Cięcie liną diamentową w kamieniołomach granitu

Szczegóły

Opublikowano: poniedziałek, 19, marzec 2007 09:14

W chwili obecnej na bazie światowych doświadczeń zostało potwierdzone, że lina diamentowa stanowi ekonomiczne i niezawodne rozwiązanie zagadnienia cięcia we wszystkich najważniejszych procesach, które spotykane są w produkcji wyrobów z granitu. Te podstawowe procesy, w których lina diamentowa znajduje zastosowanie, można podzielić na: wydobycie granitu (z kamieniołomu), cięcie podstawowe (przetwarzanie bloków granitowych na elementy) i formowanie wyrobów (z użyciem maszyn do cięcia profilowego). Wszelkie korzyści osiągnięte w pierwszych etapach wydobycia skały z kamieniołomu stanowią ważny element redukcji kosztów wytworzenia produktu finalnego. Możliwość wydobywania już wstępnie obrobionych bloków zapewnia nie tylko wielkie oszczędności na etapie przetwarzania, ale także dzięki temu, że co najmniej jedna płaszczyzna jest uzyskana w wyniku cięcia, kwestia określania jakości i klasyfikacja granitu staje się łatwa i czytelna. Dobrze eksploatowane kamieniołomy ułatwiają lekką pracę, a dodając do tego korzyści szybszego wydobycia przy niższych kosztach łatwo zauważyć, dlaczego metoda eksploatacji z użyciem liny diamentowej tak szybko przyjęła się w całym przemyśle granitu. Nie sposób nie wspomnieć, że jedną z osiąganych korzyści jest znikomy wpływ na środowisko naturalne w porównaniu do metod tradycyjnych. Problem ten wraz z rozwojem cywilizacji staje się coraz bardziej ważny we wszystkich krajach. Technologia cięcia liną diamentową, zmniejszającą w sposób wyraźny wpływ na środowisko naturalne, spowodowała, że prawo lokalne w wielu miejscach zezwala na eksploatację złóż jedynie z użyciem liny diamentowej - głównym argumentem jest tutaj różnica w poziomie hałasu tej metody w porównaniu z cięciem za pomocą palnika wrębowego.

Metoda

Dla niewtajemniczonych poniżej krótki opis podstawowych aspektów odnoszących się do cięcia liną diamentową w kamieniołomach granitu. Technologia cięcia liną diamentową opiera się na dwóch podstawowych składnikach:  samej linie diamentowej i jednostce napędowej. Lina diamentowa składa się z rdzenia, liny splecionej ze stalowych drutów, na której są mocowane metalowe koraliki z warstwą spieku diamentowego. Wzajemne położenie i odległości między koralikami osiągane są poprzez tulejki dystansowe wtryskiwane z gumy lub plastiku. (patrz rys. 1) Jednostka napędowa porusza linę - która została połączona w zamkniętą pętlę zawierającą płaszczyznę granitu przeznaczoną do cięcia  i zaczyna się proces cięcia. Przed połączeniem w pętlę, lina jest skręcana, aby zapewnić jej obracanie w czasie procesu cięcia, co zapewnia równomierne zużywanie się koralików. Proces cięcia wymaga obracania liną, tak jak i jej napinania, obie te funkcje wykonuje jednostka napędowa. Napinanie liny jest realizowane przez sterowany ruch jednostki napędowej w tył od ciętej powierzchni po uprzednio ustawionych szynach. (patrz rys. 2) Kiedy maszyna osiągnie pozycję końcową na ustawionych szynach, zatrzymuje się i powraca na początek, wówczas linę się skraca i ponownie łączy. Proces cięcia jest wznawiany. Typowa prędkość cięcia z uwzględnieniem zakresu różnych klas granitu mieści się w granicach 1,5-3 m2/h. Problem właściwego chłodzenia pracującej liny oraz usuwania „okruchów” przeciętego granitu jest łatwo rozwiązywany przez dostarczanie wody do strefy cięcia w sposób ciągły. Przed rozpoczęciem cięcia należy wywiercić dwa przecinające się otwory wyznaczające powierzchnię, która ma być przecięta, następnie otaczamy ją liną przeciągając przez otwory i łącząc. Wiercenie otworów wykonuje się zazwyczaj za pomocą wiertnic z wiertakami dolno - młotkowymi. Geologiczny charakter złoża granitu oczywiście odgrywa główną rolę, decydującą o tym, czy wydobycie granitu będzie ekonomicznie efektywne, podobnie jak popyt czy cena sprzedaży bloków granitu. Lina diamentowa najbardziej jest dostosowana do złóż monolitycznych lub pół-monolitycznych bez gęstej siatki dużych spękań natomiast z wyraźnymi płaszczyznami podziału. Jednak aktualny postęp w technologii cięcia liną diamentową i generalny trend w kierunku wzrostu żywotności liny diamentowej skłania do używania jej przy eksploatacji granitów o niższej wartości rynkowej czy złóż, których eksploatacja była wcześniej uważana za ekonomicznie nieuzasadnioną. Operacje w procesie produkcji bloków granitowych Kolejność operacji procesu produkcyjnego bloków handlowych jest podobna w większości kamieniołomów granitu. Można je podzielić na:

- cięcie podstawowe,

- cięcie wtórne,

- formowanie.

Cięcie podstawowe

Wymiary pierwotnych bloków wydzielanych ze złoża zależą od stosowanej technologii wydobycia jak i uwarunkowań geologicznych złoża. Istniejące naturalne płaszczyzny podziału należy wykorzystać. Jeśli tych naturalnych spękań nie ma, w celu uwolnienia bloku należy wykonać dwa pionowe cięcia i jedno poziome. Zakładamy przy tym, że jedna ściana bloku została już oddzielona, jeśli nie - potrzebne będzie wykonanie dodatkowego cięcia albo za pomocą liny diamentowej, albo w inny sposób w zależności od dostępnych możliwości. W praktyce najczęściej stosuje się kombinację rożnych metod dzielenia skały, szczególnie we wstępnym okresie przystosowania kamieniołomu do cięcia liną diamentową. Typowy scenariusz działań to wykonanie pionowych cięć za pomocą liny diamentowej i użycie innej nie niszczącej technologii do wykonania podziału w poziomie.

Cięcie wtórne

Jest to kolejny podział pierwotnych bloków powstałych w wyniku cięć podstawowych w celu uzyskania odpowiednich wymiarowo bloków przeznaczonych do dalszej obróbki. Wielkość bloków pierwotnych, czyli objętość oddzielnego granitu, w pewnej mierze dyktowania jest stosowaną technologią wydobycia. Najbardziej popularnymi metodami dzielenia granitu są obecnie: cięcie za pomocą liny diamentowej, wykonywanie szczeliny metodą wiertniczą oraz dzielenie z użyciem materiałów wybuchowych.

Formowanie

Formowanie jest procesem docinania bloków handlowych w celu nadania im prostopadłościennego lub innego kształtu w celu uzyskania optymalnej wielkości oraz usunięcia zbędnego materiału przed transportem. W przypadku materiałów o dużej wartości można użyć do tej operacji liny diamentowej, ale w większości przypadków stosuje się technologię wiercenia i klinowania. Cięcie liną diamentową jest idealną propozycją do zastąpienia tradycyjnych metod cięcia skały, jak na przykład cięcie z użyciem palnika wrębowego. Poniżej przedstawiamy sprawdzone w praktyce porównanie obu metod. Poza korzyściami większej produkcji w tym samym czasie, zmniejszania szkodliwego zanieczyszczenia środowiska, zmniejszania strat materiału, należy ponadto wyróżnić inne czynniki:

Palnik wrębowy:

- brak możliwości użycia w przypadku materiałów nie zawierających kwarcu (np. gabro) - niużyteczne w przypadku dużego spękania skały z powodu dużych strat energii,

- realne ryzyko uszkodzenia słuchu w przypadku  długotrwałej pracy operatora,

- brak możliwości użycia do cięcia poziomego,

- z powodu hałasu brak możliwości prowadzenia innych prac w tym samym czasie.

Lina diamentowa

-przecięta liną powierzchnia umożliwia        

  wzrokową ocenę skały.

- wymaga przeszkolonej obsługi,

- wymaga chłodzenia wodą.

Warto tutaj także wymienić wady i zalety stosowania innych popularnych metod dzielenia granitu:

Materiał wybuchowy

- wygórowane straty materiału,

- niebezpieczeństwo stosowania,

- częste zatrzymanie pracy w kamieniołomie,

- specjalne kwalifikacje pracowników.

Wiercenie szczeliny

- maksymalna głębokość ok. 5 m,

- mała prędkość  około 1m2 na godzinć,

- straty materiału  10 cm.

Porównania te wykazują dużą przewagę metody cięcia przy użyciu liny diamentowej. Wracając jednak do zasadniczego wątku, porównania liny diamentowej i palnika wrębowego, nie sposób nie zwrócić uwagi na koszty cięcia z użyciem obu metod. Do analizy tej przyjęto średnie ceny obowiązujące na rynku polskim oraz trzyletni okres amortyzacji sprzętu (dane obowiązujące w marcu 2002 r.). Czas pracy: 40 godzin tygodniowo i 48 tygodni w roku. Koszt 1 godziny pracy: 24 PLN. Cena paliwa (diesel): 1,70 PLN/litr. Cena energii elektrycznej: 0,25 PLN/1kWh.

Podsumowanie

Jak widać koszt cięcia za pomocą liny diamentowej jest dużo niższy niż koszt stosowania palnika wrębowego. Dodając do tego wymienione już wyżej korzyści w postaci większej prędkości cięcia, mniejszych strat materiału czy możliwości prowadzenia w tym samym czasie innych prac w kamieniołomie jasne się staje, że cięcie liną diamentową jest najbardziej efektywną metodą wykonywania podstawowych cięć skały. Wydaje się także, że wykonywanie cięć wtórnych czy też formowanie bloków za pomocą liny diamentowej może być także ekonomicznie uzasadnione. Niewątpliwie przeszkodą w stosowaniu tej technologii jest sposób prowadzenia robót w kamieniołomie tak, aby możliwe było ustawienie torowiska maszyny. Z drugiej strony wymuszony tą technologią sposób eksploatacji złoża porządkuje kolejność urabiania bloków, wytwarza korzystną z wielu względów architekturę kamieniołomu. Warto tu także zwrócić uwagę na oczywisty fakt wstrzymywania innych prac w kamieniołomie w przypadku pracy palnikiem wrębowym. Konieczność zapewnienia odpowiedniego dozoru oraz utrzymywania pracy sprężarek dla przeprowadzenia tylko tej jednej operacji stanowi nie tylko niedogodność, ale przede wszystkim zwiększa koszty wydobycia. Cięcie liną diamentową nie tylko nie wstrzymuje innych prac w kamieniołomie, a wręcz przeciwnie, przy automatycznej pracy maszyny możliwe staje się wykorzystanie operatora do innych zadań. Możliwa staje się także praca na dwie zmiany, co szczególnie w polskich warunkach klimatycznych i związaną z tym sezonowością pozwala na znaczne zwiększenie wydobycia.

• « poprz.
• nast. »