摘 要：為了解決好花崗石礦山生態(tài)環(huán)境污染與防治問題，經(jīng)過對飾面花崗石礦山的勘探、開采和石材切片加工廠進(jìn)行實(shí)地考察，并查閱了大量石材開采和探礦技術(shù)文獻(xiàn)，通過系統(tǒng)性地調(diào)查和理論研究，認(rèn)為飾面花崗石完全可以使用先進(jìn)的高密度電阻率物探技術(shù)和地下開采（房柱采礦法）技術(shù)進(jìn)行開發(fā)與利用，可以實(shí)現(xiàn)生態(tài)礦山建設(shè)，有利于充分利用石材資源。

關(guān)鍵詞：綠色；生態(tài)；地下開采；飾面花崗石

0 引言

過去，我國由于各種原因，石材礦山的無序開采，濫采亂挖，不但破壞了草原、森林植被，而且還導(dǎo)致一些地表景觀破壞、土地資源破壞和生物多樣性損失，加劇了生態(tài)惡化。黨的十八屆五中全會提出：“堅(jiān)持綠色發(fā)展，推進(jìn)美麗中國建設(shè)，堅(jiān)持節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的基本國策，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展，堅(jiān)定走生產(chǎn)發(fā)展和生態(tài)良好的文明發(fā)展道路，加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，形成人與自然和諧發(fā)展現(xiàn)代化建設(shè)新格局。”因此，建設(shè)“生態(tài)礦山”具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，可以從根本上解決礦山生態(tài)環(huán)境污染與防治問題，有利于充分利用礦產(chǎn)資源，有利于國家生態(tài)安全和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

1 飾面花崗石資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及原因

1.1 缺乏人才和技術(shù)

飾面石材礦山企業(yè)大多是生產(chǎn)工藝和技術(shù)裝備落后，企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力差，主要表現(xiàn)為：

一是專業(yè)技術(shù)人才缺乏。我國2008年8月才在河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院設(shè)立了專門的裝飾石材專業(yè)，開始了中專、大專層次的石材專業(yè)技術(shù)人才的正規(guī)學(xué)歷教育。之前，飾面石材開采技術(shù)只是在建材建筑院校采礦專業(yè)中設(shè)置的一門課程。所以，在飾面石材礦山企業(yè)一般都缺乏懂專業(yè)技術(shù)的管理人員，更缺乏有經(jīng)驗(yàn)、有能力的地質(zhì)和采礦專業(yè)人才。二是建材專業(yè)地勘隊(duì)伍和設(shè)計(jì)單位的作用發(fā)揮不夠。一個(gè)原因就是這些專業(yè)部門缺少市場開發(fā)和服務(wù)的意識，另一個(gè)原因是企業(yè)對飾面石材專業(yè)部門不了解，甚至不知道。三是思想保守。許多飾面石材礦山業(yè)主對我國先進(jìn)的飾面石材勘探和開采技術(shù)并不十分了解，甚至一無所知。另外，礦山采用先進(jìn)的開采技術(shù)，需要投入必要的開采設(shè)備，初期投資相對更高，由于礦山企業(yè)對新的開采技術(shù)認(rèn)識不夠，很難接受新技術(shù)的推廣。

1.2 地質(zhì)評價(jià)方法落后

大多飾面花崗石礦在開發(fā)利用時(shí)，所使用的是地質(zhì)礦產(chǎn)資源勘測設(shè)計(jì)研究院編制的《花崗石礦儲量簡測報(bào)告》，其勘探手段主要是以淺井、采坑和少量鉆孔揭露地質(zhì)特征，控制工程不足，地質(zhì)勘探資料不能滿足正式開采所需。即使企業(yè)在正式建設(shè)前都開展了一些詳細(xì)的地質(zhì)勘探工作，但是在以往的花崗石礦床地質(zhì)評價(jià)工作中，常常用鉆探這一傳統(tǒng)的勘探手段，然而大量實(shí)踐證明，鉆探對飾面花崗石礦床而言只能大致了解鉆孔附近節(jié)裂密度分布情況，甚至不能準(zhǔn)確判斷巖芯斷口是人為造成還是自然節(jié)裂產(chǎn)生，更不要說礦體的產(chǎn)狀特征了。雖然在礦山建設(shè)前做了一些鉆探工作，然而在花費(fèi)昂貴代價(jià)后，卻依然對自己礦山資源狀況不清楚，這給后期生產(chǎn)帶來諸多不利因素，甚至直接影響到企業(yè)的正常生產(chǎn)。

近年來，我國飾面花崗石礦床勘探技術(shù)，開始使用高密度電阻率物探法，這是一種分辨率高、解釋方便、信息豐富、成本低、效率高，能清晰地刻畫出具有高電阻率特征的石材礦體三維空間形態(tài)，對影響石材礦質(zhì)量的風(fēng)化層、裂隙構(gòu)造等不利因素有較強(qiáng)的識別能力。實(shí)踐證明該物探方法投入小、效率高，能夠迅速查明礦區(qū)內(nèi)風(fēng)化層分布范圍，石材礦體構(gòu)造、產(chǎn)狀、裂隙和隱伏斷裂位置，以及荒料率和水文地質(zhì)等，可為石材礦開采提供可靠的依據(jù)。因此，目前我國對于花崗石石材礦山探礦手段推廣使用物探方法，輔以其他勘探方法，這樣做不僅可以節(jié)約勘探成本，縮短勘探周期，同時(shí)還可以獲取可靠的勘探資料。這項(xiàng)石材高密度電阻率物探技術(shù)在東北潮濕的森林覆蓋區(qū)以及西北干旱戈壁地區(qū)進(jìn)行石材地質(zhì)勘查工作，取得較好的效果。特別是在新疆、吉林和黑龍江等地花崗石礦山的應(yīng)用，并取得了事半功倍的探礦效果，可以減少探礦費(fèi)用40%，縮短工期50%，但獲取的地質(zhì)資料更加可靠。

1.3 采礦方法選擇不合理

石材礦山企業(yè)投資者，不愿在地質(zhì)勘查和礦山開采設(shè)計(jì)上多投入，沒有找有實(shí)力和正規(guī)的專業(yè)單位進(jìn)行勘探和開采設(shè)計(jì)。在礦山開采方案的選擇和開采設(shè)備選型方面都缺乏科學(xué)依據(jù)。以至于好多石材開發(fā)商在開采過程中不經(jīng)驗(yàn)證，就把其他礦山使用的開采工藝搬到自己石材礦山上進(jìn)行使用。由于選擇開采方法與工藝時(shí)，沒有依據(jù)礦山的實(shí)際地質(zhì)條件進(jìn)行采礦設(shè)計(jì)，例如本來對于中酸性、酸性浸入到巖中形成花崗石的礦床，因硬度較大，開采時(shí)應(yīng)當(dāng)選擇機(jī)械化程度較高的開采方法，如金剛石串珠鋸全鋸切開采，圓盤鋸配合劈巖機(jī)開采，卻使用了技術(shù)落后的密集鉆孔爆破法開采。又如本來礦山埋藏較深或風(fēng)化層較厚，應(yīng)該使用地下采礦方式，卻選擇了露天采礦方法，結(jié)果導(dǎo)致大量資金投入到無效的采剝作業(yè)中，而且還破壞了生態(tài)環(huán)境。結(jié)果浪費(fèi)了幾百萬、甚至上千萬的資金后，才明白走的都是彎路。

飾面石材礦山類型有露天開采和地下開采兩種方式。露天開采分為山坡露天開采、凹陷露天開采和井式露天開采；地下開采分為山洞型開采（點(diǎn)礦柱房柱采礦法）和井巷型開采（連續(xù)礦柱房柱采礦法）等。其中，地下開采方式一般適用于山形陡峭、剝離量大和礦體直立的礦山?；◢徥V床上部一般都有風(fēng)化裂隙層，在南方風(fēng)化裂隙層多以化學(xué)風(fēng)化為主，風(fēng)化裂隙層較淺，采石方法多用露天開采，但從保護(hù)生態(tài)環(huán)境、防止水土流失，也可以使用地下開采；在北方特別是新疆、內(nèi)蒙古西部等干旱地區(qū)風(fēng)化裂隙層則以物理風(fēng)化為主，風(fēng)化深度一般在10～30米，有的更深，采用地下開采方式，將使開采作業(yè)變得更為實(shí)際，特別是對高檔花崗石礦床使用地下開采技術(shù)，更是毋庸質(zhì)疑的。

2 我國石材采礦先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用

我國早在漢、宋、清代就開始應(yīng)用了石材礦山地下開采技術(shù)，開采凝灰?guī)r、砂巖和粗面巖，用于民居建筑及古墓構(gòu)件。主要實(shí)例有：一是浙江東部三門灣的一座奇特的島嶼，島上有4個(gè)山體，共開鑿了1300多個(gè)石窟，大的石窟有上萬方甚至十幾萬方的石頭被開采。整個(gè)采石場規(guī)模巨大，有數(shù)十萬平方米，巨大的石窟卻只用15～20厘米左右薄的礦柱支撐了千百年，現(xiàn)代力學(xué)者對此也是驚嘆不已。此外，還有浙東寧海伍山石窟采石遺跡，共有30多個(gè)洞群，800多石窟，洞高10～100多米。以及浙西的龍游石窟采石遺跡，共有24個(gè)主窟，每個(gè)石窟面積1000～3000平方米，洞內(nèi)均分布3～4根巨大石柱支撐石窟。二是廣東佛山市南海西樵山的石燕巖石窟，是宋—清、明后發(fā)展石窟開采，以斜井或豎井掘進(jìn)后采石，數(shù)十萬平方米的古代地下采石場遺址，石窟高有30米，中心只有一根石柱支撐，千百年沒有坍塌。而且，地下采石場地表植被依然保持原有狀態(tài)，沒有遭受到任何的生態(tài)破壞。

現(xiàn)代以來，國外大理石礦使用機(jī)械化技術(shù)對石材礦山進(jìn)行地下開采也已經(jīng)有幾十年的歷史了，特別是歐洲國家普遍使用地下開采方法（洞采）開采大理石。國內(nèi)，目前地下開采大理石礦的企業(yè)有：甘肅金潤玉石業(yè)有限公司、四川寶興漢白玉開發(fā)公司和四川寶興億隆石材有限公司，引進(jìn)意大利洞采設(shè)備和技術(shù)進(jìn)行大理石地下開采。北京穿山龍洞采技術(shù)有限公司，福建泉州新興采石技術(shù)研究所，采用國產(chǎn)鉆機(jī)和金剛石串珠繩鋸相結(jié)合的全繩鋸洞采技術(shù)進(jìn)行大理石地下開采；云南省云龍縣松平坡板巖礦也采用了地下開采技術(shù)，等等。特別是近幾年，國內(nèi)大理石地下開采的企業(yè)也開始明顯增多，可以說地下開采飾面石材技術(shù)在大理石礦山企業(yè)應(yīng)用也逐漸趨于成熟。而且，采用地下開采方法和機(jī)械鋸切開采工藝，可以使大理石礦山開采達(dá)到無破壞，無石渣開采，實(shí)現(xiàn)“低能耗、低污染、低排放”的三低綠色礦山。

3 花崗石地下開采的可行性

對于地表剝離量大或埋藏較深的花崗石礦體，如果能夠采用與大理石相同的地下開采（洞采）工藝，會大大降低花崗石的開采成本。理論上講，花崗石與大理石地下開采方法是相同的。但是在飾面花崗石礦山，目前還沒有使用地下開采（洞采）石材技術(shù)的實(shí)例，這是因?yàn)榇罄硎愂挠捕纫话阍谀?度以下，花崗石類石材硬度一般都在莫氏5度以上，因此現(xiàn)有成熟的大理石開采機(jī)械鋸切設(shè)備完全不能用于花崗石地下開采矩形通道的掘進(jìn)和礦房切頂，所以花崗石地下開采必須使用專用鉆孔和鋸切設(shè)備，以及施工工藝方法。

雖然，現(xiàn)在花崗石地下開采技術(shù)只有極少數(shù)國外礦山試驗(yàn)，但在國內(nèi)福建泉州新興采石技術(shù)研究所已經(jīng)采用國產(chǎn)鉆機(jī)和金剛石串珠鋸相結(jié)合的全繩鋸洞采技術(shù)開展了花崗石開采工業(yè)試驗(yàn)，并取得成功。北京穿山龍洞采技術(shù)有限公司和一些已經(jīng)獲得國家專利的全繩鋸洞采技術(shù)和設(shè)備的發(fā)明人，也都認(rèn)為使用鉆機(jī)和金剛石串珠鋸是完全可以實(shí)現(xiàn)花崗石地下開采。其原理是：首先，使用國產(chǎn)鉆機(jī)和金剛石串珠鋸進(jìn)行地下開采矩形通道的掘進(jìn)和礦房切頂。然后，使用深凹露天礦開采方法和開采設(shè)備進(jìn)行礦房回采作業(yè)。

4 花崗石地下采礦技術(shù)可產(chǎn)生的效果

飾面花崗石礦山應(yīng)用地下開采方法和機(jī)械鋸切開采工藝，采石時(shí)可根據(jù)礦脈走向，追蹤開采，荒料率高。而且不會破壞地表植被，還可以節(jié)約大量的剝離費(fèi)用。一年四季不管刮風(fēng)下雨都可以照常作業(yè)。開采石材時(shí)如同刀切豆腐塊，成荒率高達(dá)90%以上，石材整體質(zhì)量大大提高，并且石渣、煙霧和粉塵少，有利于環(huán)境保護(hù)，同時(shí)大幅度的降低綜合開采成本。由于開采不需要爆破，還可以避免爆破生產(chǎn)事故的發(fā)生。所以，花崗石礦在開采時(shí)使用地下開采方法，必將獲得較好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

如果再將近幾年石材礦山使用的“條石/板材組合鋸機(jī)”引入地下礦開采，可以從根本上解決了工程石材的傳統(tǒng)開采和切片加工破壞資源、污染環(huán)境、成本高等問題。該鋸機(jī)是石材開采與切片加工的組合鋸機(jī)，可根據(jù)所需石材規(guī)格直接在石材礦體上進(jìn)行采石和切片加工，鋸切開采操作簡單、高效、節(jié)能。切割刀具噪音小、切割速度快，采用水過濾自動循環(huán)冷卻系統(tǒng)、大大節(jié)約了生產(chǎn)用水量。而且產(chǎn)量比傳統(tǒng)設(shè)備提高4倍，投資費(fèi)用節(jié)省70%。同時(shí)節(jié)省了荒料吊裝運(yùn)輸和石材廠加工環(huán)節(jié)，節(jié)約了建立石材加工廠的費(fèi)用及土地資源。

另外，開采完畢的地下石材礦山還可以建設(shè)礦山公園，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。在國外的石材王國意大利就利用舊大理石礦山的地下采空區(qū)建設(shè)地下旅游娛樂項(xiàng)目，取得很好的經(jīng)濟(jì)效益。我國的深圳市龍崗區(qū)鵬茜礦業(yè)公司，在2005年礦山企業(yè)面臨資源衰竭期時(shí)，在國家支持下利用舊大理石礦山地下采空區(qū)建設(shè)地下旅游娛樂項(xiàng)目，既節(jié)約了寶貴的土地資源，也是礦山企業(yè)關(guān)閉后如何進(jìn)一步利用的全新探索，為安置職工就業(yè)提供了新的出路，同時(shí)還可以取得更好的經(jīng)濟(jì)效益，這些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)都可以為進(jìn)一步開發(fā)利用花崗石開采資源借鑒。

5 花崗石地下采礦技術(shù)的可推廣性

我國現(xiàn)在的石材行業(yè)仍然處于粗放發(fā)展階段，也就是說整個(gè)石材開采行業(yè)還處在發(fā)展歷程的初級階段，之前大多數(shù)石材礦山仍處于盲目建設(shè)、無規(guī)劃的開采，破壞環(huán)境、浪費(fèi)資源的狀況。全國約有50%石礦開采點(diǎn)處于技術(shù)非常落后，甚至野蠻開采；約有30%的礦點(diǎn)技術(shù)一般，但不具備規(guī)模經(jīng)濟(jì)；約有20%的礦點(diǎn)雖有一定規(guī)模與技術(shù)，但與國際水準(zhǔn)仍有很大差距。全國石材荒料開采平均成品率僅為20%～25%，石材人均年產(chǎn)量約為25立方米左右；而意大利、西班牙等石材行業(yè)發(fā)達(dá)國家荒料開采成品率為70%～80%，人均年產(chǎn)量則為200～300立方米等。所以，石材礦山多具有“小、土、散、亂”的特點(diǎn)，開采技術(shù)總體還是比較落后。

另外，石材業(yè)由于長期家庭作坊式的混亂開采，人為造成了難以計(jì)數(shù)的“天坑”群，采石帶來生態(tài)破壞、環(huán)境污染的情況，不僅使后續(xù)采礦帶來安全隱患，也給礦山治理留下了重重難題。因此，石材開采的省市相繼出臺礦山生態(tài)修復(fù)治理的政策，例如：一是福建省泉州市安溪縣2011年3月在全省范圍內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)整個(gè)石材行業(yè)的全面徹底退出；2012年晉江市、泉州市石材開采業(yè)整體退出；2013年德化縣、泉州臺商投資區(qū)石材開采業(yè)整體退出；2015年泉州市、泉港區(qū)、南安市、惠安縣石材開采業(yè)整體退出；2017年漳州市長泰縣位于龍津溪生態(tài)控制區(qū)的吳田山所有石材采礦點(diǎn)在年底全部關(guān)閉。二是山東省青島市建筑石材開采低于4萬立方米/年的礦山于2013年年底實(shí)施關(guān)閉；濟(jì)南市2015年關(guān)閉未采用輪鋸開采的石材礦山。三是湖北黃岡市2013年8月關(guān)停247家石材開采加工企業(yè)。四是內(nèi)蒙烏蘭察布市2015年徹底關(guān)閉全市的石材產(chǎn)業(yè)。五是湖南汨羅市三益花崗巖礦區(qū)、南方花崗巖礦區(qū)10余家花崗巖礦山2016年1月全面關(guān)停，等等。所以，隨著各地加大對石材礦山治理政策的落實(shí)，飾面花崗巖石材地下開采技術(shù)的推廣和使用有著十分廣闊的前景。

6 結(jié)語

隨著國家石材發(fā)展政策的調(diào)整，新疆、內(nèi)蒙古和甘肅省正逐步成為我國重要的花崗石主產(chǎn)區(qū)。如何處理好石材開采與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系，成為每個(gè)執(zhí)政者和工程技術(shù)人員的必須考慮的問題，慘痛的歷史經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，表明石材開采絕不能再走過去的老路，我們應(yīng)當(dāng)學(xué)習(xí)部分歐洲國家出臺限制使用露天開采石材的政策，鼓勵(lì)使用地下開采石材技術(shù)，而且石材開采必須由有經(jīng)濟(jì)和技術(shù)實(shí)力的大企業(yè)經(jīng)營，所有石材開發(fā)企業(yè)必須持有正規(guī)石材勘探部門提交的儲量報(bào)告，并依此由正規(guī)的石材礦山設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)采礦方法，做到科學(xué)建礦與采石。礦山企業(yè)只要按設(shè)計(jì)開采石材，礦房和采空區(qū)的地表是永遠(yuǎn)不會塌陷，可以實(shí)現(xiàn)“綠色生態(tài)開采”，減少對綠色植被破壞，降低揚(yáng)塵污染，有效保護(hù)山體、地表和植被生態(tài)系統(tǒng)。進(jìn)一步促進(jìn)花崗石礦床開發(fā)利用方式的根本轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)美麗與發(fā)展雙贏，走出一條具有特色的花崗石綠色生態(tài)礦山開發(fā)之路，給子孫留下青山綠水，為建設(shè)“美麗中國”做出更大貢獻(xiàn)。

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