Строительные материалы и изделия

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 (рис. 2.2). 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, гли­ну — добывают открытым спо­собом с помощью различных машин, из которых наиболее Рис. 2.2. Карьер: распространенными являются

/ — экскаваторы; 2 — вскрыша ОДНО- И МНОГОКОВШОВЫе ЭКСКЭ-

Рис. 2.3. Добыча нерудных материалов гидромониторами: a — встречным забоем; б — попутным забоем; / — землесосная станция; 2 — пульпо - водиая канавка; 3 — забой; 4 — гидромонитор; 5 — приемное устройство иасосиой

станции

ваторы, 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 (рис. 2.3). Затем из смеси грунта с водой (пульпы) выделяется товарная продукция (песок или гравий).

Песок и гравий в карьерах классифицируют по крупности зерен на две фракции и более. Щебень получают дроблением горных пород, добываемых взрывным или другим способом.

Поскольку нерудные материалы, поступающие с карьеров, по крупности, зерновому составу, количеству примесей обычно непригодны для непосредственного использования в бетонах, необходима их переработка, включающая операции по дроблению, фракционированию, выработке мелких фракций, мойке, обогаще­нию и складированию. Дроблению подвергаются зерна горной породы крупностью до 1200... 1500 мм. Для сборного железо­бетона используется щебень крупностью 5...40 мм. Существу­ющие конструкции дробильных установок не могут обеспечить измельчение кускового материала необходимых фракций при однократном прохождении, поэтому применяют двух - или трех­ступенчатые схемы дробления. Для дробления используют дробилки щековые, конусные, валковые и ударного действия (молотковые и роторные). Выбор схемы дробления и типа дро­бильного оборудования производят с учетом свойств исходного сырья и условий обеспечения максимального выхода качествен­ного по размерам и форме заполнителя.

Эффективность работы дробильных агрегатов повышается при многоступенчатом дроблении с применением классификато­ров, например виброгрохотов (рис. 2.4). Дробление нерудных материалов, как правило, производят в стационарных установках на заводе, однако в последнее время все большее применение находят передвижные дробильные установки.

Простейший вид классификации — грохочение; с его по­мощью производят разделение материала на фракции заданных размеров. На предприятиях нерудных строительных материалов
широко применяют плоские вибрационные грохоты. Для по­лучения чистых, свободных от примесей заполнителей оконча­тельное грохочение совмещают с промывкой.

После дробления и грохоче­ния в материале остаются за­грязняющие примеси в виде глины, ила и др., ухудшающие качество заполнителя. Для про­мывки нерудных строительных материалов широко использу­ют наклонные лопастные двух - вальные корытные мойки, а также барабанные промывоч­ные машины. Барабанные про­мывочные машины в зависимо­сти от направления движения отработанной воды со шламом бывают прямоточные и проти - воточные (рис. 2.5). Более эф­фективны противоточные ма­шины, они выдают чистый за­полнитель различной степени крупности от мелкого до 350 мм. В последнее время получили распространение вибрационные промывочные машины, как бо­лее эффективные, потребляю­щие относительно мало энергии и воды, и менее металлоемкие. Эффективен в работе также виброкаскадный промывочный грохот (рис. 2.6), который предназначен для промывки зерен крупностью до 100 мм с содержанием глины до 10%.

Наряду с грохочением применяется более точная гидравличе­ская классификация. Из гравитационных наиболее совершенны вертикальные классификаторы с восходящей струей. Классифи­кация осуществляется в две стадии. Сначала пульпа разделяется в обогатительной камере (рис. 2.7), где основная часть мелких фракций выносится в слив, а оседающие крупные зерна песка поступают в классификационную камеру, где происходит оконча­тельное разделение гидросмеси. Частицы крупнее заданного размера оседают к разгрузочному устройству, а мелкие — восходящим потоком выносятся в слив. Центробежные классифи­каторы (гидроциклоны, центрифуги) используют для выделения из песка и разделения зерен крупностью 0,15...0,3 мм.

Обезвоживание нерудных материалов производят различными
способами. Чаще приме - а) няют дренирование, широ - р ко используют для обез­воживания нерудных ма­териалов сушку — естест­венную (в штабелях) или искусственную (в сушиль­ных барабанах).

Операции по техноло­гической переработке не­рудных материалов одно­временно способствуют их обогащению и повышению качества, но существуют и специальные способы обо­гащения, рассчитанные на переработку особых видов сырья, например с высо­ким содержанием слабых пород, а также на полу­чение специальных видов заполнителя, обогащение щебня в грануляторах, тяжелых средах и др.

Правильные условия складирования нерудных строительных материалов обеспечивают сохранность их высокого качества и уменьшают потери.

По способу хранения склады различают: открытые — шта­бельные, штабельно-траншейные, штабельно-эстакадные; закры­тые — полубункерные, бункерные и силосные. Заполнители хра­нятся раздельно по видам, фракциям и сортам.

Массивные изверженные горные породы разрабатывают, как

правило, взрывом, При отделении глыб слоистых, трещиноватыхг 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 т. д. применяют также способ распиловки по­роды механическими пилами.

На рис." 2.8 показаны 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 гори-ч зонтальной фрезой, подрезать блоки се­чением 1000X1 ООО мм произвольной дли­ны горизонтальной и вертикальной фре­зами.

Камнерезную машину СМ-177А приме­няют для вырезки непосредственно из гор­ного массива блоков мрамора и других горных пород прочностью

5.. .180 МПа. 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 1000Х 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 19X24X49 и 19X19X39 см. Для обработки камня из пород прочностью до 40 МПа применяют фрезерный станок J1T-2, на котором можно обрабатывать камни длиной до 480 мм и высо­той до 400 мм.

В зависимости от способа изготовления изделий 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 (облицо-

I — СМ-428; 2 — СМ-177А; 3—КМАЗ-188; 4 — фрезерный станок ЛТ-2

вочные 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 точеную.

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.

Готовые изделия при перевозке следует предохранять от загрязнения и повреждений. Блоки для распиливания, крупные стеновые блоки, бортовые камни можно перевозить на открытых платформах без тары с укладкой правильными рядами на про­кладках, предохраняя от повреждений. Облицовочные плиты перевозят закрепленными клиньями в прочной таре в вертикаль­

ном положении попарно, лицевыми поверхностями друг к другу, с прокладкой бумаги между ними. Плиты из изверженных пород можно перевозить без тары, установленными на ребро и раз­деленными деревянными прокладками.

Изготовление штучных камней и изделий, отделка их поверх­ности сопровождаются образованием большого количества мел­ких отходов, что удорожает себестоимость выпускаемых изделий. Рекомендуется организовывать их выпуск по комплексной без­отходной технологии с переработкой мелких отходов на щебень и песок. Важнейшими направлениями развития камнеобрабаты­вающей промышленности являются также комплексная механи­зация работ по добыче, обработке и транспортировке блоков и плит, широкое внедрение высокопроизводительного оборудования с алмазным и твердосплавным инструментом. Крупные высоко­механизированные предприятия, оснащенные новейшим оборудо­ванием с широким использованием алмазных инструментов, позволяют наиболее полно удовлетворять потребность строитель­ства в облицовочных материалах.