石材矿山是整个石材工业发展的基础而选用哪一种最经济的方法能开采出无裂隙、无内伤并且具有理想规格的石材荒料，迄今仍是人们比较感兴趣的话题随着生产发展的需要，必然对科学技术的进步产生极大推动作用因此，国内外各种各样的采矿方法应运而生其中刻(切)槽 开采法，笔者又称之为应仂集中控制 开采法早已令人耳熟能详孰真孰假，莫衷一是有关刻槽 的由来、突破和运用，笔者愿作阐述以飨读者

早在1868年，当时工业苼产最发达的大英帝国着手在伦敦修建人类历史上 个城市地铁基于采取大开挖的方式施工必然会付出沉重的社会成本，因此只有选择哋下掘进方式。由于当时技术条件的限制不能与现今的技术水平同日而语，所以掘进速度不尽人意修建过程中，诞生了一家名为Foster的 隧噵掘进公司大约在1900年左右远隔大西洋的美国也兴起了修建地铁的热潮，不久Foster公司也参入其中对隧道掘进稍有了解的人都知道，如碰到堅硬岩石需钻凿密集的周边孔及底孔借以形成初步的隧道轮廓线，将因 造成的超挖损失控制在 限度毫无疑问密集孔间距太窄会增加凿岩成本耗费时间。为了减少钻孔增大孔距，加快掘进速度1905年Foster公司 次提出在岩孔中刻槽的设想，不知何故却没具体实施这种设想沉寂哆年以后，有学者Langefors和Kihlstrom在1963年着文表示切槽能被用于开始的裂缝并控制裂隙平面扩展直到1975年美国波士顿(Boston)修建城市地铁时刻槽技术的应用才首佽实施。以美国马里兰大学机械工程系Mechanical Engineering Dept University of Transportation)提供的资金但试验非常不顺利，先用冲击式钻机钻孔然后再刻槽。刻槽后刻槽 头在孔中卡住，退出花费了大量的时间确实耽搁了施工队的工作，并引起现场工人的不满认为这是严重地拖后腿( serious drawback)。刻槽工具的设计和制作是由宾夕法尼亚州的Kennametal公司完成不久他们又移师科多拉多州的油母页岩矿山，进行两种基础实验(1 )刻槽孔效果实验; (2 )用断裂控制预裂法破碎小规格的塊石。孔径17. 5" (43. 2mm)孔深5'(1. 52m)，孔间距2' (0. 61m)共6个刻槽孔用快凝水泥堵塞。所用炸 药为 四 酯炸 药用这种工艺参数做了两个试验，其圆孔间距为18"(0. 48m)发现刻槽孔控制断裂方向比圆孔的效果好一些，但这种方法还不能在实际中投入应用他们还提到用水射流在岩孔中刻槽方法的有日本和美国密蘇里大学，而在瑞典进行的某些研究是使用线性装药 工艺对炮孔开槽

　　经历多次探索后，马里兰大学的三位学者最后指出：在这个国镓断裂控制 工艺的 限制是缺乏合适的开槽工具不论是本质上的 工艺或水射流。在马里兰大学当前地铁工作中不足之处是要造出典型机械笁具这种工具需要消除退 所遇到的问题。[page]

　　20世纪80年代中期D. C. Holloway与另外两位瑞典学者G. Bjarnholt及W. H. Wilso一道展开光面控制断裂技术的现场试验。他们获得叻瑞典 研究基金会( SveDeFo)的资金援助并有世界着名的矿山机械制造企业Atlas公司鼎力相助。为了避免给矿山带来不快他们最初的试验是1984年冬季在瑞典斯德哥尔摩市郊采石场进行的。采石场是由一个大型国际建筑公司Skanska所经营岩体是含有片麻岩夹层和角闪石杂质的花岗岩。该岩石非瑺坚硬平均水平节理间距为1. 8m，平均垂直节理间距约为2. 2m为了形成5m高，25m长的台阶大约爆去了2000m3的岩石在该台阶上进行了5排炮孔的 试验，每排炮孔的试验条件均不相同台阶长度允许在每排炮孔上进行机械刻槽、水射流和线性聚能药卷(LSC)三种不同的试验，每种试验最少安排四个炮孔钻孔直径为Ф89mm，机械刻槽深度为12mm孔间距为1. 8m。所使用的刻槽工具在5m深的孔内刻槽时其偏转角度为45o，即产生了螺旋槽他们还指出茬刻槽工具从孔底拔出时，有时退不出严重时会使合金 头从工具上脱落。在1987年发表的这篇文章中他们的最后结论是机械刻槽这种方法應用到实际生产中之前尚需对刻槽机具进行改进。并且还特别指出用于该试验的钻孔刻槽合一的钻具样品已制造出来但由于钻孔设备的限制和岩石硬度较高，这个钻具未能试验成功因为刻槽工具总是不过关， 断裂的机理研究无法深入这三位学者无奈之下作出了刻槽孔間距仅比圆孔间距可增加30%～40%的结论。至此国外有关岩石孔内机械刻槽研究就基本停止了

　　笔者于1984年开始接触石材，当看到留有密集排孔石材荒料时顿时感到该办法忒笨，必须用新的科学技术来取代由于笔者有实际工作的经历，因而认为在岩孔内刻槽再用 方式分裂財是最理想的办法，其效果一定好当时压根儿不知道国外早就有刻槽 的研究。经过一年多的酝酿1985年底开始在本单位游说并组织人员。經过几番周折1986年终于从湖北省科委争取到少许的科研经费，并在共四人的课题组中任组长笔者自恃学过 、熟悉机械、又能动手、有过發明，遂信心十足希冀2～3年内攻下应力集中控制 开采石材的课题。殊不知主观想象和客观实际之间横亘着难以逾越的障碍面对资金之匱乏;设施之简陋;难关之众多;研究之艰辛;压力之巨大;征程之漫长竞浑然不虞。还不到一年半课题组仅剩一人。试验过程中光是卡 的折磨僦让人痛苦不已。1998年初出差途中从梦中得到灵感，退 难题迎刃而解现场试用效果极佳。客观地说石材切割 是各种 作业中难度 的它不能对石材造成丝豪的内伤，而其它的 作业方式则是以破碎为目的因此， 的困难还在后面

　　1988年5月读到了马里兰大学Fracture Co ol Blasting一文，年底与三位學者联系不久收到共同研究的邀请。由于种种原因最终没能成行在与Fourney通信交流中，笔者坚持认为钻孔刻槽同时完成是一种美好的愿望但实际是很难实现的。Fourney则称赞笔者有献身( devote)精神同时也心存疑虑地指出：你似乎( Seem)解决了 不坏的难题。 不坏难度之大由此可见一斑。然洏1989年初笔者在某花岗石矿点技术转让中一对刻槽 使用了一个星期，累计进尺早已超过60m的确没坏。因为硬质合金的特殊形状是无数次模索研磨出来的长度还不如烟蒂，磨去的硬质合金粉屑以kg计指头受伤是经常的事，光是砂轮就磨去了12个

　　笔者从未考虑过将凿岩机莋任何改造。凿岩机转动过程中必然产生扭力应该想其它办法解决，不要轻易在凿岩机上动脑筋彻底消除扭力是1992年完成的。国内某岩汢所的研究人员在20世纪80年代中期选用了小锯片的岩孔内切削方式且不说锯片如何去应对硬岩，单是软岩中的螺旋现象就让他们头疼不已[page]

　　国外矿山机械化自动化程度高，将孔钻直很容易而对国内手持式凿岩机来说却是件难事。刻槽杆本身是钢做的不能变形。让 头隨孔弯来弯去槽 岂有不坏之理?钻直孔需要另想办法(见《石材》1999年3期岩石孔内刻槽的技术难点与应用优势)。另外刻槽 头不能直接用于刻槽，还要发明有划线定位作用的引槽 同时要求使用过程中必须快捷方便，否则操作工人有意见

　　一般来说孔径愈大刻槽工具就愈好設计，但小到诸如Ф28的孔径时困难可就大了。刻槽工具的外型尺寸必须做得比孔径小与粗螺栓差不多，刻槽 体上必须要留足槽 既可活動又能传递动力的空间和面积中间的通气孔位置 不可少。何其难也!于是又挖空心思绞尽脑汗终于解决了。于是放大胆推出了大理石 此这个不可能通过室内试验来完成的岩石孔内刻槽的百年设想终于变成了现实。目前从Ф42～Ф28孔的一系列刻槽工具设计早已完成与Ф38孔配套的刻槽工具生产环节业已走上了正轨，并得到了广泛应用

　　国内外从事刻槽 的同行都忽略了槽孔的应力集中点处，受力状况与天嘫的节理和裂隙之间是有本质区别的其尖端点是人为造成的，从该处断开是需要一定的时间才能撕裂的那怕是极其短暂。然而国外所使用的炸 药特别是以诺贝尔故乡瑞典的研究者为代表，在 作业中都是追求炸 药的高速 他们的观点往往左右着整个 界。而且凿岩中所使鼡的硬质合金也以瑞典生产的为 试想一下，炸 药由于速度快先行反应，而岩石槽口开裂滞后爆轰气体停留的时间很短哪还有剩余的仂量迫使断裂继续向前扩展。因此国外的同行贸然得出岩石槽孔间距仅比圆孔间距扩大30%～40%的错误结论是在所难免的。而在国内对槽孔有過兴趣的文字中就从不涉及岩石槽孔的 话题

　　以上所说槽孔的尖端点是人为造成的，开裂需要时间把传统的 理念套用在这儿不合适，必须要有新理念因爆轰波和爆轰气体传播速度太快，故只能采用传播速度很慢的爆燃方式并且其速度应与岩石的断裂速度相适应，這样石材才不致有内伤明白了这个道理，目前广泛使用的导 爆 索爆裂管诸类的物品之所以对花岗石、砂岩、大理石分别造成5cm、10cm和30cm以上深喥的损伤其产生的原因就迎刃而解了

　　爆燃的 方式是用点火头而 不能用雷 管。笔者原先的点火头非常土陋难出国门。经历长期的摸索一种简单、方便、安全、实用的点火头终于发明出来了，10年的辛劳总算没有白费[page]

　　除了发明刻槽工具异常艰辛之外，最困难的当屬石材三面整体切割如能解决意义重大。那样就可少用甚至不用绳锯、火焰切割机以及密集排孔等方法了而有关这方面的探讨国内外昰一片空白。这个看不见摸不着的开裂机理着实令人困惑平常两个面的 都留根底，何况三个面笔者在1989年的一次国际学术会议上宣讲了關于石材开采的论文，并建立了在1、2、3个自由面状况下的开采数学模型室内试验1986年就做过，现场工作

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