Разработка и обработка природных каменных материалов

Горные породы, пригодные для изготовления каменных материалов, называют полезными ископаемыми. Породы, сопровождающие полезные ископаемые и не используемые для указанной цели, относят к пустой породе. Работы, связанные с добычей полезных ископаемых, называют горными работами. Выработанные пространства, образующиеся в процессе добычи полезного ископаемого, получили название выработок, разрабатываемые месторождения — карьеров.

Добычу природных каменных материалов осуществляют главным образом открытым способом. Разработку горных пород в карьерах ведут экскаваторами, гидромеханическим способом, камнерезными машинами, взрывным способом и т.д. Современные способы добычи основаны на широкой механизации всех производственных операций.

Выбор способа добычи природных каменных материалов зависит от вида горной породы, глубины и условий ее залегания, твердости и др. Рыхлые горные породы (песок, гравий, глина) добывают открытым способом с помощью различных машин, из которых наиболее распространенными являются одно- и многоковшовые экскаваторы, а также с помощью гидромеханизации. Сущность гидромеханизации заключается в том, что вода подводится к месту добычи грунта под давлением, создаваемым насосами, проходит через гидромонитор и, вылетая с большой скоростью из его насадки, производит размыв породы. Затем из смеси грунта с водой (пульпы) выделяется товарная продукция (песок или гравий).

Песок и гравий в карьерах классифицируют по крупности зерен на две и более фракций . Щебень получают дроблением горных пород, добываемых взрывным или другим способом. Дробление, сортировку и обогащение щебня осуществляют на дробильно-сортировочных установках, располагаемых вблизи карьеров.

Поступающую на завод горную породу загружают в бункер, из которого вибрационным питателем подают в щековую дробилку, а оттуда — на промежуточный открытый склад. Со склада масса конвейером подается в грохот; более мелкие фракции щебня поступают затем в конусную дробилку, а более крупные вновь проходят дробление в щековых дробилках. Из конусной дробилки щебень подают на сортировку в грохот для разделения на фракции.

Массивные изверженные горные породы разрабатывают, как правило, взрывом. При отделении глыб слоистых, трещиноватых, столбчатых пород применяют механические средства (клинья, механические лопаты и др.). Мягкие породы (известковые туфы и др.) добывают путем распиловки массива камнерезной машиной на блоки определенных размеров и правильной геометрической формы. При разработке месторождений некоторых разновидностей гранитов, туфов, мраморов (в открытых выработках) на штучный камень, плиты, блоки и пр. применяют также способ распиловки породы механическими пилами.

Рассмотрим современные машины, применяемые при разработке мрамора, мраморовидных известняков, известняков-ракушечников и других горных пород прочностью 3-180 МПа. Конструкция машины СМ-428 позволяет подрезать участки выветренной зоны горизонтальной фрезой, подрезать блоки сечением 1000×1000 мм произвольной длины горизонтальной и вертикальной фрезами.

Камнерезную машину СМ-177А применяют для вырезки блоков мрамора и других горных пород камня прочностью 5-180 МПа непосредственно из горного массива. Конструкция этой машины позволяет выполнять операции по проходке продольных и поперечных траншей, прорезке поперечных рядов на глубину блока, подрезке блока снизу и окончательной отрезке от массива. Можно получить максимальный размер блока 1000×1000 мм при произвольной длине.

Камнерезная машина КМАЗ-188 предназначена для вырезки штучного камня в подземных условиях, в забоях небольшого сечения (ширина 2880 мм и высота 2330 мм), а также в шахтах большого сечения и открытых разработках. Управление машины кнопочное с пульта управления электромагнитной станции, установленной на машине. Эту машину применяют для вырезки камня ракушечника прочностью до 3 МПа, размерами 19×24 × 49 и 19×19 × 39 см. Для обработки камня из пород прочностью до 40 МПа применяют фрезерный станок ЛТ-2, на котором можно обрабатывать камни длиной до 480 мм и высотой до 400 мм.

Рабочие процессы, в результате которых камню придают заданные форму и размеры, а лицевой поверхности — необходимую фактуру, называют обработкой камня. Обработку камня производят механизированным способом на специализированных заводах .

В зависимости от способа изготовления изделии материалы из природного камня делят на следующие виды: пиленые — получаемые из массива камнерезными или камнекольными машинами (блоки-полуфабрикаты, крупные камни); пиленые — из блоков-полуфабрикатов с последующей обработкой (облицовочные плиты, цельные ступени, подоконные доски и т.п.); колотые — раскалыванием блоков с последующей обработкой (плиты и камни тесаные, бортовой камень, брусчатка и т.п.); грубоколотые — направленным раскалыванием блоков без последующей обработки (постелистый камень); рваные — взрыванием горной породы и отделением мелких фракций (бутовый камень); дробленые — дроблением горной породы с последующим разделением на фракции (щебень, песок искусственный); молотые — помолом горной породы (молотый минеральный порошок, каменная мука).

По характеру обработки поверхности камня, получаемого раскалыванием, различают следующие фактуры: «скала», рифленую, бороздчатую и точечную, рассмотренные далее.

При обработке камня абразивами получают следующие фактуры: шлифованную, имеющую мелкошероховатую поверхность, лощеную гладкую, бархатисто-матовую поверхность с выявленным рисунком камня, зеркальную с гладкой поверхностью и зеркальным блеском.