Как добывают и обрабатывают природный камень

Сотни миллионов тонн натурального камня ежегодно извлекаются из недр нашей планеты, перерабатываются, проходят обработку, превращаясь в готовые изделия, и, наконец, находят своего потребителя. Камнедобывающая и обрабатывающая промышленность с момента зарождения в далеком прошлом и до сегодняшних дней прошла много испытаний, взлетов и падений, оставляя на этом пути свои прочные каменные следы.

Прошедшие сквозь века и сохранившие свой вид каменные изделия и строения поражают воображение своей долговечностью и запасом прочности. Пирамиды Египта и плиты мощения из гранита на Апиевой дороге, средневековые замки и загадочные города инков, огромные каменные чаши и Асуанский обелиск – все они не только радуют глаз, но и заставляют задуматься над загадками своего происхождения.

Как добывали и обрабатывали природный камень наши далекие предки, как доставляли к месту строительства или установки колоссальных размеров гранитные, мраморные, известняковые блоки – история не знает. Современные же способы и технологии добычи и обработки горных пород, особенно таких твердых и прочных, как гранит, мрамор, габбро-диабаз, основаны на технических, а часто и научных достижениях, и открытиях.

Способы и технологии добычи

Если способы добычи каменного угля (глубокие шахты, угольные комбайны, ленточные транспортеры) достаточно известны и хорошо отражены как в прессе, так и на телевидении, то извлечение из массива горных пород пригодных для дальнейшей обработки блоков – тема известная узкому кругу специалистов.

Природный камень для производства облицовочных и других готовых изделий добывают преимущественно открытым (карьерным) способом. В зависимости от расположения залежей относительно уровня земли различают несколько типов карьеров:

• с выходом породы на поверхность – когда ее массив располагается над землей или скрыт под небольшим слоем наносов;
• заглубленный – залежи находятся гораздо ниже уровня земли и для добычи камня требуется снятие всего укрывающего их слоя;
• смешанного типа – представляет собой комбинацию двух предыдущих, в этом случае добыча начинается с разработки верхнего слоя и по мере выработки опускается к нижним слоям;
• горный – карьер находится значительной высоте, на горных склонах или холмах.

Способ добычи определяется разновидностью горной породы, ее твердостью и типом карьера.

Мягкие известковые породы, расположенные близко к поверхности или на небольшой глубине, после снятия укрывающего слоя разрабатывают при помощи камнерезных машин. Такой способ особенно эффективен при добыче строительного камня.

Для добычи более твердых пород (мрамор, гранит, габбро) долгое время использовался буровзрывной метод, однако, низкий процент выхода качественных блоков заставил оказаться от него в пользу современных щадящих технологий. Сегодня гранитный карьер, в зависимости от оснащенности и планируемых объемов добычи, может позволить себе выбрать один из следующих способов извлечения товарных блоков:

• буроклиновой – позволяет отделить блок от массива путем бурения отверстий по его контуру и вбивания в них клиньев;
• гидроклиновой – предполагает использование специальных гидравлических клиньев, которые под воздействием напора гидравлической жидкости расширяют шпуровые отверстия и откалывают камень по намеченной линии;
• щадящего взрыва – для отделения блоков применяется шпуровой газогенератор давления (гдш), который создает давление газа за счет сгорания зарядов в замкнутом пространстве скважин;
• камнерезные машины – использование дисковой пилы большого диаметра позволяет извлекать блоки гранитные правильной формы, высокого качества и не требующие дополнительной обработки;
• алмазно-канатное пиление – современный универсальный способ добычи и распила товарных блоков твердого природного камня, реализованный в машинах для канатного пиления, рабочий инструмент – алмазный канат.

Еще ряд прогрессивных, основанных на научных исследованиях и разработках, но пока не получивших широкого распространения методов проходит испытания в карьерах:

• ультразвуковые;
• невзрывных разрушающих составов;
• электротермические;
• высокочастотные.

Все виды обработки

Добыча товарных блоков необходимый, но всего лишь начальный этап получения конечной продукции – готовых изделий из камня. Дальнейшую обработку, которая начинается с распиловки на слэбы (плиты-заготовки большого формата) осуществляет гранитный завод.

Целью обработки обычно является получение требуемого для конкретного изделия типа поверхности. Так готовые к эксплуатации плиты мощения из габбро-диабаза или гранита должны в обязательном порядке иметь шероховатую, хорошо предотвращающую скольжение поверхность. Такой тип может быть получен в результате применения одного из следующих видов обработки:

• Термическая обработка под воздействием реактивной струи газовой горелки. Выгоревшие в пламени нестойкие минералы оставляют выщербленную поверхность с мелкими углублениями, которая имеет хорошее сцепление с обувью пешеходов.
• Ударно-механическая обработка производится специальным инструментом (бучардой), шипы которого, изготовленные из твердого сплава, оставляют на поверхности плит мелкие выбоины. Полученная в результате шероховатость также препятствует скольжению.

Другая разновидность дорожных изделий – тактильные плиты, требует рифленой поверхности. Нарезка рифов различной формы (усеченные конусы, параллельные полосы, кубики) осуществляется на фрезеровальных станках.

Фасадные плиты из гранита могут проходить декоративную обработку для придания им привлекательного внешнего вида:

• полированная поверхность приобретает зеркальный блеск в результате последовательной обработки алмазными кругами с понижением размеров абразива от шага к шагу.
• фактура «скала» имитирует природные неровности камня, придавая изделиям строгий, представительный вид.