Перспектива впровадження комбінованої гідроабразивної технології при обробці та видобутку природного облицювального каменю в Україні
DOI:
https://doi.org/10.26642/ten-2025-2(96)-237-243Ключові слова:
природний камінь, видобуток та обробка облицювального каменю, гідроабразивний спосіб впливу, архітектурно-будівельна сировина, родовища корисних копалинАнотація
У статті розглянуто сучасні підходи до підвищення ефективності процесу обробки та видобутку природного облицювального каменю шляхом застосування комбінованої гідроабразивної технології. Проаналізовано існуючі методи відокремлення комерційних блоків облицювального каменю у кар’єрах блочної будівельної сировини, їхні енергетичні затрати та технологічні особливості. Обґрунтовано актуальність тематики, зумовлену стабільним попитом на якісний облицювальний камінь і потребою зниження собівартості виробництва при підвищенні якості блоків. Проаналізовано традиційні технології видобутку (буровибухові, буро-клинові, алмазно-канатні, дискові, барові, із застосуванням НРС) та визначено їхні основні недоліки – високі втрати матеріалу, механічні пошкодження, шум, пил, термічні деформації та обмеження геометричної точності. Запропоновано поєднання класичних методів відокремлення блоків від масиву природного облицювального каменю в кар’єрах мінеральної будівельної сировини та гідроабразивного методу різання під високим тиском з абразивною дією, що дозволяє знизити енергоємність процесу обробки та видобування природного облицювального каменю, зменшити втрати корисного матеріалу та підвищити якість комерційних блоків. Проведено техніко-економічне порівняння вартості розрізу 1 м² гранітного блоку різними методами: алмазно-канатним (≈358 грн/м²), буро-клиновим (≈1150 грн/м²) та гідроабразивним (≈3385 грн/м²). Незважаючи на вищу собівартість, гідроабразивний спосіб забезпечує мінімальні експлуатаційні втрати матеріалу (близько 0 %), що компенсує витрати та підвищує рентабельність при комбінованому використанні. У статті також наведено критерії поєднання методів, визначено оптимальні технологічні параметри та обґрунтовано переваги гідроабразивного різання для створення точних стартових і фінішних зрізів. Зазначено, що комбінована технологія знижує енерговитрати, втрати матеріалу, рівень шуму й пилу, а також покращує екологічні показники. Визначено перспективи подальших досліджень, спрямованих на оптимізацію параметрів комбінованого способу, розробку мобільних кар’єрних гідроабразивних установок та оцінку довгострокової економічної ефективності для кар’єрів облицювального каменю України.
Посилання
Makhno, A.M. and Piskun, I.A. (2025), «Doslidzhennia parametriv shorstkosti poverkhni pryrodnoho oblytsiuvalnoho kameniu pry hidroabrazyvnomu vplyvi na hirsku porodu», Tekhnichna inzheneriia, No. 1 (95), рр. 172–178.
Sobolevskyi, R.V., Levytskyi, V.H., Strikha, V.A. and Korobiichuk, V.V. (2014), Suchasni fizyko-khimichni metody obrobky pryrodnoho kameniu, ZhDTU, Zhytomyr, рр. 58–129.
Ozcelik, Y., Gursel, M., Ciccu, R. et al. (2012), «Optimization of working parameters of water jet cutting in terms of depth and width of cut», Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part E. Journal of Process Mechanical Engineering, Vol. 226, No. 1, рр. 64–78.
Iskov, S.S., Tolkach, O.M., Skyba, H.V. et al. (2023), «Doslidzhennia ekspluatatsiinykh vtrat blochnoi syrovyny», Tekhnichna inzheneriia, No. 1 (91), рр. 319–330.
Engin, I.C. (2012), «A correlation for predicting the abrasive water jet cutting depth for natural stones», South African Journal of Science,Vol. 108, No. 9/10.
Ozcelik, Y., Ciccu, R. and Costa, G. (2011), «Comparison of the water jet and some traditional stone surface treatment methods in different lithotypes», Construction and Building Materials, Vol. 25, No. 2, рр. 678–687.
Grosso, B., Dentoni, V. and Bortolussi, A. (2021), «Effect of the Rock Stress on the Water Jet Cutting Performance», Rock Mechanics and Rock Engineering, Vol. 54, No. 9, рр. 4987–4999.
Aydin, G., Karakurt, I., Amiri, M. and Kaya, S. (2022), «Improvement of Rock Cutting Performance through Two-Pass Abrasive Waterjet Cutting», Sustainability,Vol. 14, Issue 19.
Li, H., Liu, S., Zhou, F. et al. (2022), «Experimental investigation on concrete rock breaking performance of self-excited oscillation pulsed waterjet», Engineering Fracture Mechanics,Vol. 268.
Aydiner, K. (2014), «Abrasive Water Jet Cutting of Granite», Journal of Powder Metallurgy & Mining, Vol. 3, No. 2.
Список використаної літератури:
Махно А.М. Дослідження параметрів шорсткості поверхні природного облицювального каменю при гідроабразивному впливі на гірську породу / А.М. Махно, І.А. Піскун // Технічна інженерія. – 2025. – № 1 (95). – С. 172–178.
Сучасні фізико-хімічні методи обробки природного каменю / Р.В. Соболевський, В.Г. Левицький, В.А. Стріха, В.В. Коробійчук. – Житомир : ЖДТУ, 2014. – С. 58–129.
Optimization of working parameters of water jet cutting in terms of depth and width of cut / Y.Ozcelik, M.Gursel, R.Ciccu and other // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part E : Journal of Process Mechanical Engineering. – 2012. – Vol. 226, № 1. – Р. 64–78.
Дослідження експлуатаційних втрат блочної сировини / С.С. Іськов, О.М. Толкач, Г.В. Скиба та ін. // Технічна інженерія. – 2023. – № 1 (91). – С. 319–330.
Engin I.C. A correlation for predicting the abrasive water jet cutting depth for natural stones / I.C. Engin // South African Journal of Science. – 2012. – Vol. 108, № 9/10.
Ozcelik Y. Comparison of the water jet and some traditional stone surface treatment methods in different lithotypes / Y.Ozcelik, R.Ciccu, G.Costa // Construction and Building Materials. – 2011. – Vol. 25, № 2. – Р. 678–687.
Grosso B. Effect of the Rock Stress on the Water Jet Cutting Performance / B.Grosso, V.Dentoni, A.Bortolussi // Rock Mechanics and Rock Engineering. – 2021. – Vol. 54, № 9. – Р. 4987–4999.
Improvement of Rock Cutting Performance through Two-Pass Abrasive Waterjet Cutting / G.Aydin, I.Karakurt, M.Amiri, S.Kaya // Sustainability. – 2022. – Vol. 14, Issue 19.
Experimental investigation on concrete rock breaking performance of self-excited oscillation pulsed waterjet / H.Li, S.Liu, F.Zhou and other // Engineering Fracture Mechanics. – 2022. – Vol. 268.
Aydiner K. Abrasive Water Jet Cutting of Granite / K.Aydiner // Journal of Powder Metallurgy & Mining. – 2014. – Vol. 3, № 2.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Артур Миколайович Махно, Василь Васильович Мамрай
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автор, який подає матеріали до друку, зберігає за собою всі авторські права та надає відповідному виданню право першої публікації, дозволяючи розповсюджувати даний матеріал із зазначенням авторства та джерела первинної публікації, а також погоджується на розміщення її електронної версії на сайті Національної бібліотеки ім. В.І. Вернадського.
