开采石矿的方法与流程

本发明属于石矿开采技术领域，具体提供一种开采石材的方法。

背景技术：

石材矿山的开采方法主要包括爆破开采方法和非爆破开采方法两种，其中爆破开采方法是通过安装在装药眼内的炸药爆破的方式实现石材的开采。一方面由于爆破法对石材的毁坏比例大，因此降低了出料率，另一方面在炸药使用不当的情形下爆破开采方法会存在一定的安全隐患，并对周围环境造成破坏，因此目前已经基本禁止采用爆破开采方法开采石材。

非爆破开采方法包括传统的钻孔凿岩人工楔入法、火焰切割法、金刚石串珠绳锯切割法、轨道轮盘锯切割法以及静力破碎剂胀裂法。其中，传统的钻孔凿岩人工楔入法是通过人工排孔凿岩的方式实现对石材矿体的胀裂开采。火焰切割法是采用火焰切割机对石材矿体进行切割开采。金刚石串珠绳锯切割法是通过电力驱动金刚石串珠绳锯切割石材矿体从而实现石矿的开采。轨道轮盘锯切割法的操作原理为：在石材矿体上铺设轨道，在轨道上安置轮盘据，通过电力驱动轮盘据的方式实现对石材矿体切割开采。静力破碎剂胀裂法通过填充在装药眼内的静力破碎剂胀裂破碎石材矿体的方式实现石材的开采。

前述的非爆破开采方法中，钻孔凿岩人工楔入法和静力破碎剂胀裂法的开采效率低。火焰切割法、金刚石串珠绳锯切割法和轨道轮盘锯切割法在施工过程中均存在噪音大、粉尘重的缺陷，对作业场地要求高、对石材矿体的切割有一定的局限性，而且需要持续的水电供应。此外，非爆破开采方法还普遍存在开采成本高的缺陷。

相应地，本领域需要一种新的开采石材的方法来解决上述问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决石材开采效率低、开采成本高等方面的问题，本发明提供了一种开采石材的方法，该方法包括：提供孔内柱式液压裂石器，所述孔内柱式液压裂石器包括第一组膨胀装置；在待开采的基体的第一自由面上形成第一孔组，所述第一孔组包括与所述第一组膨胀装置匹配的若干个第一作业孔；在待开采的基体的第一自由面上形成若干个第一基础孔，且所述第一作业孔和所述第一基础孔设置成能够围设成允许石材从所述基体剥落的设定形状；保持所述第一基础孔为空状态并将所述第一组膨胀装置插入对应的所述第一作业孔中，并使所述孔内柱式液压裂石器动作，以便使所述待开采的基体上胀裂出所述设定形状的第一待移除石材。

在上述开采方法的优选技术方案中，在待开采的基体上形成与所述第一自由面具有夹角的第二自由面；使所述第一待移除石材经由所述第二自由面移出所述基体。

在上述开采方法的优选技术方案中，“在待开采的基体上形成若干个第一基础孔，且所述第一作业孔和所述第一基础孔设置成能够围设成允许从所述基体剥落的设定形状”的步骤进一步包括：在待开采的基体的第一自由面上形成至少两个第一基础孔组，所述第一基础孔组包括至少一个第一基础孔，并且所述第一基础孔组在所述第一自由面上的连线与所述第一孔组在所述第一自由面上的连线不平行。

在上述开采方法的优选技术方案中，“在待开采的基体上形成若干个第一基础孔，且所述第一作业孔和所述第一基础孔设置成能够围设成允许从所述基体剥落的设定形状”的步骤进一步包括：所述第一孔组的所述若干个第一作业孔在所述第一自由面上的连线呈直线，所述第一孔组的两端分别设置有一个第一基础孔组，以便通过第一孔组、第一基础孔组以及第二自由面在待开采的基体上形成棱柱结构的第一待移除石材。

在上述开采方法的优选技术方案中，两组第一基础孔在所述第一自由面上的连线均为直线，并且两组第一基础孔在所述第一自由面上的连线彼此平行且均与所述若干个第一作业孔在所述第一自由面上的连线垂直。

在上述开采方法的优选技术方案中，采用所述孔内柱式液压裂石器在所述待开采的基体上形成第一自由面和\或者所述第二自由面。

在上述开采方法的优选技术方案中，所述孔内柱式液压裂石器还包括第二组膨胀装置，在“使所述第一待移除石材经由所述第二自由面移出所述基体”之后，所述方法还包括：在所述待开采的基体的第一自由面上形成第二孔组，所述第二孔组包括与所述第二组膨胀装置匹配的若干个第二作业孔；在所述待开采的基体的第一自由面上形成若干个第二基础孔，且所述第二作业孔和所述第二基础孔设置成能够围设成允许石材从所述基体剥落的设定形状；将所述第二组膨胀装置插入对应的所述第二作业孔中并使所述孔内柱式液压裂石器动作，以便使所述待开采的基体上胀裂出所述设定形状的第二待移除石材，重复上述步骤，直至所述基体的石材被开采完毕。

在上述开采方法的优选技术方案中，所述孔内柱式液压裂石器还包括第三组膨胀装置，在“使所述第一待移除石材经由所述第二自由面移出所述基体”之前或者之后，所述方法还包括：在所述第一待移除石材上形成第三孔组，所述第三孔组包括与所述第三组膨胀装置匹配的若干个第三作业孔；将所述第三组膨胀装置插入对应的所述第三作业孔中并使所述孔内柱式液压裂石器动作，以便使所述第一待移除石材胀裂为多块便于运输或加工的石材。

在上述开采方法的优选技术方案中，所述第一组膨胀装置、所述第二组膨胀装置和所述第三组膨胀装置均包括膨胀壳体及设置于所述膨胀壳体内的膨胀管，并且所述膨胀壳体均为两瓣式结构。

在上述开采方法的优选技术方案中，所述孔内柱式液压裂石器配置有油压泵，所述油压泵为人工驱动或外接动力驱动的油压泵，并且/或者采用钻机形成所述第一基础孔、所述第二基础孔、所述第一作业孔、所述第二作业孔和/或所述第三作业孔。

本领域技术人员能够理解的是，在本发明的优选技术方案中，通过提供孔内柱式液压裂石器以及在待开采的基体上形成第一自由面，在第一自由面上形成与孔内柱式液压裂石器相关联的若干个第一作业孔和第一基础孔，实现了采用裂石器对石材的开采作业。其中，第一基础孔主要用作石材胀裂过程中的自由“面”，为石材的胀裂提供移动和剥落空间。具体而言，通过孔内柱式液压裂石器、第一作业孔和第一基础孔的配合，可以在待开采的基体上形成设定形状的第一待移除石材。

以石材矿为例，可以在待开采的基体上形成与第一自由面具有夹角的第二自由面，之后将第一待移除石材经第二自由面移出。举例而言，第一自由面和第二自由面相互垂直，各个第一作业孔和第一基础孔均垂直于第一自由面，若干个第一作业孔处于同一平面内，第一基础孔包括彼此平行的两排，且每排第一基础孔处于同一平面内。且两排第一基础孔分别设置于第二自由面和第一作业孔之间，从而在待开采的基体上形成大致为长方体的第一待移除石材。

对于石材矿而言，在第一待移除石材移除的基础上，对待开采的基体进行进一步开采作业。具体而言，通过新形成与孔内柱式液压裂石器相关联的若干个第二作业孔和第二基础孔，即可以在待开采的基体上胀裂出第二待移除石材。举例而言，以第一待移除石材在基体上形成的右侧断面为新增自由面，通过在第一作业孔的右方延续第二作业孔，第二作业孔的右端与第二自由面之间形成一排与右侧新增自由面平行的第二基础孔，即可形成尺寸和形状与第一待移除石材矿大致相同的第二待移除石材。重复这个过程，直至开采完毕。

可以看出，通过自由面、作业孔和基础孔的设置，可以开采出更加规则和完整的石材，减少了开采过程中对石材矿的破坏，提高了开采石材矿的效率，降低了开采成本。

并且，由于孔内柱式液压裂石器布置灵活施工方便且几乎不会产生固定的占地面积，且不需要水和持续的电力供应(只是在钻孔时需要少量的能源)，不破坏周围环境，安全性好。因此能够轻松地应对前述的石材矿等矿山由于交通及环境条件恶劣、缺水无电等原因所产生的交通以及施工开展方面的问题，大大降低石材矿的前期基础设施投资成本，具有良好的市场前景。

附图说明

下面参照附图并主要结合石材矿来描述本发明的优选实施方式，附图中：

图1是孔内柱式液压裂石器的结构示意图；

图2a是孔内柱式液压裂石器的膨胀装置的膨胀壳体的第一示意图；

图2b是孔内柱式液压裂石器的膨胀装置的膨胀壳体的第二示意图；

图2c是孔内柱式液压裂石器的膨胀装置的膨胀壳体的第三示意图；

图3是本发明一种实施例的开采石材的方法的流程示意图一；

图4是本发明一种实施例的待开采的基体的示意图；

图5是本发明一种实施例的开采石材的方法中的第一孔组和第一基础孔组的一种布局示意图；

图6是本发明一种实施例的开采石材的方法的流程示意图二；

图7是本发明一种实施例的开采石材的方法中的第二孔组和第二基础孔的一种布局示意图；

图8是本发明一种实施例的开采石材的方法的流程示意图三。

附图标记列表：

1、液压源；2、膨胀装置；21、两瓣式膨胀壳体；22、三瓣式膨胀壳体；23、四瓣式膨胀壳体；3、能量分配器；4、液压管；5、预制孔；6、基体；7、第一自由面；8、第二自由面；9、第一作业孔；90、第二作业孔；10、第一基础孔；100、第二基础孔。

具体实施方式

本领域技术人员应当理解的是，本节实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非用于限制本发明的保护范围。例如，虽然本实施例是结合石材矿来描述本发明的石矿开采方法的，但是本发明的石矿开采方法还可以用于开采其他矿体较大、需要块状开采的硬脆性非金属矿体，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。显然，调整后的技术方案仍将落入本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，图1是孔内柱式液压裂石器的结构示意图。参照图1，孔内柱式液压裂石器主要包括液压源1、膨胀装置2、能量分配器3以及液压管4。能量分配器3通过液压管4连接在液压源1与膨胀装置2之间。应当指出的是，为了清楚地显示设置在待开裂岩石中的膨胀装置2，图1中示出为岩石沿其预制孔5被剖开，并且为了便于标示附图，没有画出岩石的剖线，但是膨胀装置2并未沿该剖线相应地剖开。如图1所示，在进行裂石工作时，需要首先在岩石上预制与膨胀装置2的数量相等的预制孔5，在每个孔5中都相应地设置一个膨胀装置2。预制孔5的大小和形状设置成与膨胀装置2相似，以便膨胀装置2能够在膨胀之前顺利容纳于孔5内，以及在稍微膨胀之后就能挤压预制孔5的孔壁。如作为一种示例，图1中示出的裂石设备具有4个膨胀装置2，但可以理解的是，本领域技术人员可以根据实际情况为裂石设备选择不同个数的膨胀装置。液压源1用于为膨胀装置2提供加压液体；并且优选地，液压源1是手动驱动的液压源或外接动力驱动的液压源，液压管4是高压油管。当液压源1是手动驱动的液压源时，能量分配器3首先通过液压管4连接到液压源上，然后再将膨胀装置2通过液压管4连接到能量分配器3上。当液压源1为外接动力驱动的液压源时，能量分配器3可以内置于外接动力驱动的液压源中，从而节省了连接油压传导的环节，提高了工作效率。具体地，加压液体从液压源1经液压管4到能量分配器3，再从能量分配器3的分油口分别经液压管4的分压管到膨胀装置2。应当指出的是，图1中的各个部件并不是按比例绘制的。为了能够更好地显示细节，将膨胀装置2的图示尺寸进行了放大。因此，附图中各个部件之间的图示尺寸并不旨在对部件的大小和相对大小进行暗示或者限定。

如图2a、图2b和图2c所示，图2a是孔内柱式液压裂石器的膨胀装置的膨胀壳体的第一示意图，图2b是孔内柱式液压裂石器的膨胀装置的膨胀壳体的第二示意图，图2c是孔内柱式液压裂石器的膨胀装置的膨胀壳体的第三示意图。参照图2a、图2b和图2c，孔内柱式液压裂石器的膨胀装置包括膨胀壳体和膨胀管。具体地，膨胀壳体可以是两瓣式膨胀壳体21或者三瓣式膨胀壳体22或者四瓣式膨胀壳体23，或者更多瓣式的膨胀壳体结构。在裂石器组装好的状态下，膨胀装置的多瓣膨胀壳体对称均匀分布，并且在它们之间形成空腔，膨胀管设置在该空腔中并且紧靠多瓣膨胀壳体。具体地，液压导致膨胀管膨胀并挤压多瓣膨胀壳体沿轴心面向外运动。膨胀壳体由于受到作业孔内壁的限制而对作业孔壁产生机械膨胀压力，当膨胀管中的液压足够大时，膨胀壳体对作业孔内壁的机械膨胀压力也足够大，从而达到胀裂岩体的效果。

本发明的开采石矿的方法研发需要熟悉孔内柱式液压裂石器的胀裂机理，以及与其它液压裂石器的对比；熟悉岩石力学和岩石工程学(爆破、井巷工程)；熟悉具体的工程任务，比如石材矿山的地质和地貌特点、石材的开采要求、现有开采技术的缺陷等。因此本发明的开采石矿的方法是在发明人经过大量的实验和克服了较大的技术难度后研发出来的。

例如，发明人利用有限元软件ansys建立了以不同数量的基础孔作为胀裂自由面的计算模型，研究基础孔数量不同时孔内柱式液压胀裂技术受力分析，即基础孔数量不同时有限元模型求解计算结果应力分析。

通过对不同数量的基础孔的第一主应力云图、等效应力云图分析，得到不同数量的基础孔的第一主应力、等效应力的最大值及其出现位置，由此：1、发现基础孔数量与胀裂效应的关系；2、当第一主应力大于岩石的单轴饱和抗压强度值时，在孔内柱式液压裂石器的作用下，岩石可以被轻易地拉裂；3、发现等效应力最大值与基础孔数量的关系；4、由于等效应力远大于岩石的单轴饱和抗拉强度值(一般为7.0～25.0mpa)，因此在孔内柱式液压裂石器的作用下，岩石可以被容易破碎。

利用有限元软件ansys建立了以不同种类岩石、不同数量的基础孔(空孔)作为胀裂自由面的计算模型，取得岩石种类不同时的第一主应力方向的云图、等效应力云图。利用有限元软件ansys建立作业孔和基础孔(空孔)的静态胀裂模型，通过第一主应力场、第三主应力场、位移矢量和云图，分析作业孔对基础孔(空孔)的胀裂机理。利用有限元软件ansys建立有第二自由面的胀裂模型，对实体模型进行计算，得出在函数荷载作用下岩石材料产生的裂缝分布，实现模拟孔内柱式液压裂石器静态胀裂过程中围岩破碎拉裂的过程，证实孔内柱式液压裂石器开采石材中的有效性等。

如图3所示，图3是本发明一种实施例的开采石材的方法的流程示意图一。参照图3，本发明的开采石材的方法主要包括以下步骤：

步骤s10、提供孔内柱式液压裂石器，所述孔内柱式液压裂石器包括第一组膨胀装置；

步骤s20、在待开采的基体的第一自由面上形成第一孔组，第一孔组包括与第一组膨胀装置匹配的若干个第一作业孔；

步骤s30、在待开采的基体的第一自由面上形成若干个第一基础孔，且第一作业孔和第一基础孔设置成能够围设成允许石材从基体剥落的设定形状；

步骤s40、保持第一基础孔为空状态并将第一组膨胀装置插入对应的第一作业孔中，并使孔内柱式液压裂石器动作，以便在待开采的基体上胀裂出设定形状的第一待移除石材。

需要说明的是，岩石系硬脆性材料具有抗拉强度远小于抗压强度的明显特点。鉴于此，在本发明的技术方案中，通过采用孔内柱式液压裂石器的岩石胀裂技术来完成石材的开采作业，显然，裂石器的膨胀装置在完成开采石材的过程中克服的是岩石的抗拉强度，因此开采难度大大降低，开采效率随即大大提高。

具体而言，在液压的作用下，孔内柱式液压裂石器的膨胀装置产生膨胀运动，在第一作业孔内壁的紧密限制下，膨胀管产生垂直于第一作业孔内壁的压力，并作用于岩石。随着膨胀压力的不断增加，岩石中的拉应力不断增大，并用于第一作业孔轴心面上切向拉应力的叠加，使轴心面的拉应力最大，成为主应力面。而膨胀壳体的膨胀运动又进一步将拉应力集中在垂直于膨胀壳体运动方向的孔壁。在钻孔轴心面上垂直于膨胀壳体运动方向的孔壁处的拉应力最先达到待胀裂岩石的抗拉强度时，该处出现一定长度的径向裂纹。随着膨胀压力的不断扩大，裂纹将沿第一作业孔轴心面垂直于膨胀管壳体运动方向延伸，最后在轴心面的中央处相遇贯通，形成平整的破裂面，从而达到切割破碎的目的。一台孔内柱式液压裂石器可同时操作一组膨胀装置，且孔内柱式液压裂石器具有占地面积小、方便搬运、操作过程简单、膨胀力大、不需要水及持续的电力供应等优点，因此整个开采过程简单灵活，降低了石材的开采难度、提高了开采效率，同时节约了开采成本。孔内柱式液压裂石器在胀裂岩石的过程中，没有噪音、飞石和粉尘污染。因此通过本发明的开采方法，能够使待开采的基体快速胀裂，剥离出石材，并减少了石材开采过程中的污染，使开采过程更加安全可靠。

需要说明的是，上述的步骤s10、步骤s20和步骤s30之间的执行顺序只是作为一种示例，并不是特定的。具体而言，本领域技术人员可以根据实际情况更换这三个步骤之间的执行顺序，或者是同时执行这三个步骤。

还需要说明的是，当待开采的基体较大、第一待移除石材的体积较大或者形状较为复杂石材时可以采用多套孔内柱式液压裂石器设备，在待开采的基体上同时施工。并且，多套孔内柱式液压裂石器的规格可以相同或者不同。

如图4所示，图4是本发明的一种实施例的待开采的基体的示意图。参照图4，作为一种优选，本发明的开采石材的方法还包括：在待开采的基体6上形成与第一自由面7具有夹角的第二自由面8；使第一待移除石材经由第二自由面8移出基体。移出基体之后，石材可以根据实际需求，将第一待移除石材进一步胀裂为小块石材。

优选地，步骤s30进一步包括：

在待开采的基体的第一自由面上形成至少两个第一基础孔组，第一基础孔组包括至少一个第一基础孔，并且第一基础孔组在第一自由面上的连线与第一孔组在第一自由面上的连线不平行。

在(第一、第二)自由面以及第一作业孔的基础上，通过至少两个第一基础孔组的设置，形成能够从第二自由面胀裂出的第一待移除石材的封闭外缘。

具体地，步骤s30进一步包括：

第一孔组的若干个第一作业孔在第一自由面上的连线呈直线，第一孔组的两端分别设置有一个第一基础孔组，以便通过第一孔组、第一基础孔组以及第二自由面在待开采的基体上形成棱柱结构的第一待移除石材。

具体地，如图5所示，图5是本发明一种实施例的开采石材的方法中的第一孔组和第一基础孔组的一种布局示意图。参照图5，作为一种优选，在待开采的基体6的第一自由面7上形成呈直线分布的第一作业孔9和两组呈直线分布的第一基础孔10，并且第一作业孔9在第一自由面7上的连线分别与两组第一基础孔10在第一自由面7上的连线垂直。通过第一自由面7、第一作业孔9形成的第一孔组、第一基础孔10形成的两个第一基础孔组和第二自由面8结合孔组的底部所在平面围设成了大致为长方体结构的第一待移除石材。通过这样的设置，有利于改善石材的胀裂剥落效果，同时提高石材的开采效率和利用率。

需要说明的是，本实施例中描述的第一作业孔、第一基础孔以及(第一、第二)自由面的结构形式以及布局方式只是一种示例，不能理解为对本发明的作业孔和基础孔的布局方式的限制。本领域技术人员可以根据实际情况对其进行调整，如两个第一基础孔的连线为斜线，相应地，从第一自由面的方向观察，第一待移除石材为梯形。

作为一种优选，可以采用孔内柱式液压裂石器在待开采的基体上形成前述的第一自由面和\或第二自由面。

具体地，剥离覆盖层及地表破碎和低品质矿体，从而在待开采的基体上形成水平方向的第一自由面和竖直方向的第二自由面。在剥离覆盖层及地表破碎和低品质矿体时，对体积较大的地表岩石，使用孔内柱式液压裂石器破碎后清移，破碎的作业过程可以为：在体积较大的地表岩石上形成作业孔组，将孔内柱式液压裂石器的膨胀装置插入相应的作业孔内，使膨胀装置膨胀动作，将石材向设定的自由面方向胀裂。

如图6所示，图6是本发明一种实施例的开采石材的方法的流程示意图二。参照图6，孔内柱式液压裂石器还包括第二组膨胀装置，仍以石材矿为例，在第一待移除石材移除的基础上，需要对待开采的基体进行进一步开采作业。因此在“使第一待移除石材经由第二自由面移出基体”之后，本发明的开采石材的方法还包括：

步骤s50、在待开采的基体的第一自由面上形成第二孔组，第二孔组包括与第二组膨胀装置匹配的若干个第二作业孔；

步骤s60、在待开采的基体的第一自由面上形成若干个第二基础孔，且第二作业孔和第二基础孔设置成能够围设成允许石材从基体剥落的设定形状；

步骤s70、将第二组膨胀装置插入对应的第二作业孔中并使孔内柱式液压裂石器动作，以便使待开采的基体上胀裂出设定形状的第二待移除石材；

重复步骤s50至s70，直至基体的石材被开采完毕。可以看出，待移除石材经由第二自由面移出基体之后，在剩余的基体上继续重复这些步骤，可以形成更多的待移除石材，即被开采出来的石材。整个开采过程操作简单，胀裂过程无震动、噪音、粉尘和飞石，施工安全。此外，可以只采用一台孔内柱式液压裂石器完成上述的开采，也可以根据实际需求引入多台孔内柱式液压裂石器，同时在多个待开采的基体上施工。孔内柱式液压裂石器施工灵活，具有良好的适应性。

需要说明的是，步骤s50和步骤s60之间的执行顺序只是作为一种示例，并不是特定的。具体而言，本领域技术人员可以根据实际情况更换这两个步骤之间的执行顺序，或者是同时执行这两个步骤。

还需要说明的是，在(第一、第二)作业孔组与第二自由面的间距较远的情况下，即(第一、第二)待移除石材的厚度较大的情况下，胀裂移除时可能造成(第一、第二)待移除石材发生破碎。因此，为了保证(第一、第二)待移除石材的完整性，可以在(第一、第二)待移除石材的底部增加一定的自由面。其中，增加自由面的方法可以是，在(第一、第二)待移除石材的第二自由面的下部形成基础孔和作业孔，通过孔内柱式液压裂石器、基础孔和作业孔的配合在(第一、第二)待移除石材的底部形成新增自由面。或者通过风镐、静力破碎剂等手段形成。

如图7所示，图7是本发明一种实施例的开采石材的方法中的第二孔组和第二基础孔的一种布局示意图。参照图7，作为一种优选，在待开采的基体6上形成若干个第二作业孔90和若干个第二基础孔100。若干个第二作业孔90在第一自由面7上形成的第二孔组呈直线。若干个第二基础孔100在第一自由面7上形成的第二基础孔组也呈直线。并且第二孔组形成的直线与第二基础孔组形成的直线相互垂直。使第二作业孔内的膨胀装置膨胀动作，胀裂剥离出第二块大致呈长方体形状的规则的石材。

需要说明的是，本实施例中描述的作业孔和基础孔的布局方式只是一种示例，不能理解为对本发明的作业孔和基础孔的布局方式的限制。本领域技术人员可以根据实际情况对作业孔和基础孔的布局方式进行调整。

具体地，如图8所示，图8是本发明一种实施例的开采石材的方法的流程示意图三。参照图8，孔内柱式液压裂石器还包括第三组膨胀装置，在“使第一待移除石材经由第二自由面移出基体”之前或者之后，本发明的开采石材的方法还包括：

步骤s80、在第一待移除石材上形成第三孔组，第三孔组包括与第三组膨胀装置匹配的若干个第三作业孔；

步骤s90、将第三组膨胀装置插入对应的第三作业孔中并使孔内柱式液压裂石器动作，以便使第一待移除石材矿胀裂为多块便于运输或加工的石材。

可以看出，当胀裂剥离出来的待移除石材矿体积较大时，可以在待移除石材矿上进一步进行胀裂。将待移除石材矿胀裂为多个较小的待移除石材矿后，再进行搬运。显然也可以在将待移除石材矿搬移出基体后，再进行胀裂，分成多块便于运输或加工的石材。

需要说明的是，第一组膨胀装置、第二组膨胀装置和第三组膨胀装置可以是相同的一组膨胀装置在不同施工阶段完成不同的胀裂作业，也可以是不同组的膨胀装置。本领域技术人员可以根据实际情况来判断和选择膨胀装置。

作为一种优选，第一作业孔、第二作业孔、第三作业孔、第一基础孔和第二基础孔的孔径相等。避免了在施工过程中更换不同直径的膨胀装置和钻头，提高了开采的效率。显然，第一作业孔、第二作业孔、第三作业孔、第一基础孔和第二基础孔的孔径也可以不同。可以理解的是，本领域技术人员可以根据待开采的基体的硬度和开采对象的体积等来选择作业孔和基础孔的孔径。

需要说明的是，基础孔的间距越小，基础孔形成的自由面越大，越有利于开采石材；作业孔的间距越小，越有利于开采，且开采的石材越平整；作业孔距离第二自由面的距离越短，越有利于开采石材。本领域技术人员可以根据基体的硬度和开采对象的体积选择基础孔之间、作业孔之间以及作业孔和基础孔之间的间距。

作为一种优选，作业孔的深度大于等于膨胀装置的长度，基础孔的深度大于等于作业孔的深度。将基础孔的深度设置为大于作业孔的深度时，有利于石材的开采。

作为一种优选，第一组膨胀装置、第二组膨胀装置和第三组膨胀装置均包括膨胀壳体及设置于膨胀壳体内的膨胀管，并且膨胀壳体均为两瓣式结构。优选地，将两瓣式膨胀壳体的壳体分界面设置为平行于第二自由面。通过这样的设置，能够实现石材的定向胀裂，并且两瓣式膨胀壳体能够使膨胀压力更集中，胀裂效果好。因此为了提高开采石材矿的效率，在石材矿的开采中，所用到的膨胀壳体均为两瓣式膨胀壳体，并且膨胀壳体与作业孔的孔壁无角度充分接触。显然，膨胀壳体也可以为多于两瓣的多瓣式结构。可以理解的是，本领域技术人员可以根据开采对象和作业的实际情况选择合适的膨胀壳体。

需要说明的是，在膨胀装置与作业孔之间存在空隙的情况下，可以在膨胀装置与作业孔之间放置薄弧形金属垫片，以提高胀裂效果。

作为一种优选，孔内柱式液压裂石器的液压源可以为外接动力驱动的油压泵或者人工驱动的油压泵，并且/或者采用钻机形成第一基础孔、第二基础孔、第一作业孔、第二作业孔和/或第三作业孔。例如钻机可以是液压钻机、潜孔钻机或者气动凿岩机。在开采作业量较小或者没有外接动力的条件下，可以采用人工驱动的油压泵。在开采作业量较大或者施工时间紧迫时，可以采用外接动力驱动的油压泵。显然，外接动力驱动的油压泵比人工驱动的油压泵效率高，因此为了提高开采石材矿的效率，一种更为优选的方案为孔内柱式液压裂石器的液压源是外接动力驱动的油压泵。

通过上述描述可以看出，本发明的开采石材的方法主要包括：提供孔内柱式液压裂石器以及在待开采的基体上方的形成第一自由面，在第一自由面上形成与孔内柱式液压裂石器相关联的第一作业孔和第一基础孔，实现了采用裂石器对石材的开采作业。其中，第一基础孔主要用作石材矿胀裂过程中的自由“面”，为石材矿的胀裂提供移动和剥落空间。具体而言，通过孔内柱式液压裂石器、第一作业孔和第一基础孔的配合，可以在待开采的基体上形成设定形状的第一待移除石材。通过在待开采的基体上形成与第一自由面具有夹角的第二自由面，将第一待移除石材经第二自由面移出。通过孔内柱式液压裂石器、第二作业孔和第二基础孔的配合，可以在第一待移除石材移除的基础上，在待开采的基体上胀裂出第二待移除石材，在剩下的待开采基体上重复开采第二待移除石材的过程，直至待开采的基体的石材被开采完毕。通过自由面、作业孔和基础孔的设置，可以开采出更加规则和完整的石材，减少了开采过程中产生的污染、以及对石材、资源和周围环境的破坏，提高了开采石材的效率，降低了开采成本。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。