Способы добычи обработки природного камня

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: 2795 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

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 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