7 Дәріс. Шақты оқпандарын салу орындарын таңдау. Негізгі ашу қазбасы түсетін жерді анықтау

Шақтыларды жобалауда, оқпан орындарын белгілеп тандауды, маңызды мәселелердің бірі деп қараған дұрыс.

Оқпан орнын таңдауда негізгі әсер білдіруші фактор - ашу тәсілінің түрі. Жер бетінің рельефі, кен-жыныстарының тау-геологиялық жатыс жағдайлары, тау-кен үңгілерінің өлшемдері, ұңгілерді қорғап сақтау шарттары, жерасты шақты көлігі, пайдалы кен жоғалым көлемі секілді факторлар да ескеріледі.

Оқпандардың шақты алабының жазылым бағыты бойынша орналасуы, екі қанаттағы кен қорының тепе-теңдікте болуы (жалпы ортадан) есептеліп, таңдалады. Бұл, топты тақталар үшін де қойылатын ортақ талап.

Жазылымға қиылысты бағыттағы оқпан орнын, жалғыз тақта, топты тақталар болса да, варианттар әдістемесін қолдану арқылы таңдап табады. Негізінде, құлама-өрлеме бағытпен орналасқан этаждардың санын салыстырумен байланысты.

Топты тақталарды ашарда, кеңінен жарияланған Л. Д. Шевяков пен Р. А. Селецкийдің әдісі колданылады. Оқпан орындарын таңдағанда, квершлагтардағы көлік жұмыстарының көлемдері ең төменгі деңгейде болғанын ескеруге тиістіміз.

Бұл мақсат аналитикалық (7.1-сурет) жэне графикалық (7.2-сурет) әдіспен шешіледі.

А. Жазылымға қиылысты бағыттағы оқпан орнын аналитикалық әдіспен анықтау. Мысалы ретінде, топты құлама тақталар тік оқпан жэне этаждық квершлагтар арқылы ашылатын жағдай қаралады (7.1-сурет).

Сурет-7.1 Оқпанның ұтымды орнын аналитикалық әдіспен анықтау

Есептің орындалу жолдары:

масштабпен топты тақталардың (Р₁ Р₂, Рз, Р₄ жазылымға қиылысты геологиялық қималары салынады. Бұл қималарда барлық горизонттардағы асыма квершлагтардың нүктелері (тақталармен қиылысытан іздері) көрсетіледі (3.21-сурет);

төменнен, квершлагтарға параллелді Х-Х₁; түзу сызылады. Оған квершлагтар мен тақталардың қиылысқан нүктелерінен пайдалы кен жүктері (қорлары) көлемдерінің проекциялары белгіленеді ( )

X - X₁ сызығында, тасымалданатын пайдалы кен жүктерінің үйлесімді орны табылады. Бұл орын көлік жұмыстарының ең төменгі көлемін білдіретін нүкте. Бұл орынды іздеуде үш түрлі жағдай кездесуі мүмкін:

1. Үйлесімді нукте шеттерде болуы мүмкін ( әлде жүктердің орындары). Бұл жағдайда ізделіп отырған нүктеге жиналатын жүктердің жинағы (0 шеткі жүктердің мөлшемдерінен әлдекашан төмен болады. Осы айтылған жағдай келесідегідей теңсіздікпен көрсетіледі

Осыны ескерсек, ұтымды жүктер нүктесінің шетке түсіп қалу мүмкіндігі төмендегідей шарттан білінеді

2) Үйлесімді нүкте әлдеқандай аралық орында болу мүмкін ( жүк орны). Осы жүкті сол жақтағы жүктерге қосса, ол қосынды оң жақтағы жүктер қосындысынан элдеқашан жоғары болады, керісінше - оң жақтағы жүктерге қосылса, ол қосынды сол жақтағы жүктерден жоғары.

Бұл жағдайларды төмендегідей теңсіздіктермен жазуға болады

Теңсіздіктерді өзгерткен соң

бұдан шығады

Осылайша екінші теңсіздікті де өзгерткенде осы нэтиже шығады

3. Үйлесімді нүкте элдеқандай орындар арасында болуы мүмкін (д„ мен у_п+1 арасында). Бул жағдайда келесідегідей теңдік орындалуға тиісті

Ең ұтымды жүк жинау,орны мен нүктелер аралығында орналасады.

Қойылған мақсатты орындау үшін ескерту: жүктердің жиналу ұтымды орны жүктердің көлемі мен өзара орналасуымен және олардың аралықтарымен тіке байланысты.

Б. Жазылымға қиылысты бағыттағы оқпан орнын графикалық әдіспен анықтау.

Бұл мақсатты орындау үшін тағы да Р₁ Р₂, Рз, Р₄ топты көмір тақталарын қарастырайық, олардың өнеркәсіптік қорлары (жүктері) - , ал аралықтары - болады (7.2 -

сурет). Тақталар тік оқпан және күрделі квершлаг арқылы ашылады.

X – X₁ түзу сызықта, масштабпен квершлагтың ұзындығы (1-4 сызығы) мен оның тақталармен қиылыс нүктелері, басқаша айтқанда әр тақтаның квершлагтағы жиналатын жүктердің орындары, белгіленеді ( ).

Бұл табылған шаманы, 4-ші нүктеден тартылған, тік сызыққа өлшеп салып, оның шетін 7-ші нүктемен пуктирді сызык арқылы қосамыз.

Тура осындай әдіспен 4-ші нүктеге тасымалданатын , , жүктерінің жұмыстарын есептеп, 4 - 4' тік сызығына өлшеп саламыз. А₁+А₂+А₃ қосындысы, 4-ші нүктеге сол жақтан жеткізілетін жүктердің, тонна-метр (тм) өлшемімен сипатталатын тасымалдау жұмыстарын,

Сурет-7.2 Ұтымды оқпан орнын графикалық әдіспен анықтау

1-ші нүктеден 2-ші нүктеге ці жүгінің тасымалдау жұмысын анықтаймыз

, тм. (7.12)

білдіретін көрсеткіш. Осыларды жасаудың нәтижесінде 1-2'-3'-4' қосынды сынық сызығы пайда болады. Мысалы, суретте кесінді сызығын алып қарасақ, ол к нүктесіне сол жақтан д_у мен ц₂ жүктерінің тасымалдау жұмыстарын бағалайтын шама болады.

Осы принциппен 1"-2"-3"-4 сынық сызығы да салынады. Ал Аі'+А₂'+А₃' кесінді сызығы оң жақтан сол жаққа жүктерді тасымалдау жұмыс көлемін сипаттайды.

1-2'-3'-4' мен 1"-2"-3"-4 сынық сызықтарын қосындылау нәтижесінде 1"-4' жалпы сынық сызығы шығады. Бұл сынықтың қай нүктесінен де квершлагқа ( түзуге) перпендикуляр түсірсек, осы нүктеге дейін тасымалданатын бүкіл жүктердің тонна-метрлер көлемін (тасымалдау жұмыстарын) табуға болады.

Біздің мысалда, салынған график (7.2-сурет) бойынша, ең аз тасымалдау жұмысы, квершлаг пен Р₂ тақтаның қиылыс нүктесінде байқалады.

Панелдік даярлау тәсілінде жазылымға қиылысты оқпан салу ұтымды орны, квершлагтағы тасымалдау жұмыстарының ең төмен мөлшерімен салыстырыла алынады. Бұл жайда этаждық квершлагтардың орнына ярустық квершлагтар қарастырылады.

Бас оқпан түсетін жерді Академик Л.Д. Шевяковтың графикалық әдісі.

Ашу тәсілін таңдауға және бас қазбаның түсетін орнын анықтауға жер бетінің бедері, кеніш құрылымы элементтері сықылды факторлармен қоса кеніштің үстінде жататын жыныстардың ығысу аймағы ерекше ықпал етеді. Өйткені кен қазылып алынған қуыстың төбесі, бүйір қабырғалары опырыла бірте-бірте жер бетіне де жетеді. Әрине мұндай құбылыс кеніштің жату тереңдігі мен оның қалыңдығына байланысты жәй. Егер кенді қазу тереңдігін кеніш қуатына бөлгенде қатынас 200-ден кем болса, онда шахты алабының төменгі аумағы опырылып түсетіні шүбәсіз. Оның қамтитын алқабын ығысу аймағы (7.5 сурет) дейді. Сырғу (1) аймағының ішкі жағында (3) жердің жарылып, опырыла құлауы жиі болып тұратын құбылыс. Оны құлау (2) аймағы дейді. сондықтан да ығысу аймағына кіретін алқапқа тұрғын үй, өндірістік құрылыс салынбайды, мұндай қатерлі жермен адамның жүріп-тұруына да тиым салынады. Шақты оқпандарының түсетін орны ығысу аймағынан ең кем дегенде 30-60м тысқары жатуы осыдан. Жобалау жұмысында ығысу аймағының шекарасы ығысу бұрышының ( ) шамасына байланысты графиктік жолмен анықталады. 10-суретте ығысу аймағын анықтау тәсілі көрсетілген. Мұндағы бұрышының шамасы кеніштің жоғары жағындағы және бүйір тұсында жатқан тау жыныстарының бекемдік дәрежесіне байланысты. Тау жынысының бекемдігі неғұрлым жоғары болса ығысу бұрышының ( ) шамасы да соғұрлым (65⁰-85⁰ шейін) артады.

Курстық, дипломдық жобалар жасағанда сырғу бұрышының шамасын тау жыныстарының бекемдік коэффициентіне қарай мына шамада қарастырған дұрыс:

Кесте-7.1

Тау жыныстары	қатпарлы		мықты	шым- топырақ
Бекемдік коэффициенті Ығысу бұрышы, град.	50-60	60-75	70-85	- 30-45

Сурет-7.3 Сурет-7.4

Жоғарыда ашу теориясынан кенді ашатын негізгі және көмекші қазбалардың көлемі тек бүйір тұсынан жүргізілгенде ғана азайып, оларды ұңғылауға жұмсалынатын күрделі қаржының анағұрлым қысқаратынына көз жеткізілді. Дегенмен ашу тәсілін жобалау жұмысы осымен аяқталмақ емес. Ендігі кезекте бас оқпанның немесе бас штольняның түсетін жерін анықтау қажет. Өйткені кеніштің өндірістік көрсекіштеріне, қаупсіздік техникасына, кен учаскелерін дер кезінде дайындауға тікелей ықпал ететін фактор бас оқпанның түсетін орнына да тікелей байланысты. Сондықтан да негізгі ашу қазбаларының түсетін орнын анықтауда оған қойылатын мынандай басты талаптар мен шарттарды ескеру қажет: тау жынысының геологиялық құрылымы, жер бетінің бедері, бас оқпан немесе штольня аузына келетін жол қатынасын салу мүмкіншілігі; шақты үстінде ғимараттар мен басқа да өнеркәсіптік құрылыстар салу; кен жинайтын қоймалар мен бос тау жынысын төгетін алаңдар, сондай-ақ кен байыту фабрикасын немесе ұстаып-сорттау кешенін және басқа да азаматтық құрылыстар салу мүмкіншіліктерін; жерастында, сондай-ақ жер бетінде кен тасымалдауға жұмсалатын қаржыны ең аз мөлшерде жұмсау, кентіректерде қалатын кенді, яғни жоғалым шамасын азайту шарттары және басқа да кеннің өзіндік құнын қымбаттатпайтын жағдайлар т.б.

Бас оқпанды немесе штольня түсетін орынды анықтарда ең бірінші ескеріліп, көңіл аударылатын фактор жерасты көлігіне, яғни тасымалдау жұмысына қажет шығысты азайту. Былайша айтқанда, оқпан орналасқан жер шақты алабының оң және сол қанатынан тасылып жеткізілетін кенге жұмсалатын қаражат бірдей деңгейден аспайтындай қышықтықта орналасуы шарт. Айталық оқпан шақты алабының оң қанатына тақау түсті делік, сонда осы жақтан қазылатын жеткізу арзандайда, бірақ екінші қанаттағы тасымалдау жұмысы мүлдем қымбатқа түсер еді. Бұдан шақтыға ешқандай пайда түспейді, қайта шығынға ұшырайды. Сондықтан да алдымен жерасты тасымалдау жұмысын азайту шартына сай басты қазбалардың, яғни оқпанның түсетін орны анықталған соң барып басқа факторлар бойынша осы белгіленген жердің тиімділігі егжей-тегжейлі қарастырылады. Ондай фактордың бірі-бас оқпан не штольня түсетін жерге темір жол торабын тартудың мүмкіншілігі, яғни оған қажет қаржы. Мысалы, осы анықталған жер арқылы, өзен арнасы өтсін не көл жатыр делік. Немесе темір жол торабын төсеуге басқада әр түрлі кедергілер болсын. Осының салдарынан төселетін темір жол қатынасы өте қымбатқа түсетін болады. Ал бұл жағдай тиімді қашықтыққа түсетін оқпанның орнын ауыстыруға немесе сырттағы жол қатынасын өзгертуге, айталық, аспалы жол түрін таңдауға мәжбүр етеуі мүмкін. Бірақ мұнымен де жұмыс бітпейді.

Жоба жасаушы жол қатынасын жүргізуді ойластырғанда бас оқпан түсетін жерде түрлі ғимараттар мен басқада өнеркәсіптік құрылыстар салу мүмкіншілігін де қарастырды. Мұның бәрі сол тұстағы жер қабатының геологиялық, гидрогеологиялық құрылымы мен ерекшелігі байланыстыра зерттелетінін ұмытпаған жөн. Жүргізілген кезде қиып өтетін түрлі қыртыста жерасты суының мол көзіне немесе оқпан жұмысына өне бойы қауіп төндіретін геологиялық өзгерістиер кездесетін болса, онда әрине мұндай жағдайда да жерасты тасымалдау жұмысының қымбаттауына қарамай бас оқпан түсетін жерді анықтау үшін бірінші кезекті ескеріліп, басшылыққ алынатын жағдай жерасты жұмысының көлігі, яғни тасымалдық шығысты азайту.

Жерасты көлігі жұмысының ең аз мөлшерін қамтамасыз ететін негізгі ашу қазбаларының түсетін орнын анықтаудың мынандай үш түрлі әдісі бар:

1.Академик Л.Д.Шевяковтың графикалық және аналитикалық әдістері.

2.Профессор С.К.Соболевскийдің графика-аналитикалық әдісі.

Академик Л.Д.Шевяков ұсынған графикалық және аналитикалық әдістер шақты алабына енетін:

-бірнеше кен қыртыстарын қылуеттермен ашқанда, сондай-ақ қуақаз, қияқаз тәріздес дайындық қазбаларында шоғырланған жүктерді тасымалдайтын жакдайда;

-шақты алабының өн бойында әр түрлі қашықтықта орналасқан не орны өзгеріп тұратын бекеттерден кенді тасымалдауға мәжбүр болған кездерде бас оқпан түсетін жерді анықтау үшін қолданылады.

Шақты алабының созылым бойында ара қашықтығы l₁, l₂, l₃, . . . l₄ болатындай қазылған 1, 2, . . . .,m кен құдығының әрқайсысынан тасылатын жүктің шамасы Т₁, Т₂, Т₃, , Т_m делік. Ендігі мақсат осы кенді тасығанда шығын аз болатын қашықтықта жататын бас оқпанның орнын анықтау. Есте болатын бәр жәйт, кен шоғырланған бекеттердің ара қашықтығы әр түрлі болғанымен бәрі де бір ғана көлік түрімен тасылынады, яғни тасымалдау жағдайы ортақ. Бұл жағдайда бас оқпан орнын анықтау тәсілін өмірде жиі кездесетін мынандай жағдаймен байланыстыра отырып қарастырайық. Кен шақты алабына кіретін үлкенді-кішілі бес түрлі кен сілемінен өндіріледі делік.

Ол үшін АВ түзуінің бойына белгілі бір масштабпен әрбір кен арасын белгілеп алып, соған тасылатын жүкті орналастырамыз да осы пункттер арқылы перпендикуляр тұрғызамыз (7.6-сурет). Егер бас оқпан оң қанаттағы Т₅ маңына түсірілген десек, онда сол қанаттағы бірінші кеннен алынатын Т₁ кенді тасып жеткізу үшін мынандай жұмыстар атқарылар еді:

R₁=T₁(l₁+l₂+l₃+l₄), т.м.

Енді осы анықталған шаманы 5 пунктен тұоғызылған түзу бойына белгілі ауқыммен салып, оны 1 бекетпен қосатын болсақ, бұл түзудің ординатасы Т₁ жүгін 5-бекетке жүргізгенде атқарылатын жұмыс R₁ шамасы болып шығады. Сондай-ақ Т₂ жүгін 5-бекетке тасыған кезде атқарылатын жұмыстың шамасы былайша анықталады:

R₂=T₂(l₂+l₃+l₄), т.м.

Анықталған R₂ шамасын әлгі ауқымды R₁-ден жоғары қарай жалғап салып, мұны 2-нүктесімен қосатын болсақ, онда 2^/-R₂ –түзуі жоғарыда айтылғандай Т₂ жүкті 5-бекетке жеткізген кезде жұмсалынатын жұмыс шамасын көрсетер еді.

Осы тәртіппен басқа жүктерді де (Т₃, Т₄) бекетке жеткізгенде атқарылатын жұмыс шамалары (R₃, R₄) анықталып, 1-2-3-4-5 сынық сызығы салынады. Бұл сызықтың ординаталары сол қапталда жатқан Т₁, Т₂, Т₃, Т₄ жүктерді Т₅ жүк орналасқан жерге жеткізу кезінде атқарылатын жұмыс шамасын көрсетеді. Егер осы мысалды жалпылама қарастырып Х пуніктіне оның сол жақ қанатындағы жүк тасылып жеткізіледі десек, онда атқарылатын көлік жұмысы ХХ^/ сынық сызығымен өрнектелер еді.

Сурет-7.5

Енді тасымладанатын жүк 5-бекетке емес, 1-бекетке жеткізіледі деп қарастырсақ, онда жоғарыда айтылдған тәсіл бойынша 5-4”-3”-2”-1^/ сынық сызығы сызылар еді. Мұның ординатасы шақты алабының 1-бекетінің оң жақ қапталында орналасқан, ал ол Т₂, Т₃, Т₄, Т₅ жүктерін осы 1-бекетке тасып жеткізгенде істелінетін жұмыстың шамасын көрсетеді. Егер осы екі сынық сызықты құрайтын әрбір бекеттегі жүктерді тасымалдауға қажет жұмыс шамасын талдар болсақ, онда қашықтықтың өзгеруіне қарай олардың шамасы да өзгеріп отыратынын байқау қиынға түспейді. Шынында да 2- және 4-бекеттердегі жүкті алдымен оң қанаттағы 5-бекетке, содан кейін сол қанаттағы 1-бекетке жеткізу үшін істелген жұмыс шамасының бір-біріне айырмашылығы сызық бағытынан айқын байқалады. Ендеше бұдан негізгі ашу қазбаларының жерасты транспорт жұмысының ең аз қаржы жұмсалатын жерге түсуінің қанша маңызды екенін аңғару қиын емес.

Енді бас оқпан немесе штольняның түсетін жерінбелгілеу үшін анықталған 1-5^/ және 5-1’ сынық сызықтарының жиынтығын беретін 1^/-5^/ қисық сызығын саламыз. Осы сызықтың әрбір нүктесінің ординатасы осы тұсқа дейінгі шақты алабының барлық /бекеттерінен жүкті тасымалдау кезінде атқарылатын жұмыс шамасын көрсетеді. Сондықтан да осы қисық сызық бойындағы ең аз шамасын көрсетіп, болашақ бас оқпан немесе бас штольняның түсетін орнын мезгейді.

Ал 1’-5’ қисық сызығын алу үшін (7.4-суретке қараңыз) Т² жүгі орналасқан жерге түсірілген перпендикуляр бойына 2-нүктеден жоғары 2-2’ шамасын салып, нүктені (а) деп белгілеу керек. Осындай нүктені (0) келесі түзу бойындағы 3’ нүктеден жоғары 3-3” шамасын салып, осы ретпен Т₄-ке түсірілген перпендикуляр бойынша 4-тен жоғары 4-4’ шамасын салып, (б) нүктесін аламыз, сосын оларды 1-нүктемен және екінші қанаттағы 5-нүктемен қосатын болсақ, онда 1’-а-о-б-5’ қисық сызығы пайда болады. Мұның ең төменгі яғни ординатасы ең аз болатын тұсы 12-суретте штрихпен белгіленген. Ал ол (Т₃) кен жатқан маңай. Сондықтан да шақты алабындағы бес кен қабатынан бірдей кен қазылатын болғанда бас оқпан немесе бас штольня үшінші кеніш маңынан түскені тиімді.

Әдебиеттер: нег: 2[67-72]. қос: 1[70-78], 2[66-78].

Бақылау сұрақтары:

1. Бас ашу қазбасы түсетін жерді анықтау неге қажет?

2. Бас ашу қазбасы түсетін жерді анықтаудың қандай әдістері бар?

3. Жерасты кен тасымалдау жұмысы бас ашу қазбасы түсетін жерге әсері қандай?

4. Сырғу алабын анықтаудың мәні.

5. Бас ашу қазбасы орнын анықтауда жер үстінде кен тасымалдау факторының ықпалы қандай?