1.3.3 Тіреулердің түрлерін таңдау
Нақты кен-геологиялық жағдайларда тау-кен қазбаларының тіреулерін таңдауда келесі қағидалар мен факторлар есепке алынады:
- қазбаның міндеті мен түрлері бойынша (жазық, көлбеу немесе тік; күрделік, даярлық немесе тілме);
- қазбаның қызмет ету мерзімі бойынша (бұл фактор қазбаның міндеті мен түрлеріне тәуелді болғандықтан анықтаушы болып саналады: қызмет ету мерзімі жоғары күрделі қазбалар үшін бетонды, темірбетонды және металлды тіреулер қолданылады; қызмет ету мерзімі 2...3 жылдық дайындау қазбалар үшін – металлды және жиналмалы темірбетонды);
- тау-кен жыныстарының физика-механикалық қасиеттері бойынша (бекіту паспортын, тіреу конструкцияларын таңдауда, бекітпе төзімділігін есептеуде, орнату қадымы мен отырма шамасын, тау қысымының байқалу сипатын анықтауда);
- қазбалардың пішіндері мен өлшемдері бойынша (қисық сызықты кескінді қазбаларда қисық нұсқалы тіреулер қолданылуы мүмкін – сақиналы, арқалы, күмбезді; трапециялы, тік бұрышты және басқа да келбетті қазбаларда созылу мен майысуға кедергісі шамалы материалдардан жасалған тіреулерді қолданған орынсыз);
- қазбаның орналасуы мен қорғау тәсілі бойынша (тау жыныстарының сырғуы мен тау қысымының жоғарғы аймағы байқалғанда – отырма бекітпелер; тау-кен жыныстары массивінің бұзылысы байқалмағанда – отырма немесе қатты тіреулер қолданған жөн);
- экономикалық орындылығы бойынша (қаралатын қазба үшін тіреулердің бірнеше варианттары болған жағдайда қазбаны күтіп ұстауға және бекітпелеуге аз шығынды қамтамасыз ететін вариант қабылданады).
Таңдалған тіреулердің түрлері үшін типтік өлшем қазбаның жарықтағы көлденең қимасы ауданының өлшемі мен бүйір жыныстарының жылжу мәніне байланысты анықталады.
1.3.4. Дайындау тау-кен қазбалары тіреулерінің конструкциялары
Ағашты тіреу. Ағашты тіреудің негізгі қолданылатын конструкциясы болып келесі варианттардағы бекітпе кәсекесі саналады:
- кәсекесі толы емес (бекітпе маңдайшасы және екі тірек, 1.2-сурет, а);
- кәсекесі толы (бекітпе маңдайшасы, екі тірек және төсеме, 1.2-сурет, б);
- кәсекесі күшейтілген (қосымша тірек немесе қосымша ішкі кәсеке, 1.2-сурет, в, г).
Кәсекенің пішіні келесідей:
- жиі жағдайда трапециялы (1.2-сурет, а, б, в, г);
- сирек жағдайда тік бұрышты (1.2-сурет, е);
- дұрыс емес трапециялы пішінді (1.2-сурет, д);
Бүйір жыныстарының тұрақтылығы кезінде төбелік бекітпе (тірексіз)
қолданылады (1.2-сурет, ж) – қазбаның бүйір жақтарындағы ұяшықтарға жатқызылған маңдайша.
Кәсеке элементтерін диаметрі 16...32 см-лік домалақ ағаштан дайындайды.
Кәсекелер бір-біріне тығыз (жаппай кәсекелі тіреу) немесе бір-бірінен 0,5...1,2 м ара қашықтыққа орнатылады. Төбе мен бүйір жақтары обаполдармен немесе тақтайлармен тартпаланады (жабылады). Кәсекке тік отырма беру үшін тіректін бір жақ шеті 10...12 см-ге дейін конус немесе сына тәріздес үшкірленеді.
1.2 – сурет - Ағашты кәсекенің бекітпесі: а – толы емес; б - толы; в – қосымша тірекпен күшейтілген; г – ішкі кәсекпен күшейтілген; д – дұрыс емес трапециялы пішінді; е – тік бұрышты кәсек; ж – тірексіз бекітпе; 1 - маңдайша; 2 - тірек; 3 – төсеме; 4 – қосымша тірек; 5 – ішкі кәсеке; 6 – жатқызылатын маңдайша
Ағашты тіреудің қызмет ету мерзімі шамалы (2...3 жылға дейін) және тау қысымы 0,05...0,07 МПа (50...70 кПа) дейінгі қазбаларда қолданылады.
Ағашты тіреуді орнату жұмыс қол күшімен жүзеге асырылады.
Металды тіреу. Мықты, қызметі мәңгі бақи, отқа төзімді металды тіреу қайтадан қолданылуы мүмкін. Сондықтан ол дайындау мен күрделі қазбаларды тіреуде жиі қолданылады. Шақтыларда сүйемелдеуші қазбалардың 80 % шамасы металды тіреумен бекітіледі.
Металды тіреудің жиі тараған түрі болып үш буынды отырма тіреу КМП-А3 саналады (1.3-сурет, а). Ол 0,5...1,25 м ара қашықтыққа орнатылатын арқа тәрізді жеке кәсектен тұрады.
Олар кәсек аралық кермелермен (бекітпе тіреуіштерімен) қосылады. Кәсек аралықтары темір бетонды, ағашты немесе темір торлы тартпалармен жабылады. Арқа маңдайшадан, екі тіректен тұрады және қапсырманың көмегімен планка және бұранда арқылы қосылады. Арқаның отырылымы тіреу элементтерінің қосылыс орындарында олардың ығысуы арқылы қамтамасыз етіледі және 300...350 мм құрайды.
Бес буынды арқалы тіреудің КМП-А5 (1.3-сурет, б) үш буындыдан айырмашылығы оның тіректері отырма түйінмен қосылған екі элементтен тұрады. Бұл жағдайда тіреудің жалпы отырылымы 1000 мм-ге дейін жетеді.
1.3 – сурет - Арқалы металды тіреу: а – үш буынды; б – бес буынды; I, II – отырма түйіні;1 – маңдайша;2 – тірек;3 – отырма түп
Тау қысымының бағыты отырылым бағытымен сәйкес келмеген жағдайда симметриялы емес пішінді әр түрлі отырма темір тіреулері қолданылады.
Сақиналы тіреу салмақтың айтарлықтай жан жақты және жыныстың ісінуі үлкен қарқындылықты болған жағдайларында қолданылады. Қатты сақиналы тіреу стандартты прокаттан дайындалады. Олардың элементтері болттың көмегімен жапсырмалармен қосылады. Сақиналы топсалы тіреу қосылмаларда отырыс жасай алады (ағаш мәткелердің арқасында).
1.4-сурет - Металды тіреулер: а – сақиналы отырма; б – трапециялы отырма
Сақиналы отырма тіреу (1.4-сурет, а) арнайы кескіннен дайындалады. Оның түйін отырмасы арқалық тіреудікі сияқты. Төрт элементтен тұрады.
Кәсекелі трапециялы металды тіреу тіректерден және маңдайшадан тұрады. Кәсектер қандай-да бір аралыққа орнатылады. Олар бір-бірімен бұрыштамалық кергіштермен қосылады. Тіреуге отырма беру үшін тіректер отырма түйіні бар екі элементтен тұруы мүмкін (1.4-сурет, б). Бұндай конструкциялы тіреулер көп. Олар бір-бірінен айырмашылығы түйін отырмасының орындалуы, прокат түрі және кәсектің өлшемдері бойынша.
Тасты, бетонды және темірбетонды тіреулер тау қысымы шамалы және қызмет мерзімі жоғары қазбаларда қолданылады. Олардың керілу күшіне кедергісі әлсіз болғандықтан қазбаға күмбез тәріздес пішін беріледі.
Күмбез тәрізді пішінді тіреудің элементтері: күмбез, қабырғалары, фундаменті, құлпы, өкшесі (1.5-сурет).
1.5-сурет Күмбез пішінді тіреудің элементтері: 1 - қабырғалары; 2 - фундамент; 3 - күмбез; 4 – күмбездің өкшесі; 5 – құлып
Тасты тіреу араларына цементті-құм ерітінділері толтырылған дана тастардан қаланады. Қазба кескіні арасы мен тіреу артындағы кеңістікті жыныстармен бітемелейді және цементті-құм ерітінділерімен толтырмалайды. Оған отырма беру үшін бетониттердің арасына серпінді төсемдер (тақтайлар) төселеді. Тасты тіреулердің артықшылығы – оны орнатқан кейін бірден тау қысымына қарсы тұра алу мүмкіндігі. Кемшілігі – орнату жұмысының ауыртпалығы, механикаландыру күрделігі, тастар арасында жіктердің болуы оның беріктігін және біртұтастығын төмендетеді.
Бетонды тіреулерге тік және бүйір қысымдар түскен жағдайларда оларға таға тәріздес, ал қысым жан-жақты болған жағдайларда – таға тәріздес қайтарымды күмбез немесе сақиналы пішін беріледі. Бетонды тұтас тіреудің тасты тіреумен салыстырғанда беріктігі жоғары, жыныстармен байланысы жақсы және төсеу жұмыстарын механикаландыруға бейімді.
Темірбетонды тұтас тіреудің бетонды тіреуден айырмашылығы арматурасының болуында. Арматура икемділі (диаметрі 8...25 мм арматуралы болат ) және қатты (екі тавр, арнаулы профиль, рельстер және т.б.) болуы мүмкін. Темірбетонды тіреудің бетондыға қарағанда салмаққа қарсы тұру қабілеті жоғары.
Бүркітпебетонды тіреудің тұтас бетонды тіреуден түр өзгешелігі оны опалубкасыз 50...200 мм қалындықты бетонды арнаулы қысым төсегіштің көмегімен (машинаның) орнату. СНиП бойынша жазық қазбалар үшін ең аз қалындық - 30 мм. Бүркітпебетон кесектігі 25 мм-ге дейінгі түйіршіктерден және қатайтуды тездететін қосымшадан тұрады тұрады.
Кенөндіріс өнеркәсібінде жиі қолданылатын бүркітпебетонды орнатуда жеңіл, механикаландыруға бейімді, жұмыста берік.
Бүркітпебетонды қолдану қазбаның құрылыс мерзімін азайтуға, бағасын төмендетуге және қызмет мерзімін өсіруге жағдай жасайды.
Кентехникалық және кенгеологиялық жағдайларға байланысты бүркітпебетон оқшаулаушы, қоршаушы және жүк көтеруші ретінде қызмет істейді. Қажет болған жағдайда бұл тіреу қарнақтылармен және темір торлармен күшейтіледі. Бүркітпебетонды тіреудің түрін таңдау тау қысымының байқалу сипатына байланысты.
Тау-кен қазбалары тіреулерінің типтік паспорты бойынша бүркітпебетон түсті металлургтік рудниктерде катты жарықшақты немесе желге мүжілетін қаттылығы f > 7 жыныстарды опырылыс пен желге мүжілуге жол бермеу үшін ұсынылады.
Бүркітпебетон зор тығыздығымен, су өткізбеушілігімен және жоғарғы беріктігімен ерекшеленеді. Бүркітпебетонның сығуға беріктік шегі 40—70 МПа құрайды. 1 м3 дайын бетон қоспасын дайындауда беріктігі - 40—50 МПа, ал мөлшері 400—430 кг цемент жұмсалады. Бетонның қатаю уақытын жетелдету үшін цемент массасына 2—5 % мөлшердегі ұсақ ұнтақталған алюминилі порошок қолданылады.
Бүркітпебетонның артықшылығы: опалубканың болмауы, тіреудің үздіксіз орнатылуы және жұмыстың жоғары механикаландырулығы, жыныс массивіндегі жарықшақтарды қысымның көмегімен бетондық қоспаны толтыру. Бұл оның беріктік қасиетін жақсартады. Кемістігі: бетон қоспасының үлкен мөлшерде жоғалымы (60 % дейін табан тұсқа түсуі), жұмыс орнының жоғарғы шаңдылығы.
Жиналмалы темірбетонды тіреу (қатты немесе отырмалы) орнатылғаннан кейін бірден тау қысымына тұра алады, қызметі мәңгі бақи, отқа төзімді, темір шығының азайтады. Жиналмалы темірбетонның екі түрі қолданылады:
- кәсекті тіреу (кәсектер бір-бірінен қандайда бір ара қашықтыққа орнатылады және олардың арасындағы кеңістік тартпаланады);
- тұтас тіреу (плиталардан, блоктардан және тюбингтерден жиналады).
Трапециялы темірбетонды кәсекті тіреу қатты конструкциялы толы емес кәсекті құрайды. Арқалы темірбетонды тіреу екі тік сызықты тіректерден және екі қисық сызықты сегменттерден тұрады. Олар кәсекке шақтылық арнаулы профильді кесінділердің көмегімен қапсырма, планкалар және бұрандалар арқылы қосылады. Сақиналы темірбетонды тіреу арқалы тіреу сияқты 4 немесе 6 сегменттерден жиналады.
Тұтас конструкциялы жиналмалы темірбетонды тіреу қоршаушы және көтерме функцияларын үйлестіреді. Көп конструкциялардың ішінен жиі қолданылатындары арқалық тюбингті және сақиналы тіреу. Тюбинг – темірбетонды сегмент, қисық сызықты плитадан, екі сақиналық және радиальды қабырғадан тұрады. Қабырғаларда тюбингтерді жиналмалы болттармен біріктіру үшін тесіктер болады. Тюбингті тіреулер күрделі қазбаларды тіреу үшін арналған.
Қарнақты тіреу (1.6-сурет) – қазбада бұрғыланған теспеге (төтелге) орнатылатын және әртірлі тәсілдермен жыныс қыртысына бекітілетін стерженьдер (қарнақтар) жүйесі. Қарнақтарға тірек плиталары, маңдайша тартулармен немесе темір торлар ілінеді.
1.6 – сурет - Қарнақты тіреу: 1 - теспе (төтел); 2 - стержень; 3 - құлып; 4 – тірек плитасы; 5 – тартпа бұранда
Қарнақтар керілуге жұмыс істей отыра жыныстарды қатпарланудан, ығысудан және опырылудан ұстап қалады. Қарнақты тіреулер келесі жағдайларда қолданылады:
- өзіндік төбенің тұрақсыздығы кезінде төменгі қабатша қарнақтармен тұрақты негізгі төбеге бекітілген (ілінген) жағдайда;
- жоғарыда жатқан жыныстардан тіреуге түсетін жүкті қабылдау қабілетінің болған жағдайында жыныстардың жеке қабатшаларын тұтас плитаға бекітпелеу (тігу) үшін;
- қарнақтармен күмбез опырылуы шегі артын бекітпеленгенде оны бұзылудан ұстай алған жағдайда.
Қарнақтардың ұзындығы 1,2...2,4 м. Бекітпеленуі келесідей: түп бөлігінде құлыпты, ал теспенің немесе төтелдің барлық ұзындығы бойынша (құлыпсыз) полимерлі смоланы, құмды-цементті ерітінділерді, бұрандалы стерженьдерді қолдана тіреу. Стерженьдер (қарнақтар) темірден, темірбетоннан, ағаштан, полимерлерден жасалады.
Темірлі қарнақтар (1.6-сурет) шақтыларда жиі қолданылады. Ол сақиналы стерженьнен (2), ал оның бір жақ жағы бұрандадан және гайкадан (5) (қазба кеңістігіне шығады), ал екінші шағы (тереңдік) - құлыптан (3) тұрады. Құлыптың көмегімен қарнақ теспеге немесе төтелге бекітіледі.
Құлыптардың конструкцияларына байланысты қарнақтар келесі негізгі түрлерге бөлінеді:
- тесікті-сыналы қарнақ - d = 22...25 мм сақиналы болат. Құлыпты бөлікте – ені 2...3 мм тесік және ұзындығы 150...200 мм. Орнату кезінде тесікке сына кигізіледі. Соққылар кезінде сына тесікке кіреді. Осының арқасында мұрттар екі жаққа айырылып төтелдің қабырғасына керіледі. Бекітілгеннен кейін қазба кеңістігіне шыққан қарнақтын ақырына тіректік плита кигізіліп тартпа бұрандамен тартылады. Бұл 30…40 кН бастапқы керілуді тудырады.
Керме құлыпты қарнақ d = 16...22 мм шеңбер болатты құрайды. Құлып басының пішіні сына немесе конус тәріздес. Құлып қарнақты тарту кезінде теспе немесе төтел қабырғасына керіледі.
Жарылыскерме құлыпты қарнақ тереңдік ақырында төменбризантты АЗ толтырылған цилиндрлі бастан тұрады. Бекіту АЗ жарылысы кезінде бастың ісуі арқасында жүзеге асырылады.
Бұрандалы қарнақ шнек пішінді құрайды. Ол төтелге бұрандалады және барлық ұзындық бойынша жыныспен байланыста болады.
Болатбетонды қарнақ арматуралы стерженьді құрайды. Ол төтелдің бойлық ұзындығы бойынша бетонмен бекітіледі.
Болатполимерлі қарнақ арматуралы стерженьді құрайды. Ол төтелдің бойлық ұзындығы бойынша полимерлібетонмен (қатайғыштан және ұсақ толтырмадан – құмнан немесе шлактан тұратын синтетикалық смола) бекітіледі.
Аралас (құранды) тіреу. Аралас тіреудің көтерме элементі екі және оданда көп түрлі материалдардан тұрады, мысалы:
- қатты кәсекелі трапециялы тіреу тік бұрышты қималы қуыс тесікті темірбетоннан және шақтылық арнаулы профильден немесе екітаврдан жасалған маңдайшадан тұрады;
- отырма кәсекелі трапециялы тіреу алдынғы айтылған құрамнан тұрады, бірақ отырма тіректің төменгі бөлігіндегі кіші диаметрлі болат арматурадан дайындалған қосымша тіректің арқасында жүзеге асырылады;
- арқалы аралас тіреу темірбетонды тіректерден және металды маңдайшадан тұрады;
- қарнақты-металды тіреу арқалы металды тіреу мен қарнақтың қабысуын құрайды. Қарнақ арқалық кәсектердің арасына орнатылады және арқалы тіреу мен массивтің тұрақты жұмыс істеуін қамтамасыз етеді;
- бетонды-қарнақты тіреу қарнақты тіреу мен металды тордың және шашырандыбетонның қабысуын құрайды.
Кәсек аралық қоршау кесек аралық кеңістікке жыныстың құлауына жол бермеу қызметін атқарады. Қоршау ретінде тартпалар қолданылады.
Темірбетонды тартпалар тік бұрышты қималы жазық плитаны құрайды. Олар жоғары қызметті қазбаларда қолданылады.
Кәсек аралық бумалы шыныпластикалық қоршау қалындығы 2,5 мм және ені 800...1200 мм шыны матаны құрайды. Ол полимерлі смолалармен сіңдірілген. 50 м бума ретінде шығарылады. Қоршау отқа төзімді, жеңіл, ылғалдыққа төзімді, шіруге және тот басуға қарсы тұра алады.
Металды тартпалар диаметрі 6..10 мм болат стерженьдерді дәнекерлеп тор ретінде дайындалады.
Сондай-ақ ағашты тартпалар ретінде обаполдар және тақтайлар пайдаланылады.
Уақытша тіреу. Тау-кен қазбаларын жүргізу кезінде ҚЕ бойынша кенжарда істелетін барлық жұмыстар (жыныстарды жинау және тұрақты тіреуді орнату) сүйемелдеуші тіреудің астында қорғалуы қажет. Сүйемелдеуші тіреу кенжар мен тұрақты тіреудің аралығында орнатылады.
Жұмыс істеу сипаты бойынша уақытша тіреулер келесі түрлерге бөлінеді:
- сүйемелдеуші тіреу – дара ағашты немесе темір тіректер, жіңілдетілген кәсектер, арнаулы профильден дайындалған темір арқалар;
- қоршаушы тіреу – тұрақты тіреудің маңдайшаларына ілінген және созылмалы сұлама тіреу түрінде жылжылатылатын сақтаушы жабу тіреуі, жоғарғы беті тақтайлармен немесе обаполдармен жабылған аспалы маңдайшалар және басқада конструкциялар;
- бекіндіруші тіреу – бүркітпебетонды қарнақты.
Бұрылма, тоғыс және түйісу қазбаларының тіреулері. Бұрылма, тоғыс және түйісу қазбаларындағы тіреулердің созылма учаскелеріндегі тіреулерден айырмашылығы біршама.
Бұрылмаларда қазбалардың ені үлкейтіледі, ал кәсектер радиальды орнатылады.
Тоғыс қазбаларда екі немесе оданда көп қазбалар түйіседі.
Қазбаның түйісуі кезінде ол өзінің қызметін, пішінің, көлденең қимасының өлшемін, тіреу түрін сақтайды, яғни түйісу алдына дейінгі қызметін атқарады.
Тоғыс және түйісу қазбаларының бір-бірінен айырмашылығы зор. Тоғыс және түйісу қазбаларының тіреу конструкцияларын және түрлерін таңдау олардың пішіндеріне, көлденең қималарының өлшемдеріне және тоғысатын қазбалардың тіреу түрлеріне, жанас жыныстардың қасиеттеріне және басқада факторларға байланысты. Әрбір жағдайда тіреу конструкциясы және тоғыс бекітпесінің паспорты жобамен анықталынады. Тоғыс тіреуіне түсетін салмақ түйісу қазбаларының тіреулерімен салыстырғанда 1,2...1,5 есе жоғары, ал жыныстын ығысуы 1,2...2,2 есе жоғары.
Тоғыс қазбаларын жазық жабу кезінде түйісетін жерде негізгі қазбаның бойлық бүйірінде камералық кәсек орнатылады. Оған негізгі қазбаның тіреу маңдайшалары тіреледі. Тоғысытын жерде кәсектер түйісетін қазбаларға қарағанда тығыс орнатылады. Кейбір жағдайда кәсектер бір-біріне жақындастырыла орнатылады. Бұл жағдайда аралас және құранды тіреулер қолданылады. Үшкір бұрышты тоғыстарда жыныстар қазып алынады, ал олардың орнына бетонды діңгектер қаланады.
Арқалық тіреумен бекітілген күмбез қималы қазбалар тоғысатын жерлерде кейбір жағдайларда жазық тіреулермен ауыстырылады және камералық темір кәсектермен бекітіледі, ал кәсектер үсті темір балкалармен жабылады.
Көлбеу қазбалары тіреулерінің ерекшеліктері. 20 градусқа дейінгі құлама бұрыштыларда жазық қазбаларда қолданылатын тіреу конструкциялары қолданылады.
Құлама бұрышы 10 градустан жоғары қазбаларда құлама бойынша тіреудің жылжуын болдырмау үшін кәсектін жоғарғы нүктесінде бекітпе тіреуіші орнатылады. Олар кәсектерді бір-бірімен берік бекітеді. Құлама бұрышы 20...30 градусты қазбаларда жоғарғыдан басқа бүйір және төменгі бекітпе тіреуіші орнатылады.
Құлама бұрышы 30 градустан жоғары қазбаларда тұйық тіреулер қолданылады немесе тұйық емес тіреулерді қолданған жағдайда қазбаның табаны қарнақтармен бекітпеленеді.
40 грасты және одан жоғары құлама бұрышты қазбаларды ағашты тіреумен бекітуде тік бұрышты толық кәсектер қолданылады.