Kesme taş inşaat, kaplama, döşeme ve diğer uygulamalarda kullanılan en sürdürülebilir malzemelerden biridir. Paskalya Adası'ndaki Moai heykellerine bakınca popülerliği artık yeniden artıyor ve doğru ekipmanlarla taş ocakçılığı her zamankinden daha uygun maliyetli.
Son 20 yılda, özellikle mimarların doğal taşın sunduğu farklı renkleri, dokuları ve kaplamaları daha fazla kullandığı inşaat projelerinde doğal taş üretimi hızla artmıştır. Ayrıca, taş kullanımının artmasıyla birlikte, sert kayaları daha verimli bir şekilde kesme ve işleme becerimiz, pazara sunulan malzemenin türü ve renginde büyük bir artışa yol açmıştır.
Yapıda kullanımının yanı sıra, heykel, anıt ve mezar taşları için kullanılan ham madde olarak, anıt duvarlarında da doğal taş kullanılır. Bugün, Çin, Hindistan, Türkiye, İran, İtalya, Brezilya ve İspanya olmak üzere yedi ülke, dünyanın kesme taş üretiminin yaklaşık üçte ikisini karşılıyor. Genel olarak, geleneksel uygulamalara geri dönmenin etkisiyle ekonomik olarak mümkün olduğunda taşın kullanımına yönelik bir eğilim vardır.
Bu artan talebin bir sonucu olarak, dünya çapında kesme taş endüstrisini (DSI) geliştirme ve genişletme fırsatı vardır. Aday müşteriler uygun görünürken, DSI'nın geliştirilmesi genellikle taş kalıntılarının yeri, kalitesi ve uygunluğu ve uygun boyutlu taş ocaklarının geliştirilmesi ya da genişletilmesi için finansmanın kullanılabilirliği gibi yerel faktörlere ve taş üreticilerinin müşterilerle bağ kurması için yeterli taşıma altyapısının sağlanması gibi lojistik konulara bağlıdır.
Kesme taş, binalarda ve inşaatlarda ve heykel, anıt ve anıtların üretiminde kullanılmak üzere belirli boyutlara veya teknik özelliklere göre taşlanmış ve biçimlendirilmiş olan doğal kayalara verilen addır. Bu terim temel olarak büyük bloklar halinde taş ocağında işlenen ve daha sonra levhalar, bloklar, fayanslar ya da asfaltlar halinde işlenen tüm taşları ifade eder. Pratikte, klasik kesme taş arasında kullanım açısından büyük ölçüde süsleme amaçlı olan gri bir alan ve kayaların fiziksel özelliklerinin düzenli olarak şekillendirilmiş bina taşları üretmek için kullanıldığı doğal yapı malzemeleri bulunur.
Tarihsel açıdan kesme taş üretimi ve kullanımı, örneğin Avrupa'daki Mesolitik ve Neolitik anıtlar, Orta Doğu ve diğerlerinin şekillendirilmiş taş kullanılarak açıkça inşa edilmiş olması gibi uzun bir geçmişe dayanmaktadır. Klasik Yunan ve Roma mimarisi, kesme taş kullanımı konusunda üst düzey beceriye sahiptir. Örneğin Romalılar, dünyanın tek bilinen mor porfir kayası kaynağını, Jüpiter Tapınağı için dekoratif sütunlarda kullanılmak üzere keşfetmiş ve kullanmıştır. Bu iş, taşın doğu Mısır'ın Kızıldeniz'deki tepelerinde sütun boyutunda parçalar halinde taş ocağından geçirilmesi ve ardından bunları kara ve deniz üzerinden Roma'ya taşınması gerekiyordu. Büyük Piramit'in ögeleri, hassas boyutlara getirilmeden önce büyük mesafelerden de elde edilirken, yüksek kaliteli taş duvarlarına ilişkin diğer örnekler her kıtada görülebilir.
Günümüzde en yaygın olarak kullanılan ticari taşlar arasında mermer, granit, sleyt ve kum taşı sayılabilir. Bunların tamamı farklı görsel ve fiziksel özelliklerde bulunabilir. Ancak bu liste kapsamlı bir liste değildir. Ancak kireçtaşı, bazalt, gabro, travertin ve tufa gibi kayaçlar ve bunların özelliklerinin uygun olduğu durumlarda da yaygın olarak kullanılır. Volkanik kökenli olan tufa, aslında çok yumuşak bir kayadır ancak kullanımı kolaydır. Kullanım örnekleri, Ermenistan'daki birçok binada bulunan inşaat ve kaplama malzemesinden Paskalya Adası'nın dev moai heykeline kadar uzanır. Popülaritesini ve kullanımını belirleyen doğal taşların temel özellikleri arasında rengi, desenleri ve dokusu, dayanıklılığı ve tedarik tutarlılığı sayılabilir. Farklı pazarlar farklı kalite özellikleri gerektirir.
Kesme taş kütlesinden büyük taş bloklarını keserek veya başka yöntemlerle ayırarak kesme taş elde edilir. Üretilen blok büyüklüğü, kayanın homojenliği,taş ocağı operatörünün kaba taşları işleme kabiliyeti ve şekillendiğinde taş için gereken son kullanım dahil olmak üzere farklı faktörlere bağlıdır. Tipik bir blok boyutu, yoğunluğuna göre 10-18 t blok ağırlığıyla ilgili 6 m3 (200 ft3) şeklinde olabilir. Bir taş ocağının çalışma şekli farklı olabilir.
Kaya kütlesinin fiziksel özellikleri (homojenlik seviyesi ve düzenli kırılma veya laminasyon gibi belirlenmiş zayıflık çizgilerinin olup olmadığı), hem kaynağın hem de ürünlerin pazarının boyutu ve operatörün finansal kaynakları, taş ocağı tasarımı ve kapasitesinin belirlenmesinde önemli bir rol oynar. Büyük ölçekli bir çalışmada, üretimin ilk aşaması taş ocağı tezgahlarından 10 m veya daha fazla yükseklikteki binlerce metreküp malzeme içerebilen bağımsız blokları gevşetmektir.
Bunun aksine, küçük ölçekli bir taş ocağının çok sınırlı bir verimi olabilir, 5-10 t ağırlığındaki ham blokları üretebilir ve mevcut üretim teknolojisine uygun daha düşük bir tezgah yüksekliği olabilir. Ancak genel konsept aynıdır: Sonrasında daha yüksek değerli bir ürün olarak işlenebilen ham bloklar üretmek. Bu şekilde bakıldığında, ham blok başlı başına değerli bir varlıktır ve dikkatle işlenmesi gerekir: Küçük, düzensiz bölünmüş bloklar büyük olanlardan daha az satılabilir. Sonuç olarak, yüksek değerli bloklar nazik şekilde işlenir.
Örneğin, bazı operatörler, ocakta işlem görürken yeni gevşetilmiş ham taş bloklarını desteklemek için bir toprak ya da kum "yastıkları" kullanırlar. Granit ya da diğer sokulum kayaçlar gibi daha sert malzemelerde, bloklar genellikle yakın aralıklı, doğru hizalanmış bir delik hattı delinerek ve daha sonra takozlar ve şimler (bazen tapa ve kama olarak da adlandırılır) yerleştirilerek ocak yüzünden ayrılır. Takozların sırayla deliklere çakılması, kayanın deliklerin hattında çatlamasına neden olarak bloğun serbest şekilde kopmasına olanak tanır. Mermer gibi yumuşak kayalar elmas emprenyeli tel testerelerle kesilirken, yumuşak (ancak kristal olmayan) kireç taşı blokları genellikle mekanik testereler ile kesilir. Sleyt gibi büyük hacimli malzemeler, önceden delinmiş deliklere yerleştirilmiş siyah toz gibi düşük enerjili patlayıcıların bir taş ocağı tezgahında dikkatli bir şekilde kullanılmasıyla gevşetilebilir.
Buradaki amaç ham taşı parçalamadan yeterince gevşetmektir. Bu da, çatı arduvazı ya da anıt üretimi için bu taşın daha kullanışlı olmasını sağlar. Taş ocağı tezgahı zeminindeki sert malzemelerin bloklarını serbest bırakmak için az miktarda patlayıcılar da kullanılabilir. Taş blokları, büyük ön uç yükleyiciler ve açık kasa kamyonlar kullanılarak taş ocağından işleme tesisine taşınır. Daha sonra ham bloklar, maden ocağında stok olarak depolanabilir ya da bir imalat tesisinde işlenmek üzere anında alınabilir. Bunlar genellikle taş ocağı operasyonu ile entegredir ya da taşıma maliyetlerini azaltmak için yakınlarda bulunur.
Ham bloklar, son gerekli ürüne bağlı olarak bir dizi işlemeden geçer. Bu da genellikle, hassas bir şekilde boyutlandırılmış bloklar ya da elmas emprenyeli teller ya da dairesel testereler ile ince tabakalar halinde ıslak kesmenin ve ardından parlatma ya da perdahlama kullanımını içerir.
Ayrı ayrı tabakaların kalınlığı (örneğin, ev içi zemin ya da duvar döşemesi olarak kullanılmak üzere) tasarlanmış malzemelerden daha kalın bir kesit gerektiren mimari kaplama ya da ticari kaplama ile son kullanıma bağlıdır. Ayrı ayrı taş ocakları genellikle yerel talebi karşılayan oldukça küçük ölçekli operasyonlardır. Ayrıca, belirli bir taşa yönelik talebe bağlı olarak, kesme taş şirketlerinin aralıklı olarak çalışan farklı taş türleri ya da renkleri için de bazı taş ocakları bulunmaktadır. Kullanılamayan taş yakut, inşaat agregası olarak ezilir ve satılır.
Esneklik ve sondaj hassasiyeti, DSI ham maddelerinin üretimi için uygun ekipmanların seçiminde önemli faktörlerdir. Tipik DSI taş ocakçılığı uygulamasından kaynaklanan esneklik ihtiyacı; amaçlanan nihai kullanıma uygunluklarına göre bireysel bloklar seçilmektedir ve blokun taş ocağı yüzeyinden kazanılırken sağlam kalma olasılığı bulunmaktadır. Sonuç olarak, yüksek kaliteli blok üretimi için doğru kırma hatları üretmek üzere delik düzlüğü, hizalama ve paralellik açısından gereken delme hassasiyeti seviyesini sağlarken, sondaj ekipmanı mobil ve manevra kabiliyetine sahip olmalıdır.
DSI sondajı için kullanılan delik çapları tipik olarak 45 mm'den daha azdır, buna rağmen deliklerin amacı geleneksel taş ocaklarında olduğu gibi patlayıcıları tutmak yerine ayırma için kaya kütlesinde hat zayıflığı sağlamaktır. Ancak, köprüleme işlemi başladığında bunlar arasındaki çatlak yayılımının daha iyi hale gelmesi için deliklerin yakın aralıklı olması da gerekir. Ayrıca, mümkün olduğunca keskin bir kırma elde etmek için delik sapması en aza indirilmelidir. Bu da dar çaplarda tek geçişli sondajla sağlanabilecek delik derinliğine sınırlamalar getirir; kesin kontrol sistemleri mevcut olmadığı sürece uzatmalı sondaj çeliğinin kullanılmasının, derinlik ile sapmayı artırma olasılığı daha yüksektir.
İşlenmemiş blok için amaçlanan son kullanıma bağlı olarak, Epiroc'un tek bomu olan ve hem makinenin kendisi hem de bomun konumlandırılması için yüksek manevra kabiliyeti sağlayan FlexiROC T15 R hidrolik makinesi gibi geleneksel sondaj makineleri kullanılabilir. Her seferinde yalnızca bir delik delebildiği için elbette uygulama biraz sınırlıdır ve bom ve besleme eğimi sırayla her delik için doğru şekilde sıfırlanmalıdır. Bu tür bir sorunun çözümü olarak bir sonraki adımda, Epiroc'un ürün gamını oluşturan SpeedROC 1F gibi özel olarak tasarlanmış uzman DSI sondaj sistemlerine ilerlemektir. Benzer şekilde tek bir bomla donatılmıştır ve ayrıca tamamen bağımsızdır; bu, bomdaki daha genel amaçlı FlexiROC T15 R'den farklıdır ve üstten darbeli matkap beslemesinin yanlamasına hareketine olanak sağlayan bir kılavuz çerçeveyi taşır.
Bu nedenle makine, çalışma tezgahı üzerinde bir montajdan 3,5 m uzunluğunda bir delik serisi delerek arıza süresini kısaltabilir ve bir geçişte 2,4 metreye veya uzatma çubukları ile 9 metreye kadar delik derinliklerinde delme hassasiyeti sağlayabilir. Bir vardiya sırasında daha uzun süre sondaj yapabilmek elbette, SpeedROC 1F ile günde 400 metreye kadar lineer sondaj ile daha fazla verimlilik anlamına gelir.
Yine de daha yüksek verimlilik için Epiroc'un SpeedROC 2F ve SpeedROC 3F modellerinde olduğu gibi bir makinede birden fazla sondaj beslemesi kullanılması gerekir. SpeedROC 1F'den daha büyük bir makine olan bu makine, 4 m genişliğinde kılavuz çerçevesi üzerinde günde 1 000 metreye kadar delme potansiyeli sunan iki ve üç ayrı hidrolik kaya delici beslemesi taşır. 4 metreye kadar tek geçişli delik delme mümkündür, maksimum delik derinliği erişimi ise 9 metredir. Uzatma bomu, tek bir kurulumdan bir basamak boyunca paralel delik sıralarının delinmesine olanak tanır ve delici, hareket ettirilmeden yaklaşık 260 m2'lik maksimum yüzey kapsamasına sahiptir. Belirli bir uygulamada gereken delik derinliği, kazanılan blokun boyutuna bağlıdır ve sondaj ve ayırmanın mümkün olmadığı durumlar vardır, çünkü blok çok büyüktür veya kaya ayırma sırasında uygulanan kuvvetlere dayanabilecek kadar yetkin değildir. Bu durumda ve kayanın çok sert veya aşındırıcı olmadığı varsayıldığında, emprenyeli elmas telle kesim yapmak bir çözüm olabilir.
SpeedROC 1F, SpeedROC 2F, SpeedROC 2FA ve SpeedROC 3F, blok boyunca delik sıraları delinerek veya tekrar kesilerek bir tezgahtan alınmış bloklar üzerinde ikincil çalışmalar için de kullanılabilir. Her durumda amaç, küçük çaplı delikler ve ince tellerle oluşan atık miktarını en aza indirirken bir bloktan gelen verimi en üst düzeye çıkarmaktır.