以下是一些主要国家在天然石材矿山开采方面的差异:
开采技术与设备
意大利:意大利是世界石材开采的领先者,其矿山装备先进,全机械化开采程度高。如在 Brescia 和 Carrara 矿区,几乎每个采场都使用桅杆吊进行吊装,还配备有装载机、挖掘机、串珠锯、固定式荒料整形机等设备,且设备之间联合作业,自动化程度高,单人年平均生产荒料可达 500m³ 。此外,意大利的石材开采和加工设备制造企业也在全球赫赫有名,其技术引领着世界潮流.
美国:美国东部和中西部的石材矿山多利用挖掘的房柱式方法来开采相对平坦的沉积地层,大型机械化设备如 50 吨自卸卡车和 5 立方米的轮式装载机等被广泛应用,以实现大规模的经济开采要求.
中国:近年来,中国石材矿山的机械化开采程度也在不断提高,但与意大利等发达国家相比,仍存在一定差距。在一些大型矿山,已逐渐配备了先进的开采设备,但在小型矿山中,机械化程度相对较低,还存在部分人工开采的情况.
印度:印度的石材矿山开采技术相对较为传统和落后,部分矿山仍以人工开采为主,生产效率较低。不过,随着经济的发展和技术的引进,一些大型的石材企业也开始逐渐采用机械化开采设备,提高开采效率.
开采方式
意大利:因地制宜,具备多样的开采方式和开拓方式,有山坡露天开采、凹陷露天开采和洞采等。开拓方式有起重机开拓、公路汽车运输开拓和联合开拓等,所有的开采、开拓方式都是根据矿体地质特征和地形条件,合理规划设计。如对于埋藏深度大、围岩剥离量大、露天开采成本高的矿体,多会采用地下开采洞采的方式,且洞采矿山有诸多优点,如减少剥离量和剥离费用、矿体完整性好、荒料率高、劳动效率也高,还能保护地表植被等.
美国:主要采用房柱式采矿方法开采地下石材矿,在条件允许的情况下,会进行第二阶段的底板矿台阶式开采.
印度:印度红矿山采用平地露天开采方式,矿点分布较为集中.
巴西:巴西的一些矿山根据石材品种和矿体特征,采用露天开采和地下开采相结合的方式。对于储量大、埋藏浅的矿体,多采用露天开采;对于埋藏较深、品质较好的矿体,则会采用地下开采,以提高资源回收率和经济效益 。
矿山管理与规范
意大利:所有矿山都具备规范化建设和开采,从运输系统到供电、供水,从开采平台到荒料堆场,从荒料分割到碎渣处理,所有场地设施和开采工序都经过精心规划设计.
美国:注重矿山的安全管理和环境保护,制定了严格的矿山安全法规和环境标准。矿山企业在开采过程中,需要采取一系列措施来确保工人的安全和减少对环境的影响,如对矿山废弃物的处理和尾矿库的管理等.
中国:中国政府对石材矿山的管理也越来越严格,出台了一系列相关的法律法规和政策,加强对矿山的安全生产、环境保护和资源合理利用的监管。同时,推动矿山企业进行规范化建设,提高矿山的整体管理水平.
印度:印度在矿山管理方面相对较为薄弱,部分矿山存在着安全隐患和环境问题。不过,近年来印度政府也在加强对矿山行业的监管,推动矿山企业进行规范化改造,提高矿山的安全生产和环境保护水平 。
资源综合利用
意大利:在石材开采过程中,注重资源的综合利用,将开采过程中产生的废渣等进行回收再利用,用于道路建设、填方工程等,减少了废弃物的排放,提高了资源的利用率。
德国:对石材资源的利用效率较高,不仅将开采出的优质石材用于建筑装饰等领域,还将一些边角料和废料进行加工处理,制成其他产品,如石材马赛克、石材工艺品等,实现了资源的最大化利用.
中国:随着环保意识的提高,中国的石材矿山企业也在逐渐加强资源综合利用方面的工作,一些企业开始对废渣进行分类回收和再利用,同时也在探索石材尾矿的综合利用技术,如将尾矿用于陶瓷生产、土壤改良等领域 。
印度:在资源综合利用方面相对滞后,大部分矿山对废渣等废弃物的处理方式较为简单,主要以堆放和填埋为主,对环境造成了一定的影响。不过,随着环保压力的增大,一些企业也在开始寻求资源综合利用的新途径和新方法 。
开采天然石材矿山对环境会产生多方面的影响:
植被破坏
矿山开采需要占用大量的土地,在开采过程中,无论是露天开采还是地下开采,都会直接破坏地表植被。例如,在露天开采石材时,需要清除矿体表面的植被、土壤等覆盖层,这会导致植被覆盖率下降。
开采活动范围的扩大还会间接影响周边植被,使植物的生长环境恶化。比如,开采产生的粉尘可能会覆盖在附近植物的叶片上,阻碍植物的光合作用,影响其正常生长。而且,植被破坏会导致水土流失加剧,使土壤肥力下降,进一步影响生态系统的平衡。
水土流失
开采过程中对山体的挖掘和矿石的搬运等作业,会使大量的表土和岩石松动。在雨水冲刷、风力作用等自然因素影响下,这些松散的物质容易被带走,造成水土流失。
例如,在山区的石材矿山,当植被覆盖层被破坏后,坡面径流增加,土壤侵蚀模数增大。而且,水土流失还可能导致泥石流等地质灾害的发生,对下游地区的生态环境和居民生命财产安全构成威胁。
水污染
矿山开采过程中会产生大量的废水,主要包括矿坑排水、石材加工废水等。矿坑排水中往往含有重金属离子,如铜、铅、锌等,这些重金属进入水体后会造成水污染。
石材加工废水含有大量的石粉和化学药剂,如切割石材时使用的冷却剂、润滑剂等。这些废水如果未经有效处理直接排放,会使水体浑浊,影响水体的透明度,并且其中的化学物质可能会改变水体的酸碱度,对水生生物的生存环境造成破坏。
大气污染
石材开采过程中的钻孔、爆破、切割等作业会产生大量的粉尘。爆破作业会使矿石和土壤颗粒扬起,产生扬尘;切割石材产生的石粉颗粒细小,容易在空气中长时间悬浮。
这些粉尘不仅会影响矿区周围的空气质量,还会随着大气环流扩散到更远的区域。长期吸入粉尘会对人体健康造成危害,如导致尘肺病等呼吸道疾病。同时,粉尘还会对周边的农作物和植被产生不良影响,降低其产量和品质。
噪声污染
石材矿山开采使用的机械设备,如钻孔机、破碎机、装载机、运输车辆等会产生高分贝的噪声。爆破作业更是会产生瞬间的强烈噪声。
长期暴露在这种高噪声环境下,会对矿区周边居民的听力造成损害,还会引起头痛、失眠等生理和心理问题。同时,噪声也会对矿区周围的野生动物产生干扰,影响它们的栖息、觅食和繁殖等行为。
地质破坏
地下开采石材可能会导致地下空洞,使地表出现塌陷。当开采活动形成的地下空间失去支撑时,上方的岩石和土壤会发生下沉,引起地面塌陷。
这种地质破坏会破坏地表的建筑物、道路等基础设施,并且可能改变地下水的径流路径,导致地下水位下降,影响周边地区的水资源利用和生态环境。
以下是一些对环境影响比较小的石材开采技术:
切割法开采技术
原理:利用钢丝绳或金刚石绳锯等工具对石材进行切割,将矿体切割成所需的荒料形状和尺寸.
优点:切割精度高,能最大限度地减少石材损耗,提高石材资源的利用率;切割过程中产生的粉尘相对较少,对空气的污染较小;噪声也相对较低,对周边环境和居民的影响较小.
应用案例:在一些对石材品质和规格要求较高的矿山,如福建、广东等地的部分花岗岩、大理石矿山,广泛采用金刚石绳锯切割技术,在保证石材质量的同时,有效降低了对环境的破坏 。
地下开采技术
原理:通过挖掘地下巷道和采场,在地下进行石材的开采作业,避免了对地表植被和土壤的大面积破坏.
优点:对地表生态环境的影响较小,能较好地保护地形地貌和植被;开采过程中产生的粉尘和噪声等污染物不易扩散到地表,对大气环境和周边居民生活的影响相对较小;还可以减少水土流失等问题.
应用案例:在湖北、河南等地的一些石材矿山,对于埋藏较深、储量较大的石材资源,采用地下开采方式,有效保护了地表的农田、森林等生态资源。
水力开采技术
原理:利用高压水流冲刷岩石,将其破碎成小块,然后通过水流将岩石输送到指定地点.
优点:整个开采过程基本无粉尘产生,实现了无尘化开采,对空气环境十分友好;同时,开采过程中无爆破振动和噪声,不会对周边环境造成噪声污染;此外,高压水流还可以对矿石进行初步的清洗和筛选,提高矿石的质量.
应用案例:在一些水资源丰富且石材质地较软的地区,如水力资源丰富的山区石材矿山,采用水力开采技术取得了较好的环保效果和经济效益。
预裂爆破技术
原理:在石材开采前,先在设计的开采边界上钻孔,然后装入炸药进行爆破,使岩石沿着预定的裂缝面破裂,从而形成整齐的开采边界.
优点:能够有效控制爆破的范围和力度,减少爆破对周边岩石和山体的破坏,降低了因爆破引起的地质灾害风险;同时,预裂爆破产生的粉尘和噪声相对常规爆破也有所减少,对环境的污染较小.
应用案例:在山东、四川等地的一些大型石材矿山,预裂爆破技术常被用于矿山的前期开采和边界控制,为后续的石材开采创造了良好的条件,同时也保护了矿山的生态环境 。
数字化控制开采技术
原理:借助先进的测量仪器、传感器、卫星定位系统和计算机控制系统,对石材矿山进行精确的测量和建模,实现对开采过程的精准控制.
优点:可以根据矿山的地质条件和石材资源分布情况,制定最优的开采方案,提高开采效率,减少资源浪费;同时,通过精确控制开采设备的运行参数,如钻孔深度、炸药用量、切割速度等,降低了开采过程中的粉尘、噪声等污染物的排放,实现了环保开采.
应用案例:在一些大型现代化石材矿山,如意大利的部分矿山以及国内的一些新建或改造的矿山,数字化控制开采技术的应用,使其在提高生产效益的同时,也显著降低了对环境的影响。