Розробка та обробка природних кам’яних матеріалів
• Гірські породи, придатні виготовлення кам'яних матеріалів, називають корисними копалинами. Породи, що супроводжують корисні копалини та не використовуються для зазначеної мети, відносять до порожньої породи. Роботи, пов'язані зі здобиччю корисних копалин, називають гірськими роботами. Вироблені простори, що утворюються в процесі видобутку корисних копалин, отримали назву виробок, родовища, що розробляються, — кар'єрів.
Видобуток природних кам'яних матеріалів здійснюють головним чином у відкритий спосіб (рис. 2.2). Розробку
Гірських порід у кар'єрах ведуть екскаваторами, гідромеханічним способом, каменерізними машинами, вибуховим способом і т. д. Сучасні способи видобутку засновані на широкій механізації всіх виробничих операцій.
Мал. 2.2. Кар'єр: 1 - екскаватори; 2-розкрива
Вибір способу видобутку природних кам'яних матеріалів залежить від виду гірської породи, глибини та умов її залягання, твердості та ін. -
Мал. 2.3. Видобуток нерудних матеріалів гідромоніторами:
А__ зустрічним вибоєм; б - попутним вибоєм; 1 - землесосна станція; 2 - пульпо-
Водна канавка; 3 - забій; 4 - гідромонітор; 5 - приймальний пристрій іасосією
Ватори, а також за допомогою гідромеханізації. Сутність гідромеханізації полягає в тому, що вода підводиться до місця видобутку ґрунту під тиском, створюваним насосами, проходить через гідромонітор і, вилітаючи з великою швидкістю з його насадки, розмив породи (рис. 2.3). Потім із суміші ґрунту з водою (пульпи) виділяється товарна продукція (пісок або гравій).
Пісок і гравійкар'єрах класифікують за крупністю зерен на дві фракції та більше. Щебінь отримують дробленням гірських порід, що видобуваються вибуховим чи іншим способом.
Оскільки нерудні матеріали, що надходять з кар'єрів, за крупністю, зерновим складом, кількістю домішок зазвичай непридатні для безпосереднього використання в бетонах, необхідна їх переробка, що включає операції з дроблення, фракціонування, вироблення дрібних фракцій, миття, збагачення та складування. Дроблення піддаються зерна гірської породи крупністю до 1200. 1500 мм. Для збірного залізобетону використовується щебінь 5. 40 мм. Існуючі конструкції дробильних установок не можуть забезпечити подрібнення шматкового матеріалу необхідних фракцій при одноразовому проходженні, тому застосовують дво- або триступінчасті схеми дроблення. Для дроблення використовують дробарки щокові, конусні, валкові та ударної дії (молоткові та роторні). Вибір схеми дроблення та типу дробильного обладнання проводять з урахуванням властивостей вихідної сировини та умов забезпечення максимального виходу якісного за розмірами та формою заповнювача.
Ефективність роботи дробильних агрегатів підвищується при багатоступінчастому дробленні із застосуванням класифікаторів, наприклад, віброгуркотів (рис. 2.4). Дроблення нерудних матеріалів, як правило, виробляють у стаціонарних установках на заводі, проте останнім часом все більше застосування знаходять пересувні дробильні установки.
Найпростіший вид класифікації - гуркіт; за його допомогою роблять поділ матеріалу на фракції заданих розмірів. На підприємствах нерудних будівельних матеріалів широко застосовують плоскі вібраційні гуркоти. Для отримання чистих, вільних від домішок заповнювачів остаточне гуркіт поєднують з промиванням.
Поруч із грохоченням застосовується точніша гідравлічна класифікація. З гравітаційних найбільш досконалі вертикальні класифікатори зі висхідним струменем. Класифікація здійснюється на дві стадії. Спочатку пульпа розділяється в збагачувальній камері (рис. 2.7), де основна частина дрібних фракцій виноситься в злив, а великі зерна піску, що осідають, надходять у класифікаційну камеру, де відбувається остаточне поділ гідросуміші. Частинки більші за заданий розмір осідають до розвантажувального пристрою, а дрібні - висхідним потоком виносяться в злив. Відцентрові класифікатори (гідроциклони, центрифуги) використовують для виділення з піску та поділу зерен крупністю 0,15. 0,3мм.
Мал. 2.4. Схема багатоступінчастої
Дроблення: 1 - щокова дробарка; 2 - транспортер; 3 - гуркіт; 4 - бункер; 5 - автосамоскид; 6 - вальцова дробарка
Зневоднення нерудних матеріалів виробляють різними
способами. Найчастіше застосовують дренування, широко використовують для зневоднення нерудних матеріалів сушіння — природне (у штабелях) або штучне (у сушильних барабанах).
Правильні умови складування нерудних будівельних матеріалів забезпечують збереження їхньої високої якості та зменшують втрати.
За способом зберігання склади розрізняють: відкриті - штабельні, штабельно-траншейні, штабельно-естакадні; закриті - напівбункерні, бункерні та силосні. Заповнювачі зберігаються окремо за видами, фракціями та сортами.
Мал. 2.5. Принципові схеми роботи
Промивних барабанів: a-прямоткового барабана; б-протиаточно. барабана; в-противоточного барабана з внут-. реінею підпірною стеїкою
Масивні вивержені гірські породи розробляють як
Мал. 2.6.Віброкаскадний промивний гуркіт: 1 - короб гуркоту; 2 - клинопасова передача; 3 - електродвигун; 4-вібратор; 5 - снта; 6 - підвісний пристрій; 7 - труба для підведення води
Правило, вибухом, При відділенні брил шаруватих, тріщинуватих,- стовпчастих порід застосовують механічні засоби (клинья, механічні лопати та інших.). М'які породи (вапняні туфи та ін.) видобувають шляхом розпилювання масиву каменерізною машиною на блоки певних розмірів та правильної геометричної форми. При розробці родовищ деяких різновидів гранітів, туфів, мармурів (у відкритих виробках) на штучний камінь, плити, блоки тощо застосовують також спосіб розпилювання породи механічними пилками.
На рис. 2.8 показані сучасні машини, що застосовуються при розробці мармуру, мармурових вапняків, вапняків-черепашників та інших гірських порід міцністю 3. 180 МПа. Конструкція машини СМ-428 дозволяє підрізати ділянки вивітряної зони горі-зонтальної фрезою, підрізати блоки перетином 1000X1000 мм довільної довжини горизонтальної та вертикальної фрезами.
Каменерізну машину СМ-177А застосовують для вирізування безпосередньо з гірського масиву блоків мармуру та інших гірських порід міцністю 5. 180 МПа. Конструкція цієї машини дозволяє виконувати операції з проходження поздовжніх і поперечних траншів, прорізання поперечних рядів на глибину блоку, підрізування блоку знизу і остаточному відрізку від масиву. Можна отримати максимальний розмір блоку 1000х1000 мм при довільній довжині.
Каменерізна машина КМАЗ-188 призначена для вирізки штучного каменю в підземних умовах, у вибоях невеликого перерізу (ширина 2880 мм та висота 2330 мм), а також у шахтах великого перерізу та відкритих розробках. Управління машини кнопкове з пульта керуванняелектромагнітної станції, встановленій на машині. Цю машину застосовують для вирізання каменю черепашника міцністю до 3 МПа, розмірами 19X24X49 і 19X19X39 см. Для обробки каменю з порід міцністю до 40 МПа застосовують фрезерний верстат ЛТ-2, на якому можна обробляти каміння довжиною до 480 мм і заввишки до 4 мм.
Мал. 2.7. Гідравлічний класифікатор зі висхідним струменем води:
1 - живильний патрубок;
2 - розвантажувальний патрубок; 3 - збірка великої фракції; 4 - класифікаційна камера; 5 - водний колектор; 6 - дифузор; 7 - збагачувальна камера; 8 - зливна труба
Залежно від способу виготовлення виробів матеріали з природного каменю ділять на такі види: пиляні — одержувані з масиву каменерізними або каменекольними машинами (блоки-напівфабрикати, велике каміння); пиляні - з блоків-напівфабрикатів з подальшою обробкою (обличчя-
Мал. 2.8. Машини для розробки та обробки гірських порід, каменерізні машини:
1 _ СМ-428; 2 - СМ-177А; 3 - КМАЗ-188; 4 - фрезерний верстат ЛТ-2
Вічні плити, цілісні щаблі, підвіконні дошки тощо); колоті-розколювання блоків з подальшою обробкою (плити і каміння тесані, бортовий камінь, бруківка і т. п.); грубоколоті - спрямованим розколюванням блоків без подальшої обробки (постелистий камінь); рвані - підриванням гірської породи та відділенням дрібних фракцій (бутовий камінь); дроблені - дробленням гірської породи з наступним поділом на фракції (щебінь, пісок штучний); мелені - помелом гірської породи (мелений мінеральний порошок, кам'яне борошно).
За характером обробки поверхні каменю, що отримується розколюванням, розрізняють такі фактури: «скеля», рифлену, борозенчасту та точену.
При обробці каменю абразивамиотримують наступні фактури: шліфовану, що має дрібношорсткувату поверхню, лощену гладку, бархатисто-матову поверхню з виявленим малюнком каменю, дзеркальну з гладкою поверхнею і дзеркальним блиском.
Готові вироби під час перевезення слід оберігати від забруднення та пошкоджень. Блоки для розпилювання, великі стінові блоки, бортові камені можна перевозити на відкритих платформах без тари з укладанням правильними рядами на прокладках, оберігаючи від пошкоджень. Облицювальні плити перевозять закріпленими клинами в міцній тарі у вертикалі.
У положенні попарно, лицьовими поверхнями один до одного, з прокладкою паперу між ними. Плити з вивержених порід можна перевозити без тари, встановленими на ребро та розділеними дерев'яними прокладками.
Виготовлення штучних каменів та виробів, обробка їх поверхні супроводжуються утворенням великої кількості дрібних відходів, що здорожує собівартість виробів, що випускаються. Рекомендується організовувати їх випуск за комплексною безвідходною технологією з переробкою дрібних відходів на щебінь та пісок. Найважливішими напрямками розвитку камнеобробної промисловості є також комплексна механізація робіт з видобутку, обробки та транспортування блоків і плит, широке впровадження високопродуктивного обладнання з алмазним та твердосплавним інструментом. Великі високомеханізовані підприємства, оснащені найновішим обладнанням із широким використанням алмазних інструментів, дозволяють найповніше задовольняти потребу будівництва в облицювальних матеріалах.