中國是石材資源儲量和消費(fèi)大國,大理石、花崗巖的開采歷史悠久。20世紀(jì)70年代,歐洲金剛石串珠繩鋸的問世,改變了傳統(tǒng)的爆破式“熱開采”方式,開啟了機(jī)械化“冷開采”的新時代。到了90年代末,福建省古田縣發(fā)明的圓盤鋸采石機(jī),再次掀起石材開采行業(yè)的技術(shù)革命。這套設(shè)備迅速在全國推廣,技術(shù)水平超越歐洲,達(dá)到世界領(lǐng)先。這項技術(shù)的專利發(fā)明者,正是古田縣鶴塘鎮(zhèn)的幾位民間能工巧匠。
福建是我國石材開采與加工起步較早的省份,閩南的石材開采和惠安的石雕工藝自古聞名。1991年,隨著新加坡華聯(lián)石材有限責(zé)任公司在古田縣注冊成立,閩東地區(qū)的花崗巖開采正式啟動,鶴塘鎮(zhèn)的石材產(chǎn)業(yè)由此興起。初期,開采僅限于山間的“孤石”(俗稱零石),依靠“叉炮”和手工鉆孔進(jìn)行劈裂,面對大面積礦床則束手無策。
1995年,“南藤仔”礦山嘗試采用華聯(lián)公司引進(jìn)的“導(dǎo)爆索爆裂法”開采大荒料。該方法需在礦床間隔30厘米鉆6米深孔,完成兩個垂直切割面和底部水平面后裝填導(dǎo)爆索同時起爆。雖然能開采大料,但工期長、技術(shù)要求高,且爆破易造成巖體震裂,成材率低。此后,“火焰切割法”興起——利用高溫高速火焰流加熱巖石表面使其破裂,再輔以底部鉆孔和黑火藥爆裂分離石料。盡管減少了垂直面爆破,但“底炮”仍易出現(xiàn)未脫離或過爆問題,成材率僅約20%,且工人需停工避火,效率低下。此外,鋼絲繩斷裂、火藥引爆等事故頻發(fā),安全隱患突出。
面對傳統(tǒng)開采效率低、風(fēng)險高的困境,20世紀(jì)90年代末,古田縣鶴塘鎮(zhèn)的幾位工匠萌生了機(jī)械開采的構(gòu)想。
余深推是當(dāng)?shù)匾幻麢C(jī)械修理工,長期從事拖拉機(jī)維修與改造。1997年下半年,他在使用角磨機(jī)切割時受到啟發(fā),萌生了用圓盤鋸直接在礦山上切割石材的想法。此后,他頻繁上山觀察采石過程,反復(fù)設(shè)計試驗。與此同時,從事桅桿吊制造的陳財俤也加入進(jìn)來,共同攻克技術(shù)難題。1998年,第一臺以柴油機(jī)為動力的圓盤鋸采石機(jī)終于研制成功。
然而,試驗之路并不順利。初期在下樟洋礦區(qū)安裝調(diào)試時,地面平整、鋼軌固定、牽引系統(tǒng)等均靠“摸著石頭過河”,耗時耗力。半年后,因未見成效,礦主終止合作,兩人虧損散伙。
1999年,余深推轉(zhuǎn)而與劉忠裕合作,承包礦山繼續(xù)試驗。針對鋸機(jī)進(jìn)刀慢的問題,他們多方改進(jìn),并請教在上海石材機(jī)械廠工作的老鄉(xiāng),優(yōu)化了線速度和刀頭進(jìn)深,同時改進(jìn)變速箱和軸頭結(jié)構(gòu),將每層留頭從25厘米降至10厘米,大幅提升了效率。圓盤鋸切割終獲成功。但因承包合同按荒料計量,開采中遭遇大“礫巖”層,半年虧損十余萬元,最終被迫停工,還牽涉一場官司。
盡管遭遇挫折,試驗的成功極大鼓舞了團(tuán)隊信心。隨后,余深推與劉忠裕承包多個礦山進(jìn)行鋸切開采,設(shè)備開始接受訂單,進(jìn)入小批量生產(chǎn)階段。
陳財俤與余深推分道后,轉(zhuǎn)而與黃聿章合作,研制出首臺電動馬達(dá)驅(qū)動的圓盤鋸機(jī),在溪尾洋礦區(qū)架設(shè)電網(wǎng)進(jìn)行試驗。該團(tuán)隊不僅改進(jìn)鋸機(jī)本身,還對配套設(shè)備和安裝工藝進(jìn)行創(chuàng)新:將大鐵軌改為輕便小鋼軌,每段截為四米,采用榫卯連接,省去打孔膨脹螺栓的繁瑣工序;機(jī)臺輪座改為可升降結(jié)構(gòu),無需平整礦床即可作業(yè);機(jī)架加裝轉(zhuǎn)盤,實(shí)現(xiàn)360度任意方向鋸切。這些改進(jìn)顯著提升了安裝效率和操作靈活性,成為后續(xù)圓盤鋸安裝的通用模式。溪尾洋礦山當(dāng)年收益突破百萬元,創(chuàng)下鶴塘鎮(zhèn)礦山收益新高。
2000年,圓盤鋸采石技術(shù)在鶴塘鎮(zhèn)全面普及。許多外出投資采礦的當(dāng)?shù)厝藢⒃O(shè)備和技術(shù)帶往省外。研發(fā)團(tuán)隊持續(xù)優(yōu)化,第三年,余深推再出創(chuàng)新——由單臂改為雙臂,雙鋸片同步切割,設(shè)備穩(wěn)定性增強(qiáng),效率翻倍。經(jīng)過不斷迭代,一套完整的圓盤鋸采石設(shè)備體系和操作標(biāo)準(zhǔn)逐步形成。
2001年10月,余深推、劉忠裕申請的礦山采石機(jī)發(fā)明專利獲國家知識產(chǎn)權(quán)局受理;2004年6月,余深推分別申報單片(單臂)和雙片(雙臂)采石機(jī)專利,于2006年6月正式獲批。
黃傳柳團(tuán)隊也持續(xù)創(chuàng)新,2002年1月成功申請“橋式基巖開采機(jī)”專利,次年又研發(fā)“多層空心圓柱成形機(jī)”并獲專利授權(quán)。
圓盤鋸采石技術(shù)獲得省、市、縣各級部門高度認(rèn)可,多家媒體予以報道。國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局領(lǐng)導(dǎo)實(shí)地考察后給予高度評價,該技術(shù)被列為“國家安全生產(chǎn)重點(diǎn)推廣技術(shù)項目”和“福建省安全生產(chǎn)監(jiān)督局推薦產(chǎn)品”,迅速在全國推廣。
如今,國內(nèi)
石材礦山普遍采用圓盤鋸開采技術(shù),主要形式為“圓盤鋸+底部鑿巖劈裂”或“圓盤鋸+底部串珠繩鋸”。相比傳統(tǒng)方式,它有著顯著優(yōu)勢:
一、資源利用率大幅提升。 傳統(tǒng)爆破開采出材率僅約20%,而圓盤鋸開采可達(dá)80%以上,損耗主要來自礦體天然裂隙和礫巖帶,最大限度節(jié)約了不可再生資源,具有重要的可持續(xù)發(fā)展意義。
二、安全生產(chǎn)顯著改善。 淘汰了黑火藥和桅桿吊等高風(fēng)險設(shè)備,機(jī)械化大平臺作業(yè)大幅降低了事故率,獲得國家和省級安監(jiān)部門的高度肯定。
三、實(shí)現(xiàn)規(guī)模化、機(jī)械化生產(chǎn)。 圓盤鋸技術(shù)為中大型礦山的多臺階、大平臺開采提供了支撐,裝載機(jī)、運(yùn)輸車等機(jī)械協(xié)同作業(yè),效率成倍提升。二十多年來,該技術(shù)推動全國石材產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,并出口至越南、柬埔寨、菲律賓、安哥拉等國。
四、設(shè)備先進(jìn),操作簡便。 相較于1978年意大利問世的金剛石串珠繩鋸,圓盤鋸具有效率更高、成本更低、操作更易等優(yōu)勢,整體技術(shù)水平已居世界前列。
在采訪中,幾位發(fā)明人感慨創(chuàng)新之路充滿艱辛。他們憑著一股“傻勁”,迎難而上,逐一攻克技術(shù)難關(guān),最終取得成功。這種執(zhí)著與闖勁,激勵著一代代古田石材人。如今,圓盤鋸技術(shù)已在全國普及,推動行業(yè)突飛猛進(jìn)。古田石材人足跡遍布全國,走向世界,繼續(xù)以腳踏“石”地的精神,書寫新的輝煌。
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