Добыча скального грунта

Скальным называют крупнообломочный грунт высокой прочности. Его также называют скалой, скальником, скалистым или каменистым грунтом, скалистой или каменистой почвой. Этот сыпучий материал состоит из зерен и частиц разных размеров – от пыли и 10 см и более. Иногда диаметр его камней может достигать даже 100 см. По сути, если так можно выразиться, скальный грунт представляет собой щебень, увеличенный в объеме в несколько раз.

В этой статье мы подробно опишем разные способы добычи скального грунта. Вы узнаете, как именно его добывают и какая техника для этого используется. В конце статьи мы также несколько слов скажем о том, какую обработку проходит скальное сырье после добычи.

Способы добычи скального грунта

Сырьем для скального грунта служат горные породы – плотные или рыхлые каменистые массы, состоящие из разных минералов.

В зависимости от своего происхождения они бывают:

• Магматическими, или изверженными – то есть образовавшимися в результате затвердевания магмы или лавы (такой процесс называется магматизмом)
• Метаморфическими, или видоизмененными – это происходит под действием сложных физических и химических процессов, а также огромного давления, высокой температуры и воздействия газов; в итоге одни горные породы превращаются в другие
• Осадочными – то есть образовавшимися в процессе выветривания, переотложения, разрушения, деятельности живых организмов, химического и механического выпадения осадка из воды и прочих факторов; отметим также, что осадочные породы слагают большую часть земной коры

К магматическим горным породам относятся:

• Андезиты
• Базальты
• Габбро
• Горнблендиты
• Граниты
• Дациты
• Диориты
• Дуниты
• Пироксениты
• Риолиты
• Сиениты и прочие

Основными представителями метаморфических горных пород считаются:

• Амфиболиты
• Гнейсы
• Кварциты
• Мраморы
• Серпентиниты
• Сланецы и другие

Что касается осадочных горных пород, что к ним относятся, например:

• Гравий
• Доломиты
• Известняки
• Мел
• Ракушечник и прочие

Подробно обо всех разновидностях скальных грунтов в зависимости от разных классификаций читайте в нашей статье Виды скального грунта.

Разработка скального массива и непосредственная добыча скального грунта может производиться разными способами, в зависимости от нескольких факторов.

Среди них:

• Особенности месторождения (в том числе и его местоположение)
• Горная порода, слагающая массив
• Свойства породы (такие как прочность, твердость, вязкость, упругость, выветрелость, трещиноватость и прочие)
• Требования к качеству и срокам работ
• Наличие и стоимость того или иного оборудования
• Инженерно-геологические условия строительства (если таковые имеются)

В зависимости от этих факторов и подбирается наиболее оптимальный способ.

В основном добыча скального материала производится двумя способами:

• Взрывным
• Разборным

О каждом из них мы расскажем дальше.

Также на просторах интернета можно встретить информацию о том, что скалу в том числе добывают буроклиновым и гидробуроклиновым способами. Первый считается одним из наиболее древних методов. Его суть состоит в том, что в скальном массиве пробуриваются отверстия, в которые потом закладывают клинья. Последние при ударе отделяют блок породы по намеченной линии скола. Такой метод не очень эффективен и подходит для добычи небольшого объема сырья. Во втором случае вместо стальных используются гидроклинья. Они заполняются водой и постепенно расширяются под давлением, откалывая куски. Этот способ считается дорогостоящим из-за дорогого гидромеханического оборудования. Кроме того, он занимает достаточно продолжительное время.

Еще один устаревший способ добычи каменного сырья – ручной. Он подразумевает использование кайла (кирки), лома, отбойного молотка и лопаты. Производительность такой добычи, как вы понимаете, очень низкая. Поэтому данный способ в настоящее время, особенно в связи с развитием горнодобывающей промышленности, не применяется.

Взрывной способ добычи скального грунта

Такой способ также называют подрывным или буровзрывным. Последний термин показывает неразрывность и взаимосвязь непосредственно взрыва с процессом бурения. Используется взрывной метод добычи каменного сырья с тех пор, как был изобретен порох. Он позволяет очень быстро получить внушительный объем материала.

Состоит взрывной способ добычи сырья из следующих простых этапов:

1. Прежде всего в скальном массиве бурятся глубокие отверстия, или скважины
2. Далее в эти отверстия закладываются заряды взрывчатых веществ (например, смесь аммиачной селитры и тротила, аммониты, порох, оксиликвиты и другие)
3. Затем происходит непосредственный взрыв горной породы
4. После этого рыхлый материал, представляющий собой огромное количество кусков породы разных размеров, собирают и в дальнейшем либо отправляют на переработку или постобработку, либо реализуют как самостоятельный продукт

Отметим, что при использовании взрывчатки стоит уделить большое внимание подготовительным работам и технике безопасности. Ведь взрывчатые вещества имеют самый высокий класс опасности, и поэтому работать с ними нужно предельно осторожно, соблюдая все нормы и техники. Также применение этого способа сопряжено с большой опасностью для рабочих.

Кроме того, при использовании взрывчатки требуются самые точные расчеты. Ведь если мощность взрыва будет слишком большой, это может привести к печальным последствиям. Также высокая мощность взрыва способна сильно повредить сырье и сделать его непригодным к использованию. И наоборот – если мощность взрыва будет недостаточной, скальный грунт либо придется взрывать еще раз, что приведет к дополнительным затратам, либо работать со слишком большими кусками породы. В последнем случае может возникнуть сложность в транспортировке материала.

Подведем промежуточный итог всему вышесказанному и еще раз отметим все плюсы и минусы взрывного способа добычи скального грунта. Для вашего удобства, информацию об этом мы разместили в следующей таблице.

Достоинства и недостатки взрывной добычи скалы

В целом же взрывной способ добычи скального грунта пользуется популярностью. Он позволяет достаточно быстро получить большой объем качественного и прочного сырья, которое невозможно получить ни одним другим способом.

Дальше мы расскажем о разборном методе добычи скалы.

Разборный способ добычи скального грунта

Этот способ также называют механическим. Еще одно его название – механизированный. Однако это – не совсем корректный термин. Все дело в том, что механизированной можно назвать любую добычу сырья, произведенную не вручную, а с привлечением какой-либо техники. Даже взрывной способ – и тот, получается, механизированный. Поэтому в нашей статье мы будем называть этот способ только разборным, во избежание путаницы.

Итак, суть этого метода состоит в добыче скальной породы без использования взрывчатки, а только лишь при помощи добычной и погрузочно-разгрузочной наземной техники, которая физически разрушает скалу и буквально разбирает ее на части (отсюда и название способа).

В основном тут используют:

• Экскаваторы
• Бульдозеры
• Гидромолоты
• Гидробуры
• Скреперы
• Погрузчики
• Самосвалы

Разборный способ подходит для добычи не всех горных пород. Так, он не подойдет для монолитных магматических массивов. Их простым экскаватором не разрушить.

Обычно его применяют для добычи:

• Осадочных пород (известняка, доломита, ракушечника и прочих)
• Мягких пород (гипса или мела)
• Некоторых метаморфических пород (например, мрамора)
• Выветрелых пород, залегающих на поверхности и покрытых сетью трещин и пор
• Частично разрушенных массивов

Такие породы легко ломаются даже под давлением обычного экскаваторного ковша. И все, что остается – это просто собрать обломки и погрузить их в самосвалы. Далее материал могут либо отправить на переработку, либо сразу на продажу.

Отметим, что скальный грунт, который залегает на поверхности, часто бывает покрыт слоем почвы. Полностью избавиться от нее очень сложно. Земля также забивается в трещины и разломы. Кроме того, поверхность скального грунта бывает загрязнена глиной, торфом, дерном, илом, песком, пылью и прочими нежелательными включениями. Все они ухудшают качество сырья и делают его непригодным для использования в сложных и ответственных работах.

В следующей таблице мы разместили все плюсы и минусы разборного способа добычи скального грунта.

Достоинства и недостатки разборной добычи скалы

Теперь вы знаете, какими способами можно добывать скальные грунты. Мы также рассказали о достоинствах и недостатках каждого метода. Дальше мы коротко опишем, что же может происходить с добытым скальным сырьем и каким манипуляциям оно подвергается.

Постобработка скального грунта

Постобработкой скалы называют различные манипуляции, проводимые с сырьем. При этом такая обработка может проводиться как после добычи материала, так и непосредственно перед продажей скального грунта покупателю.

Чаще всего скалу:

• Просеивают
• Сортируют по фракциям
• Дробят

Прочие манипуляции – такие как, например, промывка или окрашивание – со скальным грунтом не проводят.

Просеивание – один из способов очистки материала. При помощи него можно очистить скалу от органики, торфа, грязи, мусора и прочих включений. Это значительно повышает качество материала. Также просеивание позволяет избавиться от слишком крупных или очень мелких включений в составе скального грунта.

Сортировка скалы по фракциям – то есть по размерам – проводится на специальных строительных ситах (грохотах). Слишком крупные камни из него также удаляются. Материал при этом становится более однородным, а его качество повышается. Также отсортированный по фракциям скальный грунт может быть использован более широко, нежели неотсортированный.

Основными фракциями скального грунта считаются материалы:

• 0-100
• 0-200
• 0-300
• 0-400
• 0-500
• 0-600 и так далее

Дробление – самый популярный способ постобработки скалы, при котором она измельчается и дробится на более мелкие камни и частицы. Особенно подвержены этому слишком крупные куски горной породы, с которыми неудобно работать и которые сложно транспортировать. Кроме того, не стоит забывать, что скальный грунт также является сырьем для таких материалов как щебень, каменная крошка и отсев. Это тоже своеобразный способ его постобработки при помощи дробления.

Отметим, что постобработка скалы может в принципе и не проводиться. В этом случае материал реализуют сразу же после добычи (на практике это встречается чаще всего). Он не проходит лабораторных исследований и не сертифицируется. Соответственно, такой скальный грунт будет стоить дешевле. Однако и качество у него будет соответствующее, не подтвержденное никакими документами.

Подведем итог.

Разработка скального массива и непосредственная добыча скального грунта в основном производится двумя способами – взрывным и разборным. Они считаются самыми популярными, выбираются в зависимости от разных условий (особенностей месторождения и его расположения, горной породы, слагающей массив, и ее свойств, требований к срокам работ и так далее). Прочие методы добычи скалы в настоящее время почти не используются.

Взрывной способ добычи скального грунта предполагает применение взрывчатых веществ. Он считается быстрым и наиболее продуктивным. Однако не лишен этот метод и некоторых недостатков (так, например, он считается очень опасным, требует строгого соблюдения всех правил, требований и норм, нуждается в привлечении специальной техники, загрязняет окружающую среду и так далее). Разборный же способ добычи скалы считается более безопасным. Он не вредит экологии и не требует привлечения специальной и дорогостоящей техники – для его реализации достаточно будет экскаватора, погрузчика и самосвала. Однако разборный метод – не настолько эффективен, как взрывной. Плюс, таким способом можно добыть лишь выветрелые, мягкие и слабые горные породы. Они, как мы уже отмечали выше, обладают низкой прочностью и не подходят для сложных и ответственных работ.