Добыча и обработка природного камня кратко
Обновлено: 04.07.2024
Методы добычи и обработки природного камня зависят от вида конечной продукции (щебень, облицовочные плиты, стеновые камни и т. п.) и свойств породы (в основном от ее твердости).
В камнеобрабатывающей промышленности принята следующая классификация горных пород: – твердые — породы, в состав которых входят минералы с твердостью 6…7 (кварцит, гранит, габбро, лабрадорит и т. п.); – средние — минералы этих пород имеют твердость не выше 5 (мрамор, плотные известняки, доломиты, некоторые виды туфа и т. п.); – мягкие — сравнительно небольшая группа пород с твердостью 2…3 (гипс, ангидрит, известняк ракушечник, высокопористые туфы и т. п.).
Щебень и бутовый камень получают, разрабатывая горные породы взрывным методом. Образовавшиеся после взрыва обломки породы дробят до нужного размера и рассеивают по фракциям. Недопустимо производить разработку камня взрывным методом в карьере, где происходит добыча камня для последующего получения облицовочных изделий, так как в этом случае камень делается трещиноватым и непригодным для распиловки.
Отделочные и стеновые изделия получают из камня, добываемого различными механизированными методами, не нарушающими структуру породы. Выбор конкретного метода добычи зависит главным образом от твердости разрабатываемой породы.
Средние и мягкие породы добывают в карьерах с помощью камнерезных машин, снабженных твердосплавными дисковыми, цепными или канатными пилами.
Вырезку мелкоштучных блоков из таких пород производят поточным методом. В этом случае по рельсовому пути, проложенному в карьере, движутся три дисковые камнерезные машины, производящие горизонтальные и вертикальные пропилы и пропилы, отделяющие камень от основного массива породы (см. рис. 4.3).
Дисковые пилы позволяют получить камни размером не более 35 % от диаметра диска, т. е. не более 50…70 см. Блоки большого размера целесообразно выпиливать машинами с рабочим органом в виде фрезы. Представленная на рис. 4.4 машина СМ-177 позволяет делать разрезы глубиной до 70 % от диаметра фрезы, что для стандартных фрез составляет около 1 м.
Кроме машин с дисковыми режущими органами применяют машины с цепными пилами, глубина пропила у которых достигает 1.5…2 м.
Для вырезки блоков из пород средней твердости могут применяться дисковые и цепные пилы, снабженные алмазными режущими насадками.
Производительность таких машин в породах средней твердости в 4…5 раз выше (5… 10 м /ч), чем на твердосплавном инструменте (1 …2 м /ч). Для мягких пород применение алмазного инструмента неэффективно.
В случае, если необходимо добыть блок камня большого размера (2… 10 м), используют установки с канатными пилами (рис. 4.5). Режущим инструментом в таком случае служит стальной канат диаметром 4. ..6 мм. Канат соединен в виде кольца и приводится в движение двигательной установкой. Для установки каната в рабочее положение необходимо предварительно пробуривать в массиве камня отверстия.
Рис. 4. 4. Машина с кольцевыми фрезами для выпиливания крупных блоков из пород средней твердости:
1 — рельсовый путь; 2 — фреза; 3 — каменные блоки
Твердые породы обычно разрабатывают, отделяя сначала крупный монолит. Затем его делят на блоки, из которых на камнеобрабатыва-ющем заводе получают требуемые изделия. Отделение монолита может осуществляться несколькими способами: буроклиновым, строчечным бурением и канатными пилами с алмазными насадками.
Рис. 4.5. Схема выпиливания монолитов (крупных блоков) из массива с помощью алмазно-канатной установки с предварительным бурением стыкующихся скважин: а — выполнение вертикального пропила; б — то же, горизонтального; 1 — алмазно-канатная установка; 2 — канат, армированный алмазными втулками; 3 — пропиленная часть массива; 4 — скважины; J — непропиленная часть массива
В старину для этой цели применяли силу замерзающей воды или набухающей древесины. Этот метод базируется на крайне низкой прочности камня при растяжении.
Добытые в карьере блоки перевозят на камнеобрабатывающий завод, где производится их распиловка на плиты или изготовление из них фасонных изделий.
Распиловка — трудоемкая операция. Для этого применяют чаще всего рамные пилы с гладкими полотнами-штрипсами, под которые подсыпается абразивный порошок (для твердых пород — чугунная дробь, для средних — кварцевый песок). Такие распиловочные станки благодаря большому числу штрипс могут одновременно распиливать до 10…20 плит. Поэтому, несмотря на малую скорость пиления, у штрипсовых станков достаточно высокая производительность. Недостаток такой распиловки — грубошероховатая, требующая шлифовки поверхность плит. Для пород средней твердости применяют полотна с твердосплавными режущими элементами или дисковые твердосплавные пилы. Толщина получаемых плит 20…60 мм.
В последние годы в камнерезных машинах в качестве абразива все шире применяют алмазы. Их высокая твердость обеспечивает высокую износостойкость режущего инструмента и позволяет в 5… 10 раз увеличить скорость резания и производительность при снижении расхода электроэнергии в 2…2,5 раза.
Кроме того, применение алмазных пил позволяет сократить ширину пропила в 3…4 раза, а толщину плит довести до 5…10 мм. В результате из 1м блока можно получить до 40…45 м тонких плит, что в 2…3 раза выше, чем при обычных методах распиловки. Еще одна положительная сторона алмазной распиловки — высокая чистота поверхности резания, что позволяет на дальнейших этапах обработки плиты исключить процесс шлифования.
Кроме распиловки, для получения облицовочных плит применяют метод раскалывания, использующий крайне низкую прочность камня при растяжении. Раскалывание производят на специальных станках. Таким образом изготовляют брусчатку.
При получении плит методом раскалывания затраты труда составляют 10… 15 % от затрат труда при пилении. Однако применение этого метода ограничивается большой толщиной получаемых изделий (60… 120 мм) и грубой фактурой (фактура скалы) поверхности.
После распиловки поверхность плит обрабатывают для получения требуемой фактуры, при этом используют механические и ручные скалывающие инструменты. В настоящее время применяют термогазоструйный метод. Однако обработке этим методом хорошо поддаются лишь кварцесодержащие породы.
Для получения гладких шлифованных и полированных поверхностей используют специальные станки.
Для точной обрезки кромок плит, а также для получения профилированных изделий (поясов, карнизов, ступеней и т. п.) применяют фрезерные и профилирующие машины. Режущими элементами в этих машинах являются диски и профилирующие фрезы, изготовленные из особо твердых абразивов: корунда, алмазов и т. п.
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.
Интересно
Природный камень — это распространённый строительный материал, отличающийся прочностью, долговечностью и естественной красотой. Его добыча является выгодным бизнесом, особенно в районах с открытыми выходами каменных конгломератов. Таких мест на планете много, их легко найти, геологам бывает достаточно изучить окружающий рельеф и геологические разрезы, чтобы сделать заключение о наличии месторождения промышленного масштаба.
Камень добывают не только в горах и на возвышенностях, каменные пласты залегают и на равнинах. По сути камень — это твёрдые горные породы, которые чередуются с мягкими осадочными, например, песком и глиной. Есть и твёрдые осадочные породы, наиболее распространёнными из них является известняк, ракушечник, песчаник. Применение камня – это строительство, архитектура, скульптурные изделия, создание предметов декора.
Виды камня и их характеристики
Необходимо отличать камни, которые считаются минералами, к ним относится целая группа полезных ископаемых с разными параметрами прочности , абразивности и другими отделочными характеристиками.
- асбест — волокнистый минерал, имеющий в спресованном виде свойства камня;
- травертин, который специалисты считают промежуточной фазой между известняком и мрамором;
- гипс (алебастр) — применяемый не только для скульптур, но и строительства домов;
- слюда — природное гибкое стекло разной прозрачности и цветности;
- мрамор, кварцит, диабаз, кремний отличающиеся красивой фактурой и применяемые в различных отраслях народного хозяйства.
Другая группа природных камней представляет собой горные породы, то есть конгломераты, состоящие из нескольких минералов. Их можно объединить по категориям происхождения. Камни вулканического образования, то есть рождённые при извержении вулканов под огромным давлением и воздействием максимальных температур.
Они отличаются высокими параметрами прочности, на срезе имеют красивый рисунок и разноцветные вкрапления. Среди них популярными являются гранит, используемый для строительства зданий, габбро, из которого делаются дверные ручки, скульптуры, гнейс, представляющий собой гранит с полосатыми прожилками.
Кроме того, в виде каменных отложений встречаются на земле мягкие минералы — тальк и мел, которые чаще всего используются в измельчённом виде.
Способы добычи камня
Основным методом разработки каменных месторождений является карьерный. Первоначально вскрывается место залегания, снимаются верхние слои земной коры, обнажается каменный монолит и начинается закладка траншей. Делается вертикальный разлом, а затем начинается отвал каменных фрагментов и погрузка их на транспортные средства.
При этом применяется специализированное оборудование, которое раскалывает или разрезает монолитные куски. Среди востребованных современных технологий добычи можно назвать следующие:
- буровзрывной способ;
- камнерезный;
- способ закачки воздуха в отверстия.
Камнерезный является самым дорогостоящим, но сохраняющим сырьё в первозданном виде, при его использовании отмечается самое низкое количество потерь материала. Если производится разрушение пластов взрывами или давлением воздуха, потерей бывает гораздо больше, но затраты на эти способы добычи минимальные.
Где добывают камни?
Основные месторождения камня в Европе располагаются в Италии, Греции, Болгарии, Испании, Португалии. Среди азиатских камнедобывающих стран можно назвать Индию, Пакистан, Узбекистан, Египет, в Америке — это Бразилия. Известные месторождения в России располагаются на Кольском полуострове, в Карелии. Именно здесь добывается камень, который идёт на экспорт.
Как добывают камни – интересное видео
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Природный камень нашел широкое применение. Современные дизайнеры используют красоту натурального камня для отделки стен, потолков, каминов, лестниц и заборов. Природный камень дает возможность создать индивидуальный и неповторимый дизайн.
Благодаря своему свойству — долговечности, природный камень не теряет своей актуальности. Если соблюдать технологию монтажа, камень будет служить вечно. Поэтому чаще всего натуральный камень применяют в отделке фасадов: цоколь, стена, архитектурные и декоративные элементы. Натуральный камень обладает природным узором. После монтажа, он придает стене живописный вид.
Огромное разнообразие натурального камня обусловлено особенностями региона добычи и примесей, дающих цвет камню. Один и тот же камень может сильно варьироваться по интенсивности окраски. Например, ракушечник имеет тональность от серого до светло — бежевого. Песчаник — от тёмно-серого до белого. Такие камни как гранит и мрамор отличаются не только огромным разнообразием расцветок, но и узором. Присущие мрамору прожилки придают ему благородство и уникальность. Гранит — более прочный материал, чем мрамор, и имеет мелкозернистую структуру, что отражается на его расцветке.
Еще одним различием природного камня является его пористость, и, соответственно, плотность и вес. В зависимости от пористости камня, удельный вес натурального камня варьируется от 37 до 42 кг на квадратный метр при стандартной толщине отделочного материала 20 мм. Особенности природного материала необходимо учитывать при монтаже.
Еще одной особенностью является пересорт, то есть различие по оттенку. Пересорт может достигать 40%. Качественно подобранный природный камень доставляет большое визуальное наслаждения, но приносит большой расход материала, что отражается на конечной стоимости.
Добыча и обработка
Добывают природный камень поверхностным способом в карьерах. При добыче камень распиливают блоками различного размера. Например, известняк добывается в формате 800 х 400 х 20, песчаник и ракушечник добывается в боках форматом 40 х 20 х 20. Мрамор и гранит добывают огромными глыбами. Затем блоки доставляют на производство.
На производстве происходит дальнейшая обработка и изготовление элементов.
В производственном цеху блоки распиливаются на станке. Современное автоматизированное оборудование позволяет подобрать способы и формат обработки камня. Изготавливают такие элементы, как облицовочная плитка, карнизы, балясины и так далее.
Конечная обработка камня — это шлифовка. Сложные архитектурные элементы, как правило, изготавливаются вручную. Индивидуальные орнаменты и панно получают путем обработки камня станком с программным обеспечением. По эскизу заказчика прописывается программа, которая в автоматическом режиме обрабатывает камень.
Монтаж природного камня осуществляют с помощью клеящих составов. Их подбирают в зависимости от типа камня и его пористости.
По завершении монтажных работ, на поверхность наносят защитный состав. Он заполняет поры материала — это защищает камень от разрушения и появления плесени.
Затем наносят воск, что придает камню глянец и позволяет замаскировать мелкие сколы и трещины.
Невероятно красивое видео про добычу и обработку мрамора смотрите в видео ниже. Оставляйте свои комментарии и делитесь ссылкой на эту статью с друзьями!
Читайте также: