石材・砕石業

規格石材は、建設、クラッディング、舗装、その他の用途で使用される最も持続可能な材料の1つです。 古くはイースター島のモアイ像が有名ですが、その人気は再び高まっており、適切な設備があれば、採石はかつてないほど手頃な価格になっています。

過去 20 年間、特に建築家が天然石の持つ幅広い色、質感、仕上げを活用している建築プロジェクトを理由として、石材の世界的な生産は急速に拡大してきました。 また、石材の使用が増えている一方で、硬岩をより効率的に切断・処理する弊社の能力により、市場に供給される素材の種類や色が大幅に増加しています。

建築での使用に加えて、彫刻、記念碑、墓石の材料など、記念を目的とした石積みにも規格石材が必要です。 現在、中国、インド、トルコ、イラン、イタリア、ブラジル、スペインの 7 か国が、世界の規格石材生産量の 3 分の 2 を占めています。 一般的に、経済的に可能な場合はいつでも石材を使用する傾向があり、伝統への回帰を示しています。

この需要の高まりの結果、世界的に石材・採石業（DSI）を開発・拡大する機会が明らかに存在しています。 将来的な展望は好調に見えますが、 DSIの開発は多くの場合、石材鉱床の場所、品質、適合性、適切な規模の採石場を開発または拡大するための資金調達の利用可能性、および石材生産者と顧客を結び付けるための適切な輸送インフラストラクチャの提供など、地域的な要因に依存しています。

規格石材とは、建築や建設、彫刻、モニュメント、メモリアルの制作に使用される特定の寸法や仕様に合わせて採石・成形された天然岩の名称です。 基本的に、この用語は大きなブロックで採石した後、スラブ、ブロック、タイル、またはフラグトーンに加工することができるすべての石材を指します。 実際には、岩石の物理的特性を使用して規則的な形状の建築用石材を製造する場合、主に装飾用に使用されている古典的な規格石材と、サイズ調節された天然建築材料との間には、ややグレーの領域があります。

歴史的に、寸法石材の生産と使用は、はるか過去に遡ります。例えば、ヨーロッパ、中東、その他の地域の中石器時代と新石器時代のモニュメントは、明らかに、加工石材を使用して建てられました。 古典的なギリシャとローマの建築では、寸法石材の使用における高度な技術を特徴としています。 例えば、ローマ人は、ジュピター神殿の装飾柱に使用するために、紫色の斑岩について、世界で唯一の供給源を発見して利用しました。 この作業には、エジプト東部の紅海の丘で柱サイズの石を採石し、陸と海を越えてローマに輸送することが含まれました。 大ピラミッドの構成材も、遠方から調達された後で正確な寸法に切り出されました。高品質な石造建築の他の例は、あらゆる大陸で見つけることができます。

現在、最も一般的に使用されている市販の石材には、大理石、花崗岩、スレート、砂岩などがあり、これらはすべて、さまざまな視覚的および物理的特性を備えています。 これは網羅的なリストではありませんが、石灰岩、玄武岩、斑れい岩、トラバーチン、トゥファなどの岩石も、それぞれの特性に合う場所で広く使用されています。 火山起源のトゥファは本質的に非常に柔らかい岩石ですが、取り扱いが簡単です。 その使用例は、アルメニアの多くの建築物における建築材や外装材から、イースター島の巨大なモアイ像まで多岐にわたります。 規格石材の人気と利用法を決定する主な特質には、色、パターン、質感、耐久性、供給の一貫性が含まれます。 市場によって必要な品質特性は異なります。

規格石材は、大規模な石材ブロックを自然岩塊から切断または分離することで採石されます。 生産される個々のブロックのサイズは、岩自体の均質性、粗石を扱う採石オペレーターの能力、および成形後の石材に求められる最終用途など、多くの要因に依存します。 典型的なブロックサイズは、約6 m3 (200 ft3)となり、密度に応じて、 10–18 tのブロック重量に対応します。 個々の採石場の運営方法は大きく異なります。

岩体質量の物理的特性（均質性、日常的な破砕や積層などの明確な脆弱ラインがあるかどうか）、その製品の資源と市場の規模、および事業者の財源といった要素がすべて、採石場の設計と生産能力 を決定する上で重要です。 大規模な作業では、生産の初期段階で、何千立方メートルもの材料が含まれる個々のブロックを、高さ10 m以上の採石ベンチから分離させます。

逆に、小規模の採石場では、生産量が大きく制限されていることがあり、重量が5–10 tの未加工ブロックを生産し、ベンチ高も利用できる生産技術に適した低いものになっています。 ただし、全体的なコンセプトは同じです。つまり、より価値の高い製品に加工できる生のブロックを生産することです。 このように見ると、生のブロックはそれ自体が貴重な資産であり、慎重に取り扱う必要があります。小さくて不規則な断片化されたブロックは、大きなブロックよりも市場性が低くなります。 その結果、高価値なブロックは丁寧に取り扱われます。

例えば、一部の運営業者は、新しく分離された生の石のブロックをサポートするために、採石場での取り扱い中、土または砂の「枕」を使用します。  花崗岩やその他の貫入岩などの硬い材料の場合、ブロックは通常、間隔を狭くして正確に位置合わせされた孔のラインをドリルで開け、くさびとシム（プラグとフェザーと呼ばれることもあります）を挿入することによって、採石場の表面から分離されます。 くさびを孔に順番に打ち込むと、岩石が孔のラインに沿って割れ、ブロックをこじ開けることができます。 大理石などの柔らかい岩は、ダイヤモンドを染み込ませたワイヤーソーで切断できますが、柔らかい（結晶ではない）石灰岩のブロックは、多くの場合、メカニカルソーを使用して切断されます。 スレートのような大量の材料は、採石場のベンチに沿って事前に開けられた孔に仕掛けられた黒色火薬などの低エネルギー爆薬を注意深く使用することによって分離することができます。

もちろん、ここでの目的は、生の石材を断片化せずに十分に分離することです。断片化すると、屋根板や記念碑の製造には使用できなくなります。 少量の爆発物を使用して、採石場のベンチフロアから硬質材料のブロックを分離することもできます。 大きなフロントエンドローダーとフラットベッドトラックを使用して石材ブロックを採石場から加工工場に移動します。 粗いブロックは、在庫として採石場に保管するか、すぐに加工工場へ送って処理することができます。 これらは多くの場合、採石作業と統合されているか、または輸送コストを削減するために付近で行われます。

生のブロックは、必要な最終製品に応じて、一連の処理ステップに通されます。 これには通常、ダイヤモンドを含浸させたワイヤーまたは丸鋸を使用して、正確な寸法のブロックまたは薄いスラブに湿式切断を行い、必要に応じて研磨またはホーニングも行います。

個々のスラブの厚さも最終用途によって異なり、建築用クラッディングや商業用舗装では、例えば、家庭用のインテリアフロアや壁タイルとして使用する予定の材料よりも厚く切断することが必要になります。 各採石場は、多くの場合、地元の需要に向けて供給を行う小規模事業です。 さらに、規格石材会社では、特定石材の需要に応じ、さまざまな種類や色の石材のため、採石場を断続的に運営している場合があります。 使用できない荒石は破砕して骨材として販売されます。

柔軟性と掘削精度は、 DSI 原材料を生産するための適切な機器を選択する際の重要な要素です。 典型的なDSI採石実務では、予定する最終用途への適合性、および採石表面から採石されるブロックが無傷のままである確率に基づいて、個々のブロックが選択されます。その結果、柔軟性に対するニーズが生じます。 その結果、掘削装置は非常に高い機動性と操作性を備えている必要があると同時に、高品質なブロック生産に向けた正確なブレークラインを生成するために、孔の真直度、位置合わせ、平行度に関して、必要なレベルの掘削精度を提供する必要があります。

孔の目的が従来の採石のように爆発物を保持するためではなく、分割のために岩盤内に脆弱ラインを提供するためであることを考慮すると、DSI掘削に使用される孔の直径は通常45mm未満となります。 ただし、くさび処理が開始したときに孔間の亀裂の伝播が促進されるように、孔の間隔も狭くする必要があります。 さらに、破断を可能な限りきれいにするためには、孔の偏差を最小限に抑える必要もあります。 これにより、小さな直径でのワンパス掘削で達成できる孔の深さに制約が課せられます。厳密な制御システムが導入されていない限り、延長ドリル鋼を使用すると、深さの偏差が大きくなる可能性が高くなります。

生ブロックの使用目的に応じて、エピロックの FlexiROC T15 R 油圧リグのような従来のドリルリグを使用することができます。このリグは、シングルブームを備え、マシン自体とブームの位置決めの両方で高いレベル の操作性を実現しています。 一度に 1 つの孔しか掘削できないため、その用途はやや限定的です。ブームおよびフィードの傾斜は、連続する各孔に対して正確に再設定する必要があります。 この種の問題を解決するため、SpeedROC 1 F など、エピロックの製品シリーズを構成するカスタム設計の専用 DSI ドリルシステムを利用できます。 同様に単一のブームを備え、完全に自己完結型であるこの製品は、ブームがトップハンマードリルフィードの横方向の動きを可能にするガイドフレームを備えているという点で、より汎用的なFlexiROC T15Rとは異っています。

このため、マシンはベンチの1つのセットアップから3.5 mの長さの連続した孔を開けることができ、ダウンタイムを短縮し、1回のパスで最大2.4 m、または延長ロッドを使用したときには9 mの孔の深さまで穿孔精度を確保します。 もちろん、シフト中に長時間掘削できることで、生産性が向上します。SpeedROC1Fは、1日に最大400メートルの掘削が可能です。 

エピロックのSpeedROC 2FおよびSpeedROC 3Fで見られるように、さらに高い生産性を達成するには、リグで複数のドリルフィードを使用する必要があります。 SpeedROC 1Fよりも大型のマシンでは、幅4 mのガイドフレームに2つおよび3つの独立的な油圧式ロックドリルフィードを搭載しているため、1日あたり最大1,000メートルの掘削が可能です。 最大4 mのシングルパス穿孔が可能ですが、孔の深さの最大リーチは9 mです。 延長ブームにより、単一のセットアップからベンチに沿って平行な列の孔を開けることができ、リグを動かすことなく、約260平方メートルの最大表面カバー率を備えています。 特定の用途に必要な孔の深さは、採石するブロックのサイズによって異なります。ブロックが大きすぎるか、または岩石が分割中にかけられる力に耐えられないために、掘削と分割が達成できない状況が生じることがあります。 この場合、岩石が硬すぎず、研磨性がないと仮定すると、ダイヤモンド含浸ワイヤーを使用したソーイングが解決策になる可能性があります。

SpeedROC 1F、SpeedROC 2F、SpeedROC 2FA、およびSpeedROC 3Fは、ベンチから抽出されたブロックの二次作業にも使用できます。ブロック全体に孔の列を開けたり、ブロックを再度切断することができます。 いずれの場合も、目的は、発生する廃棄物の量を最小限に抑えながらブロックからの収量を最大化することであり、小径の孔と細いワイヤーがこれを達成するのに大いに役立ちます。