Добыча природного камня открытым способом

Основы технологии добычи и обработки природных каменных материалов

Природные каменные материалы получают путем механической обработки скальных горных пород. При этом разрушается монолитность исходного сырья и частично его структура. В основе классификации природных каменных материалов лежит технология их производства.
Весь комплекс работ по добыче каменных материалов называют горными работами. Разрабатываемые месторождения именуются карьерами, а выработанные пространства, образующиеся в процессе добычи ископаемых — карьерными выработками. Обычно при добыче полезных ископаемых попутно получают определенное количество непригодной для строительства так называемой пустой породы.

При выборе метода разработки учитывают местные условия, вид породы, глубину и характер ее залегания. Разработка горной породы в зависимости от условий залегания может быть открытая или подземная.
Добыча твердых массивных горных пород ведется буровзрывным способом, менее твердые слоистые и трещиноватые породы разрабатываются буроклиновым и удароклиновым способами. Мягкие породы распиливают на блоки правильной геометрической формы специальными камнерезными машинами непосредственно на месте залегания породы. Машины особенно эффективны при подземных выработках слабых и мягких пород, например ракушечника, известковых туфов и т.п. Более твердые породы (мраморы, граниты) распиливают на штучный камень, блоки и плиты пилами со стальными дисками, армированными пластинками твердых сплавов или с абразивными порошками.

При этом образуется большое количество отходов от камнепиления. Утилизация и целесообразное их использование в промышленности и архитектурно-строительной практике — важная народнохозяйственная проблема.
Добычу рыхлых горных пород (песка, гравия) осуществляют открытым способом с помощью экскаваторов или гидромеханическим, при котором вода, подаваемая гидромонитором под большим давлением, разрыхляет грунт. Затем, после размыва, из пульпы выделяют готовую продукцию. Гравий со дна озер и прибрежной части морей добывают плавучими механизмами — драгами и землечерпалками.
Возможность выбора каменной породы и массового ее использования в строительстве зависит от уровня механизации современных процессов добычи и обработки природного камня. Так, механизированная добыча с помощью камнерезных машин возможна преимущественно для пород средней твердости и мягких. Поэтому в архитектуре зданий, возведенных в последние десятилетия, наблюдается преобладание травертинов, туфов, известняков и мраморов. Породы же твердого камня, добыча и обработка которых весьма трудоемка, используются ограниченно.
Природный камень, доставленный с карьеров, подвергается дальнейшей обработке, распиливанию и отделке для получения различных видов поверхности: грубой или сравнительно гладкой, в частности с применением шлифования и полирования. Для обработки используют пневматические инструменты и станки, с помощью которых получают необходимую фактуру: бугристую, рифленую, бороздчатую и др.
Для по лучения щебня, каменной крошки, дробленого песка породы после их добычи подвергают дроблению и измельчению в камнедробилках с последующими операциями по фракционированию, обогащению, промыванию и т.д. Для получения крупно-, средне- и мелкозернистых минеральных материалов используют отходы, получаемые на карьерах или на камнедробильных заводах и установках. Особенно ценными отходами являются побочные продукты при распиловке и разделке при-родного декоративного камня (мрамора, гранита, кварцита). При смешивании с цементом из них вырабатывают крупные блоки, декоративные плиты и пр.
По виду обработки природные каменные материалы делят на следующие основные виды: грубообработанные (бутовый и валунный камень, щебень, гравий и песок); штучный камень и блоки правильной формы (для кладки стен и пр.); плиты с различно обработанной поверхностью (облицовочные для стен, пола и др.); профилированные детали (ступени, подоконники, пояски, наличники, капители колонн и т.п.); изделия для дорожного строительства (бортовой камень, брусчатка, шашка для мощения). По способу изготовления природные каменные материалы и изделия делятся на пиленые (стеновые камни и блоки, облицовочные плиты, плиты для пола и для мощения внутрених двориков) и колотые (бортовые камни, камни тесаные, брусчатка, шашка для мощения). Используя ударную и абразивную обработку, природному камню придают ту или иную фактуру.

Современные способы фактурной обработки естественного декоративно го камня позволяют наиболее полно раскрыть его богатейшие архитектурно-художественные возможности. В зависимости от способа обработки лицевой поверхности каменных материалов их фактуры делят на ударные, абразивные и термообработанные. Ударные фактуры, получаемые обработкой поверхности механизированными, реже ручными, ударными инструментами, различают по характеру обработки и высоте рельефа: скальная (или фактура скалы) — более 50 мм, бугристая — более 5 мм, рифленая и бороздчатая — 1-3 мм, точечная — 0,5-2 мм.
Абразивные (гладкие) фактуры получают механизированным способом — распиловкой, фрезерованием и истиранием поверхности с применением абразивных материалов (шлифованием и полированием). Матовая гладкая поверхность может быть получена обработкой камня ультразвуком в водной среде. Шероховатую термообработанную (огневую) фактуру получают с помощью специальных термоинструментов.

Источник

ДОБЫЧА И ОБРАБОТКА ПРИРОДНОГО КАМНЯ

Добыча природного камня осуществляется в коренных (грани­ты, песчаники, известняки и др.) или рыхлых (гравий, пески, глины) месторождениях, называемых карьерами. В зависимости от условий залегания, качества и запасов горных пород, географического поло­жения различают: промышленные карьеры с большими запасами качественного природного сырья с годовой производительностью более 100 000 м 3 и сроком действия более 10 лет, не связанные со строительными объектами и хорошо оснащенные оборудованием и подъездными путями; притрассовые местного значения карьеры, расположенные в районе строительства объектов со сроком дейст­вия менее 10 лет и имеющие более высокую себестоимость продук­ции по сравнению с промышленными карьерами.

Разработка пород может производиться открытым способом, в карьерах, реже подземным (например, разработка органогенных из­вестняков в штольнях) или подводным, при неглубоком залегании пород от поверхности воды в реке, озере. Для открытой разработки наиболее удобны горизонтально или полого залегающие пласты по­род, которые могут находиться выше или ниже дневной поверхности или быть на одном уровне с нею. Экономичной считается разработка выходов пород (обнажении) на склонах с небольшим объемом вскрышных работ, сравнительно легким перемещением добытой по­роды вниз по склону и отсутствием необходимости отвода атмосфер­ных и грунтовых вод от фронта работ. При разработке пород учиты­вают также их прочность и трещиноватость, на основании которых определяют способ отделения породы от массива. Например, механи­ческим способом (экскаваторами) разрабатывают осадочные поро­ды, разбитые трещинами на небольшие отдельности; отделение глыб слоистых, трещиноватых, столбчатых пород производится также клиньями, механическими лопатами; слабые мягкие породы (раку­шечники, известковые туфы) добывают путем распиловки их толщ камнерезными машинами на блоки определенных размеров и формы. Массивные магматические породы разрабатываются с применением взрывчатых веществ с предварительным пробуриванием скважин (шпуров, бурок) по рядам с последующим заложением в них взрывча­тых веществ и тщательной заделкой каждой скважины. Буровзрыв­ным способом можно получать монолиты больших размеров, а так­же рваный камень (бут) и щебень в массовом количестве.

Используются способы распиливания твердых пород (гранитов, мраморов и др.) с помощью механических дисковых пил, армирован­ных пластинками твердых сплавов или абразивными порошками. Вместо дисковых пил применяют буровые машины с цепными пилами, снабженными алмазными или победитовыми[29] режущими насадками, а для отделения блоков пород от массива применяют машины с канатными пилами, в которых в качестве абразива используют квар­цевый песок с водой. Вода при этом способствует образованию в мас­сиве микротрещин по принципу «клина». В последние годы находит применение термогазоструйный аппарат для разработки массивов кварцсодержащих пород типа гранитов в виде блоков и других штуч­ных изделий. Работа аппарата основана на термическом воздействии горячей струи (свыше 2500°С) на породу, которая получается при сгорании керосина в кислороде и выбрасывается из сопла камеры. При такой высокой температуре возникают огромные внутренние на­пряжения, вызывающие резкие структурные деформации, сопровож­даемые механическим раздроблением породы.

Природный камень, доставленный из карьеров, подвергается да­льнейшей обработке, распиливанию и отделке для получения раз­личных видов поверхности: грубой или сравнительно гладкой, в ча­стности с применением шлифования и полирования. Для обработки используют пневматические инструменты и станки, с помощью ко­торых получают необходимую фактуру (вид поверхности): бугри­стую, рифленую, бороздчатую и др. (рис. 8.8).

Рис. 8.8. Виды фактуры камня:

1 — скала; 2 — рифленая; 3 — бороздчатая; 4 — бугристая; 5 — точечная; 6 — грубошлифованная

Для получения щебня, каменной крошки, дробленого песка и минерального порошка породы после их добычи из месторождений подвергают дроблению и измельчению в камнедробилках, камнекрошилках с последующими операциями по фракционированию, обогащению, промыванию и пр. Для получения крупно-, средне- и мелкозернистых минеральных материалов используют отходы, получаемые в карьерах или на камнедробильных заводах и установ­ках. Особенно ценными отходами являются побочные продукты при распиловке и разделке природного декоративного камня (мра­моров, гранита, кварцита и др.); добавляя цементы, из них выраба­тывают крупные блоки, декоративные плиты и пр.

Дата добавления: 2015-09-18 ; просмотров: 2794 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Натуральный камень в дизайне: добыча и обработка

Часто нас окружают привычные предметы, которыми мы пользуемся, не задумываясь о том, откуда они появились и как сделаны. Знаете ли вы, какой путь проходит натуральный камень, прежде чем стать прочной и красивой столешницей на кухне?

Камень обладает магией. Я не о том, что есть талисманы, влияющие на судьбу человека, и прочие магические кристаллы — оккультизм не мой профиль. Я хочу сказать о почти таинственном свойстве натурального камня притягивать тех, кто с ним так или иначе близко соприкоснулся.

В компаниях, занимающихся добычей, продажей или изготовлением предметов из камня, по моим наблюдениям, практически нет текучки кадров. Точнее, она есть: мастера уходят, но обычно они устраиваются на работу в другую камнеобрабатывающую контору — так и ходят по кругу. Те, кто своими руками обрабатывает камень, начинают относиться к нему по-особому. Я слышала, как они говорят фразы типа: «Не люблю работать с гранитом — он твёрдый и холодный, другое дело мрамор — под рукой мягкий такой, податливый».

А ещё очень трогательно, когда мужики, не слишком обременённые филологическим образованием, очень поэтично описывают красоту рисунка жилок и помнят, как выглядела плита мрамора, купленная для какого-то камина на объект, который завершён лет десять назад. В общем, камень — как наркотик: попробовав, становишься зависимым, можно перестать употреблять, но полностью вылечиться невозможно.

Конечно, владельцу квартиры или дома, отделанных натуральным камнем, совсем не обязательно знать, откуда берётся этот материал. Но люди по натуре любознательны, и получив подобную информацию, почему-то больше начинают ценить то, чем владеют. Видимо, на них тоже начинает действовать каменная магия.

Натуральный камень: от карьера до детали интерьера

На Земле природный камень встречается почти повсеместно, однако не все запасы имеют коммерческое значение. Стоимость различных видов камня — от нескольких десятков до сотен тысяч рублей за квадратный метр. Цена зависит от сорта, качества, внешнего вида и объёмов мировых залежей минерала.

Сегодня камнедобыча — вполне механизированное производство. Но в строительстве этот материал люди используют издревле, и ещё совсем недавно большинство операций производилось вручную. Это был поистине труд, достойный титанов: к примеру, каждый блок в пирамиде Хеопса весит 2,5 тонны, а общий вес сооружения, по подсчётам учёных, составляет 6,25 млн тонн.

Вот таким способом блоки распиливались всего сто лет назад:

Камень добывают преимущественно открытым способом, вскрывая карьер. Иногда работа ведётся в штольнях или под водой.

Большинство машин, использующихся в карьерах и на обрабатывающих заводах, имеют прямо-таки устрашающий внешний вид. Оно и понятно: камень — материал твёрдый и тяжёлый.

На фото — агрегат для добычи мраморных блоков. Эта машина отделяет их от массива в толще породы. Затем полученные блоки распиливают на плиты (слэбы), одну из сторон полируют или подвергают иным способам обработки (лощению, бучардированию, искусственному старению), и в таком виде материал поступает в продажу.

Нарезают блоки, преимущественно, при добыче мрамора. Взрывной способ для него не подходит — в материале появляются микротрещины. Гранитные блоки чаще выкалывают из массива, предварительно делая глубокие отверстия (шпуры) по периметру. Затем в них закладывается взрывчатка, и при взрыве блок откалывается. На фото гранитных слэбов ниже видны следы от шпуров по кромкам плит. В дотехнологическую эпоху в такие отверстия вместо взрывчатки забивали клинья. Методом взрыва добывают и бутовый камень, и щебень.

На современном камнеобрабатывающем производстве чаще всего используются слэбы (слябы). Их стандартная толщина — 20 и 30 мм, бывают и более массивные плиты, они называются толстомерами. А если толщина превышает 100 мм, заготовки именуются блоками. Вес каждой такой плиты, как на фото, достигает полутонны.

Чем действительно обусловлены такие стандарты в толщине мне не известно, но, как дизайнер, могу сказать, что 30 мм — наиболее пропорциональный размер для изготовления большинства изделий. Торец ступеней, подоконников или столешниц выглядит в меру массивным, а там, где его не видно (например, на подступенках, при облицовке стен или полов), используют слэбы 20 мм толщины для экономии и уменьшения веса конструкции.

Современные виды алмазной обработки позволяют получать плиты более тонкие — 10-12 мм. Такие материалы идут на изготовление модульной плитки из натурального камня. Размеры блоков-заготовок делают с учётом того, для каких строительных надобностей они заготавливаются.

Каменные блоки, вырезанные в карьере, имеют разные размеры. Те, которые предназначены для изготовления крупноформатных плит, — около трёх метров в длину, двух в высоту и полутораметровой толщины. Блоки распиливают на плиты заданных размеров на станках различной конструкции — мостовых, штрипсовых, канатных. Многоштрипсовые станки (такие, как показан на фото выше), позволяют пилить блок одновременно на несколько плит.

Так вкратце выглядит путь от добычи натурального камня до изготовления деталей отделки и декоративных предметов.

Изготовление предметов интерьера и виды обработки камня

Слэбы являются полуфабрикатом для изготовления изделий из природного камня. Они распиливаются на детали, из которых делают декоративные элементы интерьера или изделия, например, камины.

Большинство современных продуктов из камня изготавливают из плоских заготовок, нарезанных из слэбов, толщиной 20 и 30 мм. Края деталей фасонно обрабатываются (фрезеруются), в зависимости от требуемого дизайна, а затем, при необходимости, склеиваются, чтобы набралась необходимая толщина.

Кроме фасонного края, ещё один декоративный способ обработки камня — резьба. Изделия могут украшать рельефы или круглая скульптура. Сегодня резные детали изготавливают не только традиционным способом — вручную, но и при помощи современного камнерезного оборудования.

Обрабатывающие станки типа «Water Jet» режут камень струёй воды с абразивным порошком под большим давлением по заданной компьютерной программе. Эти машины могут делать как рельефные панно, так и объёмные детали.

Современные станки позволяют изготавливать каменные изделия очень сложных форм, но используется и ручная работа, которая обходится значительно дороже. Кроме резки, фрезерования и резьбы — объёмных способов обработки камня, применяют и различные виды отделки поверхности, которые выявляют природную красоту рисунка и текстуры и придают дополнительные декоративные и технические качества.

Обработка поверхности натурального камня

В зависимости от архитектурных и дизайнерских задач, поверхность натурального камня обрабатывают по-разному. Способ зависит и от вида камня: так, к примеру, оникс только полируют. Типы обработки камня регламентируются ГОСТ 9480-89.

Полировка наиболее хорошо вскрывает рисунок и цвет камня, придаёт поверхности зеркальный глянец с чёткими отражениями предметов. Процесс полирования заключается в обработке камня инструментами с порошковым абразивным напылением.

Насадки последовательно меняются от крупного зерна к мелкому, в конце используются круги из войлока и шерсти. Полировать можно камень с большой плотностью — гранит, мрамор, кварцит, оникс, травертин с замастикованными (заполненными мастикой) кавернами. Полированный камень используют как для внутренних, так и для наружных работ.

Лощение. Этот вид обработки так же хорошо открывает рисунок камня, но поверхность не глянцевая. Лощение — это промежуточный этап полировки: обработка заканчивается при достижении гладкой поверхности, но не доводится до состояния глянца. Лощёный камень предпочтительнее использовать для отделки пола: на полированном напольном покрытии из мрамора довольно скоро проявляются «дорожки» в местах наиболее активной ходьбы. Лощёными могут быть любые виды камня — и твёрдые, плотные, и известняки — туфы, песчаник, сланец.

Шлифованная поверхность имеет равномерный рельеф в пределах 0,5 мм. Шлифование тоже промежуточный этап при получении полировки. Чаще всего используется для напольных покрытий на улице: крылец, террас, площадок.

Бучардирование и термообработка поверхности.Обе операции снимают полировку с поверхности камня, делая её шероховатой. Для бучардирования применяется специальный ударно-вращательный инструмент с зубчатой насадкой — бучардой. При обработке поверхности выступами бучарды выбиваются более мягкие частицы камня.

Подвергнуть такой обработке можно всю поверхность, или сделать шероховатыми только отдельные участки, например, полосу вдоль ступени, в месте основной нагрузки при ходьбе. Можно с использованием трафаретов нанести рисунок.

При термообработке (отжиге) поверхность нагревают специальной горелкой. Температура может достигать +2500 градусов Цельсия. Более мягкие частицы камня выгорают, поверхность становится шершавой. Результат термообработки подобен бучардированию, только из под бучарды получается более сглаженный рельеф, а термообработанная поверхность остренькая, похожая на абразивную шкурку. Бучардирование и термообработка применяется для обработки гранита.

Браширование — операция, аналогичная бучардированию, только вместо ударного действия бучарды используют щётки. Брашировать можно не только гранит, но и мрамор, песчаник, сланец.

Пескоструйная обработка. Поверхность камня можно сделать шершавой и с помощью пескоструя: обработать абразивным порошком в струе воздуха, подаваемого под большим давлением. Так очищают от ржавчины металлические детали, чистят каменные набережные или наносят матовое изображение на стекло, зеркало или камень. Принцип один, только мощность компрессора, естественно, разная. Пескоструйную обработку используют для нанесения рисунка по трафарету в декоративных целях и для уменьшения скольжения.

Травление — обработка мрамора кислотами. Кислота «съедает» более мягкие части камня, создавая микро-рельф на поверхности.

Акваобработка. Мрамор обрабатывают струёй воды под большим давлением. Результат подобен действию кислоты, но рельеф более сглаженный. Этот способ применяют для создания поверхности «антик» — имитации естественного старения.

Колотая фактура — стилизация под дикую, рваную поверхность.

В дизайне интерьеров и экстерьеров с использованием натурального камня широко используются все виды обработки и их комбинации.

Радиоактивность натурального камня

Один из вопросов, волнующих тех, кто планирует отделку своего жилища натуральным камнем, это его радиоактивность. Действительно, как природный материал, горные породы могут быть радиоактивными. Излучают радиацию минералы, которые содержат такие элементы как лантан, церий и другие подобные им редкоземельные элементы или их изотопы.

К этим минералам относятся магматические горные породы, но не все, а только кислые, то есть граниты — не в коммерческом понимании, а в геологическом. Что это значит, можно прочитать в статье «Добавьте немного камня». Другие горные породы, не содержащие кварца или кремнезёма — мраморы, известняки, песчаники, кварциты, а так же основные породы магматического происхождения радиоактивностью не отличаются.

Кроме того, не все истинные граниты «фонят» так, чтобы это имело значение для безопасности человека. В России существуют нормы радиоактивной безопасности населения, согласно которым эти материалы делятся на три группы:

• класс «А» — материалы могут использоваться в жилых и общественных зданиях;
• класс «В» — материалы из натурального гранита, которые можно использовать при строительстве дорог в пределах населённых пунктов, отделки набережных, станций метро;
• класс «С» — натуральный камень, который разрешено использовать только при строительстве дорог вне населённых пунктов.

Такого разделения придерживаются и международные стандарты. В компаниях, которые торгуют природным камнем и изделиями из него, продают только граниты класса «А», о чём у продающих компаний имеются все необходимые сертификаты — при разработке нового месторождения в обязательном порядке проводятся измерения радиоактивности, и результаты заносятся в паспорт месторождения.

Граниты класса «А» имеют излучение 0,02-0,05 микрозиверта в час, что соответствует нормальному наземному излучению. По официальным данным безопасной нормой является излучение в 0,2-0,24 микрозиверта в час. Так что оснований для волнений нет.

Современные бытовые приборы, окружающие нас в привычной жизни, излучают гораздо сильнее, поэтому нет поводов отказываться от того, чтобы отделать полы, стены, лестницы или кухонную столешницу вечностью, воплощённой в натуральном камне.

Источник