency, low-energy explosives, slotted blasting technology, shaped blasting technology and segmented uncoupled charging are more suitable for blasting mining of jade. Blasting is inevitable for jade mining, so analogy to the current underground metal mines and decorative stone mines, the mining methods of underground mining of jade mines and the full cutting and mining methods are proposed, which can basically realize the non-destructive mining of jade.

Key Words：jade；blasting damage；controlled blasting；mechanical mining

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 选题的背景及研究意义 1

1.2 玉石开采现状 1

1.3 宝玉石矿地下开采的可行性 2

1.4 主要研究内容及技术路线 2

1.4.1 研究目标 2

1.4.2 主要内容 3

1.4.3 研究方法和手段 3

第2章 爆破损伤分析 4

2.1 爆破过程中的内部作用 4

2.2 岩石破碎的微观机理 5

2.3 岩石破坏的宏观表现 5

2.4 本章小结 6

第3章 爆破工艺改进 7

3.1 岩石爆破破坏理论 7

3.2 装药结构改进 7

3.3 不堵塞炮孔 8

3.4 采用低能炸药 9

3.5 聚能控制爆破技术 9

3.6 刻槽爆破技术 10

3.7 爆破改进方案 11

3.7.1 刻槽爆破形成预裂缝 11

3.7.2 破碎围岩 12

3.7.3 回采矿石 13

3.8 本章小结 13

第4章 锯切设备介绍 14

4.1 开采圆盘锯 14

4.2 串珠锯 14

4.3 臂式锯 15

4.4 本章小结 16

第5章 地下玉石矿全机械开采 17

5.1 地下宝玉石开采特点分析 17

5.2 矿区基本信息 17

5.3 开拓方式的研究 18

5.4 采矿方法的研究 19

5.5 全机械锯切回采工艺 20

5.5.1 使用串珠绳锯进行独立锯切 20

5.5.2 使用洞采臂式锯和串珠绳锯组合 20

5.6 充填 24

5.7 本章小结 24

结论 25

参考文献 26

致谢 28

绪论

选题的背景及研究意义

玉石作为一种稀有的非金属矿物，由于其独特的性质，自古至今一直深受大众追捧。近年来，尽管矿业不景气，金属矿石价格不尽人意，但宝玉石的价格却在不断提升，完全可以看出玉石作为商品的高价值。根据美国矿业局的调查结果得出，在20世纪70年代左右，宝玉石的总年产值仅为2400亿美元，但到了1985年，世界宝玉石的总年产价值就达到了惊人的27,104.5亿美元。澳大利亚在这些生产宝玉石的国家里，占有很大的比重。在1985年产值已经达到了423.4亿美元，1986年总产值更是达到了全世界玉石总产值的33%，约一千多亿美元。从上世纪70年代开始，世界石油发展开始出现不稳定，价格变化幅度出现较大落差。金融也出现萧条的迹象，货币的汇率也随之受到冲击，但只有宝玉石行业和工艺品的经济活动没有受到波及，依旧保持着迅猛的发展势头。在最近这些年，由于宝玉石的产量不高，货源短缺，而市场的需求量却保持上升姿态，导致玉石的价格不断飚升^[1]。

在我国，有许多的宝玉石品种，在全国各地均有分布。虽然拥有丰富的资源，但开采方法依旧很落后。自2000年至今, 我国宝玉石的加工产品多为中低档,其中最为明显要数玉雕器了。究其根本，大部分是因为国产高档原料不足和宝玉石原矿质量不高。目前，在石材领域，虽有少量大型矿山已实现全机械开采，虽然效率非常高，对石材的利用也比较高，但其机械设备多从石材开采发达国家进口，设备购买成本较高，导致生产成本提高，所以多数矿山还是采用传统的爆破法开采^[2]。爆破法虽然效率高，产量大，但是具有较多弊端。首先由于矿山从业人员技术知识不足，不能正确选择合适的爆破参数，导致玉石在开采过程中块度小，回收率低。其次，爆破产生的应力波可以使玉石产生裂隙，虽然肉眼无法观测，但对后续的加工有着巨大的影响，严重降低玉石的品质，减少企业的利润，并且造成了资源的浪费。