Способы добычи дорожно строительных материалов

Нерудные строительные материалы

Минералы природного происхождения, используемые в натуральном виде для целей строительства, но при этом не содержащие горючих веществ и металлов, носят название нерудных строительных материалов. Это, прежде всего: песок, щебень, гравий, гранит, известняк, глина. Также существуют и искусственные нерудные материалы, созданные на основе естественных минералов – бетон, керамзит, цемент.

Добыча открытым способом

Традиционным способом добычи этого вида полезных ископаемых является открытая выработка в карьерах и котлованах. Тщательно изучая условия залегания горных, осадочных, изверженных и метаморфических пород, определяют физические свойства будущего сырья для строительной индустрии. Именно они определяют геологическую структуру разрабатываемого месторождения: глубину и чередование слоёв, наличие грунтовых вод, объём вскрышных работ.

После планировки местности и принятия мер по отводу грунтовых вод, приступают непосредственно к вскрышным мероприятиям, заключающимся в снятии и удалении пустой породы в отвалы. Как правило, это наиболее трудоёмкая и затратная часть разработки месторождения, связанная подчас с взрывными работами, размыванием породы под воздействием сильного напора воды, использованием специальной землеройной техники.

С удалением поверхностного слоя, открывается доступ к нерудным материалам, разработка которых ведётся одним или несколькими уступами, высота их при этом определяется твёрдостью породы. Наиболее плотные породы взрывают, чтобы потом крупные глыбы опять же взрывать, а более мелкие – обрабатывать механическим способом. Рыхлые массивы разрабатывают экскаваторами, иногда применяя и гидромеханическое воздействие.

После чего полезные ископаемые доставляют на заводы автомобильным, железнодорожным или конвейерным видом транспорта. Где они подвергаются дальнейшей обработке.

Механическая обработка

Сортировка

Первоначальным этапом обработки нерудного сырья является сортировка. Благодаря ей добытые минералы очищаются от примесей и разделяются по крупности. В основу сортировки положены механическое, гидравлическое, пневматическое, электромагнитное воздействие, позволяющее за счёт разных физических свойств зёрен исходного материала производить распределение по фракциям.

Дробление

Для получения из горных пород песка и щебня нужных размеров применяется дробление. Четвертая часть расходов на производство нерудных строительных материалов затрачивается именно здесь. Для выполнения этой технологической операции используют конусные, молотковые, роторные, ударно-шнековые и щековые дробилки. В зависимости от плотности и фракций исходного сырья, процесс дробления может доходить до четырёх стадий.

Классификация

Процесс дальнейшего фракционирования зернистого материала находит воплощение в гидравлических или механических классификаторах, осуществляющих его разделение в зависимости от скорости падения составляющих элементов, находящихся внутри жидкости. Гидравлические классификаторы работают за счёт напора воды, а механические имеют в своём составе механизмы взмучивания и разгрузки, что позволяет и тем и другим производить по размерный отбор.

Промывка или сухая очистка

Для промывки нерудных материалов используются барабанные, вибрационные и корытные мойки. С её помощью избавляются от глины и пыли. Так как данный метод связан с большим расходом воды и трудностями последующего обезвоживания, то в последнее время стало актуальным применять сухую очистку. Путём выделения и отправления в отвал мелких зёрен, содержащих наибольшее количество примесей.

Распиловка, шлифовка, полировка, окантовка

Все эти способы (распиловка, шлифовка, полировка, окантовка) находят применение при разработке материалов высокой прочности и крупных габаритов (гранит, мрамор), а также при обработке уже готовых облицовочных плит, содержащих в своём составе нерудные минералы.

Высушивание и измельчение

Современная промышленность выпускает широкий ассортимент установок, предназначенных для сушки и измельчения сыпучих строительных материалов. Технологий, являющихся завершающей стадией в процессе получения песка, щебня, гравия, шлаков, искусственных материалов.

Хранение и транспортировка

Для перевозки сыпучих нерудных материалов используют автомобильный, водный и железнодорожный транспорт. Причём сам материал располагают, как правило, навалом, избегая перегрузки с целью недопущения потерь при транспортировке. Иногда применяют специальные прокладки или подкладки, также используют прочную тару, позволяющую производить погрузо-разгрузочные работы.

Хранение строительных материалов производится на складских площадках или в ангарах, обеспечивающих защиту от влаги и пыли, а также механических воздействий.

Применение в строительстве

Несомненными достоинствами нерудных материалов являются их распространённость в природе и возможность использования в начальном виде без обогащения и выделения какого-либо компонента. Именно благодаря своим свойствам, этот класс полезных ископаемых нашёл широкое применение во всех отраслях строительства, таких как:

• Прокладка автомобильных и железнодорожных магистралей.
• Возведение гидросооружений, мостов, защитных корпусов объектов повышенной опасности, сооружение аэродромов.
• Укладка фундаментов.
• Производство строительных смесей и материалов.
• Благоустройство территорий.
• Отделка зданий и сооружений.

Всегда и везде при строительстве любых объектов требуются песок, гравий, щебень, керамзит, цемент, бетон, кирпич и множество других изделий и материалов, в основе которых лежат нерудные минералы и элементы. Они прекрасно справляются с ролью несущих конструкций, служат в качестве гидроизоляции и утеплителей, обеспечивают многократный обмен воздуха в помещениях, а также предоставляют возможность декоративно-художественного оформления создаваемых объектов.

Месторождения в России и мире

Месторождения нерудных строительных материалов представлены в природе:

• Ангидридами и гипсами.
• Глиной.
• Карбонатами (мелом, доломитами, мергелями, туфами).
• Песками, песчаниками, песчано-гравийными смесями.
• Строительными камнями.

Территория России богата этими полезными ископаемыми:

• Песчано-гравийные месторождения присутствуют в Московской, Нижегородской, Ленинградской, Ульяновской, Самарской, Псковской, Ростовской областях. На территории Карелии, Татарстана и Чувашии. Имеются большие запасы в Красноярском крае, а также на Урале, в Иркутской области, Бурятии. На учёте находятся 1269 месторождений, из которых 600 – эксплуатируются.
• Легкоплавкие и тугоплавкие глины, а также бентониты распространены на Урале, в ряде северо-восточных областей европейской части России, а также на юге европейской части страны.
• Огромные запасы карбонатных ресурсов сосредоточены в Ростовской и Саратовской областях, на юге Карелии, в Кузбассе. Имеются месторождения на Урале, Алтае и в Саянах.
• Гипсовые залежи обнаружены в Архангельской, Псковской и Тульской областях, на Кавказе и в Иркутской области.
• В пределах нашего государства располагаются 1000 месторождений строительных камней. Это, прежде всего Карелия, а также в горные районы страны: Алтай, Урал, Саяны. Ещё: Забайкалье и Приморский край.

Если взглянуть на геологическую картину мира, то крупнейшими запасами строительных минералов обладают страны СНГ, США, Франция, Германия, Италия, Турция, Китай, Япония и Австралия.

Мировые запасы

Общемировые запасы нерудных материалов для строительства можно приблизительно оценить следующим образом:

• Песок. Самый распространённый в природе материал, ежегодное потребление которого оценивается в 100 млн. тонн. Миллионы карьеров (среднестатистический запас 24 тыс. т.), множество пустынь, залежи на дне водоёмов – позволяют с уверенностью утверждать, что его запасов хватит надолго. Причём он ещё и обладает возможностью восстановления.
• Глина и каолин – 20-25 млрд. тонн.
• Мировые запасы карбонатного сырья оценить достаточно трудно. Только на территории России его запасы оцениваются в 40 млрд. тонн, а страны СНГ располагают лишь 3,1 млрд. тонн.
• Гипс – 7,5 млрд. тонн.
• Строительный камень. При 0,4% мирового производства этого стройматериала, запасы его в России оцениваются в 20 млрд. м 3 .

Страны, добывающие нерудные материалы

Основными разработчиками нерудных материалов в мире являются:

• США – 25% мирового производства гравия и песка.
• Лидерами по добыче гипса являются Китай, Иран, Турция, США, Испания.
• Природный камень больше всего разрабатывают Китай, Индия и Италия.
• Значительными запасами и возможностью добычи мела располагают Франция, Великобритания, Германия, Дания.
• Крупнейшими экспортёрами каолина на мировом рынке выступают США, Бельгия, Великобритания, Бразилия, Украина.

Необходимо отметить, что эти данные весьма противоречивы, так как подчас фирмы-разработчики нерудных материалов, зарегистрированные в одной стране, производят добычу и разработку на территории других государств. В 2016 году крупнейшие компании производители строительных материалов представляли Францию, Ирландию, Японию, Германию и Швейцарию, это естественно не говорит о том, что на территории всех этих стран ведётся крупномасштабная разработка нерудных строительных материалов.

Источник

Способы добычи щебня

Один из самых распространенных способов добычи щебня – открытый карьерный. После проведения геологических исследований и обнаружения выхода пород на поверхность, к месту будущего карьера прокладываются технологические дороги, пригодные для передвижения специальной техники (самосвалов, карьерных экскаваторов, бурильных машин и бульдозеров, дробильных и сортировочных линий). Иногда, если залежи породы велики, вблизи карьера организуется прокладка одноколейной железной дороги для удобства транспортировки щебня. В месте предполагаемой добычи снимается плодородный слой почвы или глины, выкорчёвываются деревья и вырубается кустарник. Иногда для обнажения более чистого слоя горной породы, пласты взрывают.

После освобождения пластов чистой породы специальной бурильной машиной бурятся шурфы глубиной до 20 метров. Диаметр шурфа зависит от прочности породы, из которой будет делаться щебень.

Организация взрывных работ на карьерах по добычи щебня строго регламентирована. Организация, ведущая добычу, разрабатывает регламентирующий документ. На предприяти

и разрабатывается проект проведения взрыва, делаются соответствующие технические расчеты. Время и сроки производства взрывов утверждает руководитель. Необходимое количество взрывчатых материалов специалисты получают на складе по наряду-путевке. Доставка и заложение зарядов возможна, как ручным, так и механическим способом. Перед началом проведения взрывов определяются опасные зоны и там выставляются посты, для предотвращения попадания в зону взрыва людей и животных.

Подача сигналов к началу массового взрыва осуществляется в следующем порядке:

• Один продолжительный – предупредительный;
• Два продолжительных – боевой (производиться подрыв);
• Три коротких сигнала – отбой.

Альтернативой разработок методом взрыва, служит добыча щебня способом долбления, с помощью гидромолота, установленного, например, на экскаватор. Гранитные и базальтовые породы таким способом не разрабатываются, ввиду их повышенной прочности. С помощью гидромолота возможна разработка и последующее получение известнякового щебня.

Еще один крайне редкий способ добычи каменных материалов – это добыча со дня рек и водоемов. Как правило, таким способом добывается песок и речной гравий. В следствие такой добычи, нарушается экосистема водоема, что приводит к крайне печальным последствиям. Уровень воды в реке значительно снижается. Начинается эрозия почв в береговой зоне.

Источник

Природные строительные материалы. Способы добычи

Щебень, гравий, бутовый камень, валуны, песок и др. являются природными строительными материалами, которые получают путём механической обработки горных пород (естественные природные скопления минерального сырья с более-менее постоянным минеральным и химическим составом). Технологические и физико-механические свойства при этом сохраняются. Помимо природных строительных материалов из горных пород получают искусственные строительные материалы, например, стекло, цемент, керамика.

Уже говорилось о том, что ещё на ранних этапах развития человек использовал разные природные материалы, находившиеся как на поверхности земли, так и в её недрах. Человек развивался, потребности росли и повышались требования к качеству материалов, а, значит, появлялись более сложные способы обработки природного сырья. Самым известным таким примером служит «превращение» глины в камень путём обжига.

Каким образом происходит добыча природных материалов?

Добывают природный камень в основном открытым способом в карьерах – коренных (гранит, известняк, песчаник) или рыхлых (гравий, песок, глина) месторождениях. Реже добыча происходит подземным или подводным способом. Всё зависит от условий залегания пород. От этих же условий, а также от качества и географического положения различают промышленные карьеры и, так называемые, притрассовые. Первые действуют более 10 лет, обладают большим запасом сырья, с хорошим оснащением, не связаны с конкретными строительными объектами, вторые же, как правило, расположены недалеко от строительных объектов и действуют менее 10 лет. Себестоимость материалов притрассовых карьеров выше себестоимости материалов промышленных карьеров.

Сам процесс добычи может осуществляться различными способами:

• механическим. С помощью экскаватора добывают осадочные породы; лопатами и клиньями отделяют глыбы слоистых, столбчатых пород; распиловкой на блоки камнерезными машинами добывают слабые породы (например, ракушечник).
• буровзрывным. Разработка магматической породы после предварительного бурения скважин продолжается с помощью взрывчатых веществ. Таким способом можно получить большое количество бутового камня и щебня.
• распиливание. Применяется, в основном, для разработки твёрдых пород, таких как мрамор или гранит. Используются баровые машины или термогазоструйные аппараты (раздробление породы происходит под термическим воздействием горячей струи).

Добытые природные материалы подвергают либо дальнейшей обработке пневматическими инструментами и станками с целью получения требуемой фактуры: гладкой, грубой, рифленой, бугристой и т.д., либо дроблению в камнедробилках и камнекрошилках (получение щебня, каменной крошки, карьерного песка) с последующей промывкой или обогащением.

Источник