Курс лекций: Промышленные типы месторождений полезных ископаемых (неметаллические)

От вида получаемого конечного продукта зависит и способ добычи и обработки камня. Выделяют дроблёный или «рваный» камень и штучный камень. «Рваный» камень получают в результате взрывных работ в карьерах, а штучный - путём распиловки и последующей обработки. В результате получают следующие виды продукции.

Бутовый камень (бут) -- камень неправильной формы размером более 140 мм, используется для кладки фундаментов, стен нежилых зданий и других сооружений в качестве заполнителя бутобетона при возведении массивных сооружений (плотины, молы, дамбы и др.), а также для отмосток при дорожном строительстве и других работах.

Штучные камни представляют собой изделия правильной геометрической формы с обработанными поверхностями. Основной вид такой продукции -- бортовые камни, предназначаемые для выделения проезжей части дорог, въездов, тротуаров. Брусчатые камни (брусчатка) -- весьма долговечный материал для дорожных покрытий.

Прочие виды штучных изделий: архитектурно-отделочные детали, парапеты, ступени, плиты подоконные, цокольные и облицовочные, промышленные каменные изделия (валы, бегуны, жернова) производятся преимущественно на карьерах облицовочных камней и специальных предприятиях. Они широко используются для кладки стен зданий и промышленных сооружений, для облицовки стен (облицовочный камень). Монументально-декоративный камень, как правило, подвергается специальной распиловке, шлифовке, полировке и применяется для сооружения памятников, монументов, специальных постаментов, изготовления декоративных изделий, отделки зданий и др.

Пильные камни -- блоки стандартного размера вырезаются дисковыми фрезами непосредственно в массиве горной породы. Представляют они эффективный стеновой материал, используются также для изготовления тонких армированных перегородок, перемычек. Дома из пильного камня отличаются повышенными звуко- и теплоизоляционными свойствами и не требуют ремонта внешних стен.

Щебень -- наиболее массовый продукт, его выпуск составляет обычно 85-95% от объема всей товарной продукции. Щебень выпускается разделенным на фракции. Щебень используют:

в качестве основного заполнителя (тяжелого) бетона во всех бетонных и железобетонных строительных конструкциях;

в качестве крупного заполнителя асфальто-(и цементо-) бетона и балластного слоя покрытий автомобильных дорог и аэродромов;

для балластировки железнодорожных путей;

для всякого рода отсыпок, отмосток, планировочных работ.

Инертные строительные материалы, получаемые при переработке строительных камней используют в качестве заполнителей тяжёлых бетонов.

Для легких бетонов используют щебень, полученный из пористых горных пород, а также искусственные пористые материалы, обычно керамзит, реже термолит, металлургические и топливные шлаки и др.

Дробленый песок-отсев используют в качестве заполнителя совместно со щебнем в бетонных (и асфальтобетонных) смесях и самостоятельно в штукатурных и кладочных растворах, а также во всякого рода балластных и планировочных отсыпках.

Промышленные требования к естественным строительным материалам чрезвычайно разнообразны, поскольку разнообразны и области их использования, основывающегося на различных физических и технологических свойствах камня.

Наиболее важные свойства -- прочность и долговечность. Прочность -- это способность камня не нарушать целостности при механических воздействиях, определяемых сжатием, растяжением, изгибом, абразивным износом и др.

Долговечность обусловливает способность камня сохранять прочностные, а для облицовочного и особенно монументного камней также и декоративные характеристики в результате длительного воздействия на породу агентов физического и химического выветривания.

Прочность и долговечность строительного камня зависят от минерального состава породы, структурно-текстурных особенностей, трещиноватости, пористости и многих других факторов.

Долговечность горных пород (в годах) Таблица 3

Минеральный состав в первую очередь предопределяет долговечность строительного камня. Из породообразующих минералов магматических горных пород наиболее стойким к химическому и механическому разрушению является кварц. Поэтому такие породы, как кварциты,-- наиболее устойчивы и долговечны. (Табл.3)

Полевые шпаты менее устойчивы, они подвергаются разложению в процессе выветривания, что снижает прочностные характеристики породы и ее долговечность. Но в свежем, невыветренном виде кварц-полевошпатовые породы (граниты, сиениты, диориты и др.) относятся к высокопрочностным и долговечным.

Темноцветные минералы (пироксены, амфиболы) и нефелин в свежем виде обладают высокой механической прочностью, но под действием колебаний температуры и окисления эти минералы со временем разлагаются, порода, состоящая из них, теряет прочностные свойства.

Еще более сказывается на долговечности породы присутствие в ней слюды -- мусковита и биотита. В процессе морозного выветривания минералы расслаиваются, а порода становится трещиноватой, менее прочной.

Карбонатные породы - известняки, доломиты и мраморы, несмотря на невысокое сопротивление карбонатных минералов абразивному износу, характеризуются относительно высокой прочностью на сжатие и представляют собой прекрасный строительный камень, идущий как для внутренней, так и для наружной отделки строений.

Важным обстоятельством в оценке прочностных характеристик строительного камня являются текстурно-структурные особенности горной породы.. Так, породы с массивной текстурой в целом более долговечны по сравнению с аналогичными по минеральному составу породами с полосчатой или сланцеватой текстурами. Крупнозернистые породы менее устойчивы по сравнению с мелко- и тонкозернистыми.

На прочностные характеристики строительного камня большое влияние оказывает трещиноватость. Различают микро- и макротрещиноватость.. Сильно трещиноватые породы наблюдаются в зоне тектонических деформаций; они характеризуются пониженной по сравнению с нетрещиноватыми породами прочностью. Макротрещиноватость выражается наличием в породе хорошо различимых трещин отдельности и кливажа. От их расположения зависит размер наиболее крупных монолитных кусков породы.

Окончательно оценивается горная порода как строительный камень по результатам лабораторных испытаний. Для всех пород устанавливаются объемная масса и плотность, пористость, водопоглощение, морозоустойчивость, прочность на сжатие, растяжение и изгиб, абразивная истираемость, вязкость и др.

Способность камня впитывать воду в атмосферных условиях называется водопоглощением. Строительные камни с малой величиной водопоглощения устойчивы к выветриванию,, в то время как породы с высокой водопогло-тительной способностью (более 5%) недолговечны.

О морозостойкости породы свидетельствует значение коэффициента морозоустойчивости, который показывает, насколько прочность строительного камня во влажном состоянии снижается после цикличного (15--25 раз) замораживания и оттаивания по сравнению с прочностью в сухом состоянии. Чем ниже пористость, тем выше долговечность и морозостойкость камня. Предел прочности на сжатие -- исключительно важная характеристика строительного камня, регламентируемая ГОСТами для различных видов строительных работ.

Для строительных материалов, используемых для дорожного покрытия, лестничных маршей, тротуаров, устанавливают абразивную истираемость

В зависимости от применения камня дополнительно изучают такие его свойства, как обрабатываемость, вязкость, огнеупорность, полируемость, устойчивость окраски и др.

Промышленные требования к качеству строительного камня чрезвычайно разнообразны; они зависят от назначения камня и регламентируются соответствующими ГОСТами. Так бутовый камень, камень для дорожного покрытия, для гидротехнических сооружений должны обладать высокой прочностью на сжатие. Иным требованиям должен удовлетворять стеновой камень (туфы, ракушняки); для этих целей применимы горные породы с низкой объемной массой и достаточно высокой общей пористостью. Такие породы характеризуются высокими теплоизоляционными свойствами. Кроме того, стеновой камень должен легко распиливаться и обрабатываться на блоки и плиты требуемых размеров, а также выдерживать без повреждений не менее 10-15 замораживаний

Генетические типы промышленных месторождений.

По происхождению выделяют магматические, осадочные и метаморфогенные месторождения строительного камня. (Табл.4).

Магматические месторождения представлены интрузивными массивами и покровами, потоками, экструзивными телами вулканических излившихся продуктов и их пирокластических аналогов, сложенных разнообразными породами (граниты, сиениты, диориты, габбро, диабазы, базальты, андезиты, липариты, туфы и т. п.) освоенных районах и могли отрабатываться карьерами. Эти месторождения разнообразны по возрасту горных пород и приурочены к горно-складчатым геосинклинальным областям и выступам древних кристаллических массивов. На долю магматических месторождений приходится большая часть добываемого строительного камня. Причем производство штучного и особенно монументного камня в основном связано с этими месторождениями.

Осадочные месторождения строительного камня образованы пластовыми залежами литифицированных обломочных (песчаники, конгломераты) и органогенно-химических (ракушечники, известняки, доломиты и др.) пород палеозойского (Прибалтика, центр европейской части СССР, Урал, Казахстан) и мезо

Промышленные типы месторождений строительных камней.

неметаллические полезные ископаемые промышленный

Таблица 4

Магматические месторождения представлены интрузивными массивами и покровами, потоками, экструзивными телами вулканических излившихся продуктов и их пирокластических аналогов, сложенных разнообразными породами (граниты, сиениты, диориты, габбро, диабазы, базальты, андезиты, липариты, туфы и т. п.) освоенных районах и могли отрабатываться карьерами. Эти месторождения разнообразны по возрасту горных пород и приурочены к горно-складчатым геосинклинальным областям и выступам древних кристаллических массивов. На долю магматических месторождений приходится большая часть добываемого строительного камня. Причем производство штучного и особенно монументного камня в основном связано с этими месторождениями.

Осадочные месторождения строительного камня образованы пластовыми залежами литифицированных обломочных (песчаники, конгломераты) и органогенно-химических (ракушечники, известняки, доломиты и др.) пород палеозойского (Прибалтика, центр европейской части СССР, Урал, Казахстан) и мезо-кайнозойского (юг Украины, Кавказ) возраста. Разрабатываются осадочные месторождения в основном для получения щебня и бута, в меньшей степени для стенового и облицовочного камня. Так как эти месторождения расположены в экономически наиболее развитых районах страны, где существует дефицит магматогенного строительного камня, они интенсивно эксплуатируются и дают около трети всей продукции..

Метаморфогенные месторождения представлены преимущественно пластообразными залежами мраморов, кварцитов, гнейсов, амфиболитов среди докембрийских кристаллических (Украина, Карело-Кольский регион), палеозойских (Урал, Казахстан,) и мезозойских (Кавказ) пород. Главное значение имеет отработка месторождений мраморов, использующихся для самых различных строительных целей.

На территории России учтено более 1000 месторождений строительных камней с запасами по промышленным категориям порядка 20 млрд м^3.. Разрабатывается более 500 месторождений. Ежегодно добывают около 100 млн м³ строительных камней.

Запасы пильных известняков в России составляют примерно 110 млн м³. В год их добывают более 100 тыс. м³.

На территории России учтено более 1000 месторождений строительных камней с запасами по промышленным категориям порядка 20 млрд м^3.. Разрабатывается более 500 месторождений. Ежегодно добывают около 100 млн м³ строительных камней.

Запасы пильных известняков в России составляют примерно 110 млн м³. В год их добывают более 100 тыс. м³.