Способ получения природного каменного материала

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 природных каменных материалов

Производство каменных материалов и изделий включает добычу горной породы и ее обработку.

Добыча камня. В тех случаях, когда горные породы залегают неглубоко или выходят на поверхность земли, добыча их ведется открытым способом в карьерах. Горные породы, залегающие на большой глубине, добывают подземным способом в каменоломнях или шахтах.

Плотные горные породы, предназначенные для получения щебня или бутового камня, обычно разрабатывают взрывным способом, однако для получения из горной породы плит и блоков больших размеров взрывной способ не применяют, так как в породе могут образовываться трещины. Отдельные блоки выпиливают или выламывают из массива камнерезными и врубовыми машинами, а также специальным инструментом.

Легкообрабатываемые горные породы, например туф и известняк-ракушечник, добывают механизированным способом при помощи камнерезных машин, режущими элементами которых являются горизонтальные и вертикальные дисковые пилы со вставными резцами. Камнерезную машину устанавливают на тележке, которая передвигается по рельсовому пути вдоль забоя. При помощи дисковых плит, располагаемых в трех взаимноперпендикулярных плоскостях, камнерезной машиной из массива выпиливают блоки определенных размеров и правильной геометрической формы. На открытых разработках хорошо служит камнерезная машина конструкции Галанина. Существуют также камнерезные машины, выпиливающие крупные блоки, которые затем другими машинами разрезают на плиты.

Рыхлые горные породы (песок, гравий, глину) добывают открытым способом, применяя одно- и многоковшовые экскаваторы и другие машины.

Обработка камня. Отделенные от горного массива камни крупных размеров подвергают обработке, в результате которой камню придают заданные форму и размеры, а лицевой его поверхности — необходимую фактуру. Камень, как правило, обрабатывают механизированным способом на камнеобрабатывающих заводах. Особой трудоемкостью и сложностью отличается обработка облицовочного камня, которая включает следующие основные операции: распиливание каменных блоков на плиты и бруски требуемой толщины, обрезку плит и брусков по заданным размерам, профилирование и фактурную отделку. Для обработки камня используют стационарные станки различной конструкции, а также портативный пневматический инструмент. Этим инструментом на строительных площадках пришлифовывают детали при выполнении облицовочных работ.

Дата добавления: 2016-02-16 ; просмотров: 3497 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Добыча природного камня – все технологии

Добыча природного камня во многом схожа с подготовкой, осадой и взятием крепости. Сначала – разведка, внешний осмотр, выяснение толщины стен и внутреннего устройства. Затем подготовка к штурму – выбор наилучшего способа проникновения – разрушение стен или устройство подкопа с выпиливанием части стены. И наконец сам штурм – быстрый и беспощадный, когда разрушается все начиная со стен и заканчивая внутренними сооружениями или долгий и аккуратный, с длительной осадой и проникновением через подкоп, что позволяет сохранить крепость.

Так происходит и с камнем. Гранитный карьер изучается на предмет внутреннего содержания – определяются его границы, характер залегания породы, толщина пласта, свойства камня. На основании этих данных выбирают способ добычи – грубый и разрушающий или более долгий, но аккуратный позволяющий сохранить целостность внутренней структуры камня.

Выбор способа или технологии добычи определяется характером горной породы – одни хороши для твердых и прочных метаморфических (гранит, мрамор, лабрадорит, габбро) другие для мягких осадочных (известняк, туф, травертин). Важно также целевое назначение продукции карьера – будет это производство качественных товарных блоков камня или простейшие бут, щебень и брусчатка из гранита.

Буровзрывной способ

Со времен изобретения черного пороха, а затем и бризантной взрывчатки этот способ используется как для добычи камня, так и рудных полезных ископаемых. Простота его использования, невысокая стоимость расходных материалов обеспечили ему широкое распространение.

В основе применения лежит свойство взрывчатых веществ создавать избыточное давление газов при сгорании в небольшом объеме. Для разрушения монолита или отделения каменного блока в нем с заданным шагом высверливают ряд отверстий, в которые закладывают взрывчатку. После подрыва зарядов под воздействием высокого давления происходит разрушение связей с монолитным массивом.

Способ применяют для добычи сырья, из которого производят щебень различных марок.

Буроклиновой метод

Эта технология добычи является развитием еще более древнего чем взрывной способа извлечения каменных блоков. На смену использовавшимся в древности деревянным клиньям и молоткам пришли современные гидравлические клинья. Специальная установка под высоким давлением подает жидкость в гидроклинья, размещенные подготовленных шпурах (отверстиях в камне). Под воздействием расширяющего усилия клиньев происходит отделение выделенного шпурами блока.

Постепенное нарастание давления и отсутствие детонации позволяют получать блоки гранитные и мраморные для производства качественной продукции из камня.

Щадящий взрыв (газогенератор давления шпуровой)

К способам отделения каменных блоков от монолитного массива с помощью высокого давления следует отнести и использование шпурового газового генератора (ГДШ). В основе конструкции – использование давления газов, образующихся в результате сгорания заключенного в специальный картридж пиротехнического состава. Высокая скорость сгорания состава недостаточна для детонации, а значит не приводит к появлению трещин в извлекаемом блоке. Размещение картриджей осуществляется в подготовленных шпурах заданного размера, а поджиг — дистанционным электрическим или механическим устройством.

Метод тихого взрыва (неразрушающие вещества)

Еще один способ добычи сравнимый по мощности со взрывной технологией – использование неразрушающих средств, которые не относятся к взрывчатым веществам. Их действие основано на объемном расширении веществ, образующих при смешивании с водой пастообразную массу, которая заливается в заранее размеченные отверстия на линии откола блока. Давление, создаваемое расширяющейся при застывании смесью, достигает 40-50 Мпа, что вполне достаточно для откалывания блока от монолита.

В зависимости от размеров извлекаемого блока требуется подбор количества шпуров, их диаметра, глубины и соответствующего объема смеси.

Машинная резка камня (камнерез)

Высокотехнологичный способ извлечения каменных блоков из массива горных пород. Используемые для добычи камнерезные машины подразделяются в соответствии с предназначением на машины для вырезки блоков большого размера и мелких блоков, а также по характеру обрабатываемого уступа – на низкоуступные и высокоуступные. Основной рабочий инструмент – дисковые пилы большого диаметра с победитовыми или алмазными дисками, цепные пилы. Основное производственное назначение – добыча стенового и облицовочного камня различных размеров.

Алмазное пиление

Современный высокоточный способ извлечения блоков твердых пород основанный на использовании специализированных канатов на основе гальванизированной стали с алмазными втулками. Гибкость такому канату придает использование резиновых вставок в местах соединений. Канатные машины с одним или несколькими канатами применяют для добычи особо прочных и твердых пород. Блоки габбро или гранита добытые с их помощью находят применение при производстве такой высококачественной продукции как плиты мощения из габбро, подоконники, столешницы, фасадные плиты из гранита, ритуальные изделия и многие другие.

Источник

§ 1. Обработка природных каменных материалов

Природные каменные материалы и изделия получают из горных пород путем механической обработки (дробления, распиливания, раскалывания и т. п.), после которой почти полностью сохраняется структура и свойства исходной породы.

По виду обработки природные каменные материалы можно разделить на следующие основные виды: грубообработанные каменные материалы (бутовый камень, валунный камень, щебень, гравий и песок); изделия и профилированные детали из природного камня; штучный камень и блоки правильной формы (для кладки стен и др.); плиты с различно обработанной поверхностью (облицовочные для стен, чистого 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 можно разделить на: пиленые (стеновые камни и блоки, облицовочные плиты и плиты для пола) и колотые (бортовые камни, камни тесаные, брусчатки, шашка для мощения и др.).

Используя ударную и абразивную обработку, природному камню придают ту или иную фактуру — различный характер поверхности.

Ударная обработка заключается в окалывании поверхности камня с помощью камнетесного инструмента со сменными наконечниками: для тески пользуются широким долотом — скарпелью, скалывание неровностей производят спицей — остроконечным долотом, для чистой обработки лицевой поверхности применяют бучарду со средней или мелкой насечкой.

Рис. 30. Виды фактур камня: а — бугристая фактура скалы; б — рифленая; в — бороздчатая; г — точечная

Ударная обработка дает возможность получить следующие фактуры (рис. 30): фактуру скалы с буграми и впадинами, как при естественном расколе породы; рифленую с правильным чередованием гребней и впадин глубиной до 2 мм; бороздчатую — с параллельными прерывистыми бороздками глубиной 0,5 — 1 мм; точечную — шероховатую с точечными углублениями 0,5 — 2 мм.

Абразивная обработка включает распиливание, фрезерование, шлифовку и полировку.

Выпиливание штучных стеновых камней и блоков из пористых пород производят камнерезными машинами. Режущими элементами машин являются дисковые пилы. Быстровращающиеся стальные диски имеют на ободе резцы, армированные твердыми сплавами или алмазами.

Распиливание блоков из мрамора, известняка и других пород ведут при помощи рамных пил, армированных твердосплавными вставками или снабженных алмазными резцами. Алмазные резцы увеличивают скорость резания в 5 — 10 раз и снижают расход электроэнергии в 2 — 2,5 раза по сравнению с резцами карборундовыми или из твердых сплавов. Кроме того, алмазные резцы позволяют значительно увеличить выход готовой продукции. Ширина пропила сокращается примерно в 3 раза, а расход сырья — на 12 — 18%. Алмазными резцами можно изготовлять тонкие плиты толщиной всего 5 — 10 мм, поэтому из 1 м3 камня получают 40 — 45 м2 плит, что обусловливает их низкую себестоимость. К тому же обеспечивается высокая чистота поверхности резания.

Для получения профилированных.изделий (ступеней, поясков, карнизов и т. п.) на камнеобрабатывающих заводах применяют камнефрезерные и универсальные профилирующие машины.

Шлифовку и полировку производят на шлифовально-полировальных станках с вращающимися дисками, которые перемещают по поверхности изделия. Шлифуют с применением зернового абразива: корунда, карборунда или мелких пылевидных алмазов, применение которых, как и при распиливании, увеличивает производительность оборудования. После шлифовки камень имеет гладкую матовую поверхность.

Полировка осуществляется войлочными полировальными дисками с использованием мастик и тонких полирующих порошков из окислов металлов (хрома, олова, железа и др.) или азотнокислого олова. После полировки поверхность плотного камня становится зеркально гладкой.

Абразивная обработка дает фактуры: пиленую — с тонкими штрихами и бороздками глубиной до 2 мм; шлифованную — равномерно шероховатую с глубиной рельефа до 0,5 мм; лощеную — гладкую бархатисто-матовую с выявленным рисунком камня, зеркальную — гладкую с зеркальным блеском.

Для обработки некоторых видов горных пород применяют термический метод, основанный на воздействии струи газа с высокой температурой. Она достигается сжиганием бензина в воздушной струе. При обработке бензовоздушными термоотбойниками камень нагревается неравномерно и возникающие термические напряжения вызывают скалывание верхнего слоя. В некоторых случаях с помощью термической обработки оплавляется поверхностный слой камня, что позволяет получить своеобразную «глазурованную» фактуру и изменить естественный цвет породы.

Источник