Добыча и обработка природных каменных материалов кратко

Обновлено: 04.07.2024

По форме естественные каменные материалы можно подразделить на четыре вида:

1) штучные камни (стеновые, дорожные);

2) плиты (облицовочные, половые, тротуарные, кровельные, плиты перекрытий, плиты ограждений);

3) песок, щебень, гравий, булыжник, валуны;

4) архитектурно-строительные детали (элементы пилястр и колонн, наличники, карнизы, ступени, подоконники, каминные полки, столешницы и т.д.).

Штучный камень и плиты получают либо непосредственно в карьере в процессе добычи, либо на камнеобрабатывающих предприятиях путем распиловки добытых в карьере блоков. Архитектурно-строительные детали изготавливают на предприятиях, а рыхлые материалы заготавливают в карьерах.

Технические требования на изделия из каменных пород.Каменные материалы по плотности подразделяются на тяжелые (у₀ > 1 800 кг/м 3 ) и легкие (у₀ 3 ). Их марки по прочности при сжатии (нижний предел, кгс/см 2 ) составляют: у тяжелых пород — от 100 до 1 000; у легких пород — от 4 до 200; по морозостойкости — от 10 до 500 (циклов замораживания и оттаивания); по коэффициенту размягчения — 0,6; 0,75; 0,8; 0,9; 1,0.

Виды каменных материалов.Необработанные камни и плиты, полученные взрывным способом или откалыванием от породы, называются бутовым камнем. При разработке слоистых пород (известняков, песчаников, гнейсов) бут получается постелистым (плоским), что является удобным для бутовой кладки стен и фундаментов.

Облицовочные плиты изготавливают из гранита, сиенита, лабрадорита, кварцита, мрамора, известняка, песчаника и других пород. Изделия из изверженных пород и кварцита очень стойки к выветриванию, но из-за высокой твердости тяжело обрабатываются, а следовательно, дороги. Их применяют в основном для облицовки фасадов и цоколей зданий, а внутри помещений используют менее стойкие мягкие породы (мрамор, известняк), обработка которых стоит дешевле.

В зависимости от способа получения облицовочные плиты бывают колотыми, тесаными и пилеными. Колотые и тесаные плиты, получаемые ударной обработкой, могут иметь различную фактуру: бугристую, рифленую, борозчатую, точечную. Абразивной обработкой получают более тонкие фактуры: пиленую (с глубиной бороздок менее 1 мм); шлифованную (с шероховатостью менее 0,5 мм); лощеную (гладкую без блеска); полированную (с зеркальным блеском).

Камни стеновые из легких пород (вулканического туфа, опоковидных трепелов, известкового туфа, известняка-ракушечника и других пористых пород) выпиливают размерами 390 х 190 х 188 мм; 390 х 190 х 288 мм; 490 х 240 х 188 мм. Дополнительно выпиливают уменьшенные камни, составляющие по длине 1/2 или 3/4 от полномерного камня. Марки стеновых камней по прочности при сжатии — от 4 до 400. Один полномерный камень заменяет 8. 16 кирпичей, что повышает производительность труда, уменьшает расход раствора, повышает сейсмостойкость здания.

Дорожные каменные материалы включают в себя брусчатку, тротуарную плитку, бортовые камни. Брусчатку получают раскалыванием изверженных горных пород (диабаза, базальта) на камни в форме параллелепипеда, суживающегося книзу. Размеры верхней грани 250 х 125 мм при высоте 130 или 160 мм и 200x 100 мм при высоте 100 мм. Предел прочности при сжатии брусчатых камней должен быть не ниже 100 МПа (марка 1000), а коэффициент размягчения — не ниже 0,8. Брусчатку получают также литьем горных пород и металлургических шлаков.

Бортовые камни изготавливают пилеными или колотыми. Они могут иметь прямоугольную или криволинейную форму. Длина бортовых камней составляет от 700 до 2 000 мм, ширина — от 80 до 200 мм; высота — от 200 до 600 мм. Марки камней по прочности должны быть не ниже 900 для магматических пород и 600 — для осадочных и метаморфических пород.

Кровельные материалы в виде плитки изготавливают главным образом из кристаллических сланцев. Применяются также кровельные плоские плитки из пильных известняков и ступенчатые плиты для сводчатых сооружений.

Добыча каменных материалов.Добыча рыхлых пород (глины, песка, гравия) производится открытым способом с помощью экскаваторов и других машин.

Песок со дна рек, озер, заливов добывают с помощью всасывающих устройств, которые забирают песок вместе с водой и транспортируют его по трубам в отвалы, где происходит его обезвоживание.

Постелистый бут добывают с помощью бурильных, ударных механизмов и клиньев.

Рваный бут, использующийся для бутовой кладки, бутобетона, бетона (в виде щебня), а также для дорог и гидротехнических сооружений, добывают главным образом взрывным способом.

Щебень получают дроблением камня в щековых или конусных дробилках и сортируют по фракциям на вращающихся грохотах или вибрационных ситах. Для промывки щебня (или гравия) подается вода.

Мягкие породы (туфы, ракушечники) разрабатываются открытым или закрытым способами. Режут породы специальными камнерезными машинами с помощью дисковых, цепных или канатных пил. Существуют машины, вырезающие из породы крупные блоки, которые затем циркулярными машинами могут быть разрезаны на плиты.

Твердые породы обычно разрабатывают, отделяя сначала буроклиновым способом или пилением крупный блок, из которого изделия получают на камнеобрабатывающих заводах.

Отходы, в больших количествах образующиеся на камнерезных заводах в виде рыхлых материалов различной крупности, сортируют на фракции и используют в качестве заполнителей и наполнителей в бетонах, растворах и других материалах различного назначения.

По форме естественные каменные материалы можно подразделить на четыре вида:

1) штучные камни (стеновые, дорожные);

2) плиты (облицовочные, половые, тротуарные, кровельные, плиты перекрытий, плиты ограждений);

3) песок, щебень, гравий, булыжник, валуны;

Постелистый бут добывают с помощью бурильных, ударных механизмов и клиньев.

Каменные строительные материалы включают широкую номенклатуру изделий, получаемых из горных пород: рваный камень в виде кусков неправильной формы (бут, щебень и др.), изделия правильной формы .

Породообразующие минералы

В настоящее время известно около 5000 минералов. В образовании же горных пород преимущественно участвуют 25 минералов. Основными породообразующими минералами являются кремнезем, алюмосиликаты, железисто-магнезиальные, .

Горные породы

Изверженные горные породы подразделяют на глубинные, излившиеся и обломочные. Глубинные породы образовались в результате остывания магмы в недрах земной коры. Затвердевание происходило медленно и под давлением. В .

Осадочные горные породы

Осадочные горные породы по условиям образования подразделяют на обломочные (механические отложения), химические осадки и органогенные. Обломочные породы образовались в результате физического выветривания, т. е. воздействия ветра.

Метаморфические горные породы

К метаморфическим горным породам относят гнейсы, глинистые сланцы, кварцит, мрамор. Гнейсы - сланцевые породы, образовавшиеся чаще всего в результате перекристаллизации гранитов при высокой температуре и одноосном .

Добыча и обработка каменных материалов

Горные породы для изготовления каменных материалов разрабатывают, в основном, открытым способом в карьерах. Рыхлые породы - песок, гравий - добывают одно- или многоковшовыми экскаваторами и гидромеханизированным .

Материалы и изделия из природного камня

Технические требования к материалам и изделиям Важнейшими характеристиками природных каменных материалов являются средняя плотность, прочность при сжатии, истираемость, износ, морозостойкость, водостойкость, теплопроводность. По средней плотности каменные материалы .

Защита, транспортирование и хранение каменных материалов

Каменные материалы в условиях службы в конструкциях и сооружениях могут подвергаться медленному разрушению. Этот процесс по аналогии с разрушением горных пород на земной поверхности называют выветриванием. .

Преимущества искусственного камня перед натуральным

Шлифовка и полировка мрамора

Мрамор – один из самых красивых стройматериалов, применяемый во все времена для внутренней и внешней отделки помещений и зданий. Всеобщую любовь, как строителей, так и обладателей он заслужил благодаря своим природным свойствам – податливости и способности .

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.

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.

Читайте также: