горная порода камень обработка

1. Исторический обзор первобытной обработки камня

По мере усложнения хозяйственной деятельности человек стал испытывать нужду в более совершенных инструментах с тщательно отделанными лезвиями.

Изготовление их требовало новых приемов в обработке камня. Около восьми тысяч лет назад люди освоили Первобытная кремниевая пила технику пиления, сверления и шлифовки. Эти открытия были настолько важны, что вызвали настоящую революцию в развитии общества, названную неолитической революцией.

Пилить человек научился тогда, когда заметил, что зазубренный нож режет лучше, чем гладкий. Как известно, действие пилы основано на том, что ее резцы, или зубья, при движении полосы последовательно проникают вматериал и снимают в нем слой определенной глубины. Получается как бысистема ножей. Древнейшая дошедшая до нас примитивная пила была целиком изготовлена из кремня.

Работа на ней требовала больших физических усилий, но позволяла успешно справляться с распилкой дерева и кости. Пиление камня отнимало еще больше времени и сил. Оно развивалось постепенно, однако только в эпоху неолита эта техника получила широкое распространение. Пилой обычно служила кремневая зубчатая пластинка, под которую подсыпали смоченный водой кварцевый песок. Пиление редко былосквозным. Обычно мастер делал только глубокий надпил, а затем рассчитанным ударом деревянной колотушки разламывал камень на две части. Благодаря пилению людям стали доступны правильные

Различные способы сверления камня (поС.А. Семенову): 1) одноручное сверло безрукоятки; 2) - 3) сверло с рукояткой;

4) двуручное сверло; 5) сверло мбовамбов(Новая Гвинея) геометрические формы изделий, что было очень существенно приизготовлении инструментов.

Одновременно с пилением развивалась техника сверления камня. Этот прием был очень важным при изготовлении составных инструментов.

Люди давно заметили, что самые удобные и прочные топоры получаются тогда, когда рукоятка плотно забивается в отверстие самого топора, а не привязывается к нему. Но как сделать правильное отверстие в твердом камне? Ответ на этот важный вопрос был многие тысячелетия скрыт от человека. Как и в случае с пилением, древние мастера освоили сначала сверление мягких материалов. В древнейшие времена, когда человеку нужно было сделать отверстие в дереве или кости, он прибегал к выбиванию.

По крайней мере, именно таким способом еще недавно делали отверстия некоторые примитивные народы. Возможно, что именно

Распиловка камня с помощьюрезца-скребкапри этой операции,вращая в отверстии каменный пробойник, древний мастер обнаружил, чтовысверливание требует гораздо меньших усилий. Сверление имело еще и товажное преимущество, что позволяло делать отверстие в твердых и хрупкихматериалах. Первое сверло, по-видимому, представляло собой обыкновенную палку, к концу которой было приделано каменное острие. Мастер просто катал ее между ладоней.

Значительный сдвиг в сверлении произошел после того, как в неолитическую эпоху был изобретен лучковый способ, при котором вращение сверладостигалось за счет поворота лука. Одной рукой мастер покачивал лук, а другой прижимал сверло сверху. Затем каменное сверло стали заменять полойкостью животного крупного диаметра. Внутрь нее засыпался кварцевый песок, игравший роль абразива. Это было принципиальное и очень важное усовершенствование, значительно расширившее возможности сверления. В ходеработы песок постепенно просыпался из полости сверла под края коронки имедленно истирал просверливаемый камень. Поскольку успех сверленияво многом зависел от силы нажима, позже стали применять искусственные утяжелители. Когда же пиление и сверление было дополнено шлифовкой, древний человек полностью овладел всей технологией обработки камня. Отныне для него не было ничего невозможного - он мог придавать изделию любую желательную форму и при этом грани всегда оставались гладкими и ровными. Существенное отличие шлифовки камня от других способов обработки заключалось в том, что можно было удалять материал очень малыми и ровными слоями, причем одновременно совсей поверхности заготовки. Благодаря этому открылась возможность создавать инструменты правильных геометрических форм с гладкой поверхностью. Шлифовка позволяла обрабатывать материал любой формы, строения и твердости. На ранних этапах заготовку, видимо, просто шлифовали о шершавый камень. Затем между заготовкой и шлифовальным камнем стали подсыпать кварцевый песок. Это заметно ускорило процесс обработки. Наконец, был освоен процесс мокрой шлифовки, когда шлифовальную плиту обильно и часто поливали водой. Таким образом время шлифовки дажеочень твердой заготовки сократилось до нескольких часов (так, по наблюдениям Семенова, на изготовление шлифованного топора из нефрита уходилодо 25 часов непрерывной работы). Для окончательной отделки и полировкидревние мастера в некоторых местах применяли очень мелкий пемзовый порошок, который наносили с помощью кусочка кожи. Искусство полировкидоходило до такой высоты, что в некоторых местах практиковалось производство каменных зеркал, вполне пригодных для употребления (на Гавайяхтакие зеркала делали из базальта, в доколумбовской Мексике - из обсидиана).

Шлифование и полирование явились последними звеньями в длиннойцепи истории обработки камня.

Новые приемы обработки позволили человеку освоить более твердыепороды камня: нефрит, жадеит, яшму, базальт, диорит и т. д. Эти материалыбыли более удобны для изготовления инструментов, в которых использовалась сила удара (например, топоров), чем хрупкий кремень. К тому же кремень был совершенно непригоден для сверления и плохо поддавался шлифовке.

1.1 Залегания горных пород

Залегание горных пород (геологические), формы и пространственное положение горных пород в земной коре. Осадочные и метаморфические горные породы залегают обычно в виде слоев или пластов, ограниченных приблизительно параллельными поверхностями. Осадочные породы при ненарушенном первоначальном их залегании располагаются почти горизонтально, реже они имеют первичный наклон в одну сторону или изгибы, обусловленные рельефом той поверхности, на которой отлагались. Нарушения первоначального З. г. п. или их дислокации вызываются двумя причинами: эндогенными, к которым относятся тектоническим движения, и экзогенными, как, например, деятельность поверхностных и особенно грунтовых вод, вызывающих оползни, обвалы, растворение пород и др.

По условиям накопления осадочных горных пород выделяют 3 вида З. г. п.: трансгрессивное залегание, регрессивное залегание и миграционное залегание.

По характеру нарушений различают 3 главные группы З. г. п.: складчатые, или пликатявные (без разрыва сплошности пластов), разрывные, или дизъюнктивные (с разрывом), и формы нарушения, связанные с внедрением (прорывом) магматических масс или высокопластичных пород (соли, гипсы) в ранее образовавшиеся толщи горных пород.

Среди складчатых форм нарушенного З. г. п. выделяются: односторонний наклон пластов под различными углами (моноклинальное залегание), изгибы пластов с образованием складок самых разнообразных размеров и форм (антиклинальные, синклинальные, прямые, косые, опрокинутые и др.). Среди разрывных нарушений выделяются крутопадающие нарушения, вызывающие разрыв сплошности пластов с движением прилегающих блоков пород в вертикальном, горизонтальном либо наклонном направлениях (сбросы, взбросы, сдвиги, раздвиги, надвиги). Крупные, пологонаклонённые или горизонтальные разрывы со смещением на десятки км носят название покровов или шарьяжей. К прорывающим формам З. г. п. в осадочных толщах относятся диапировые складки (складки "с протыкающим пластичным ядром") и складки, возникающие при внедрении магматических расплавов. При наличии разновозрастных комплексов слоев различают 2 основных типа З. г. п.: согласное залегание и несогласное залегание. Эти термины используются для определения стратиграфических и структурных взаимоотношений. Стратиграфическое согласное залегание характеризует непрерывность накопления пород; при стратиграфическом несогласии в осадочных, вулканогенных и метаморфических толщах выпадают отдельные стратиграфические подразделения. При структурном согласном залегании комплексы пород разного возраста залегают друг на друге параллельно и комплекс верхних слоев повторяет формы залегания нижних. При структурном несогласном залегании нижний и верхний комплексы залегают различно, причём основание верхнего комплекса перекрывает различные слои нижнего комплекса, обычно имеющие более крутые углы наклона). Размещение слоев на косо срезанной эрозионными процессами поверхности более древней толщи называется прислонённым залеганием или прилеганием, а заполнение впадин в древнем комплексе пород более молодыми слоями, отложенными быстро наступающим морем, - ингрессивным залеганием.

Магматические горные породы имеют разнообразные формы залегания. Излившиеся на поверхность земли лавы застывают в виде потоков и покровов (эффузивные горные породы); при застывании магмы на небольшой глубине от поверхности земли образуются штоки, жилы, дайки, плитообразные пологие тела (силлы), лакколиты (экструзивные и гипабисальные горные породы). При остывании магмы на значительных глубинах (более 1,5-2 км) образуются штоки и батолиты (интрузивные горные породы). Положение в пространстве отдельных слоев и комплексов определяется измерением т. н. элементов залегания горных пород: направления простирания, направления падения и угла падения. Эти элементы либо замеряются с помощью горного компаса, либо вычисляются путём геометрических построений по данным структурных карт или отметок пластов, вскрытых на глубине буровыми скважинами. Совокупность вопросов, относящихся к З. г. п., изучается структурной геологией.

2. Оборудованиедля механической обработки камня

Технологический процесс, в результате которого камню придают требуемую форму, размер и фактуру лицевой поверхности, состоит из ряда операций, которые на предприятиях в настоящее время выполняются почти полностью механизированным способом.

Современный технический прогресс позволил камнеобрабатывающей промышленности применять для обработки камня различные методы разрушения горных пород, которые подразделяются на два вида: механические и физико-технические.

Механические методы обработки камня, такие, как скалывание, резание и ударное разрушение, до настоящего времени являются наиболее распространенными. Скалывание применяется для получения строительных изделий с фактурой "Скалы" и производится, как правило, вручную с помощью набора клиньев. При этом используются анизотропные и хрупкие свойства камня. В последнее время в практику все шире внедряются колочные станки относительно простой конструкции, имеющие два стальных ножа, армированных твердосплавным инструментом, приводимых в движение гидравлическими цилиндрами.

При обработке камня методом скалывания достигается несколько видов фактурной обработки, которые подразделяются на следующие группы: фактура рельефной и плоской "Скалы". Первая получается путем скалывания по периметру лицевой поверхности камня закольником и молотком. В процессе обкалывания камню можно придать рельеф различной глубины.

При расколе камня на колочном станке может быть получена менее рельефная фактура "плоской скалы". Рельеф фактуры "Скала" имеет высоту от 50 мм и более; бугристая фактура, характеризующаяся наличием на лицевой поверхности равномерно распределенных бугров и впадин, получаемых от обработки скалывающими инструментами. Эта фактура подразделяется на мелкобугристую с высотой рельефа 3 - 7 мм и крупнобугристую с высотой рельефа 7 - 15мм. Бугристую фактуру получают путем раскалывания камня на колочных станках или обработкой камня шпунтом и узкой скарпелью; рифленая фактура характеризуется наличием параллельных борозд с высотой рельефа от 0,5 до 3 мм и достигается путем обработки распила пород средней твердости троянкой. Рифленая фактура может быть достигнута путем обработки камня на строгальных станках с помощью гребенчатого резца.

Резание - это наиболее современный способ обработки камня. Самое широкое распространение в настоящее время получила обработка камня штрипсовой распиловкой, которая подразделяется на:

- штрипсовую распиловку с применением стальной и чугунной дроби;

- алмазно-штрипсовую распиловку.