5 Дәріс. Тақталы кен орындарын ашу
5.1 Тақталы кенорындарын ашу жіктемесі
Ресей академигі Л. Д. Шевяковтың алғашқы тркырымдамасында кенорнын ашу - жерастында жататын пайдалы кен бойында әтаждық штректер өткізуінен бүрын негізгі тау-кен үңгілерін өткізу жұмыстары деп айтылған.
Тау-кен әнциклопедиясында бұл ұғым былай берілген - жерқойнауында орналасқан қазба байлықтарын өндіру мақсатында жер үстінен жерастына күрделі тау-кен үңгілерін (штолня, оқпандар, төтелдер сияқты) өткізу арқылы кіріс жолдарының жасалуы.
Ашу тәсілдері әр түрліше. Тақталы кен орындарының ашылуы пайдалы кен түрлерімен, тақталар санымен, олардың арақашықтықтарымен, тереңдіктерімен, кұлама бұрыштарымен, қазып алу ретімен, бүйірдегі жыныстардың қаблет-қасиеттерімен, шақты алабының мөлшерімен, кәсіпорнының өндірістік қуатымен, және тағы басқа таугеологиялық, таутехникалық факторлармен байланысты.
Ашу тәсілі төрт негізгі нышанмен сипатталады. Олар -негізгі ашу қазба түрі, тақталар саны, қосалқы ашу үңгілер түрі, горизонттар саны (мұнда оқпан албарларының саны мен оқпандардың тереңдетілуі де ескеріледі). Осыған байланысты ашу жүйелері әртүрлі топтарға бөлінеді. Атаулары да осыған байланысты болып беріледі.
Негізгі ашу үңгілер нышаны бойынша-тік оқпандар, көлбеу оқпандар, штольнялар арқылы деп аталатын ашу тәсілі және атаулар пайда болады. Мысалы: «көмір тақталарын тік оқпандар арқылы ашу тәсілі», «тақталарды көлбеу оқпандар арқылы ашу тәсілі», «тақталарды штолня арқылы ашу тәсілі».
Тақталар санына байланысты - жалғыз тақтаны әлде топталған тақталарды ашу деп айырады. Мысалы: «жалғыз тақтаны көлбеу оқпан арқылы ашу тәсілі», «топталған тақталарды тік оқпан арқылы және күрделі квершлаг арқылы ашу тәсілі».
Қосалқы ашу үңгілер аттары бойынша: күрделі квершлаг, горизонттық квершлагтар, әтаждық квершлагтар, гезенктер, түйық оқпандар арқылы ашу жүйелері болады. Мысалы: «топты көмір тақталарын тік оқпандар және күрделі квершлаг арқылы ашу тәсілі» немесе «топты көмір тақталарын тік оқпандар және горизонттық квершлагтар арқылы ашу жүйесі»
Төртінші нышан - горизонттар саны бойынша: ашу жүйелер бір горизонттық әлде көп горизонттық деп бөлінеді. Мысалы: «тік оқпандар және күрделі квершлаг арқылы бір горизонттң ашу тәсілі» немесе «тік оқпандар және горизонттың квершлагтар арқылы көп горизонттың ашу тәсілі».
Ашу жүйелердің тиімді түрін таңдауда келесідегіндей талаптар ескерілу керек:
-шақтының барлық өндірістік кезеңінде шақты алабы ұтымды түрде қазылып алынуға, ал қырға шығарылатын пайдалы кеннің көлемі тұрақты азаймас мөлшерде болуға тиісті;
-ашу үңгілердің көлемі аз болуға тиісті;
-шақты құрылыс және ашу жұмыстарына жұмсалатын алғашқы ақша-қаражат төмен мөлшерде болуға тиісті;
-шақты тау-кен шаруашылығы мезгіл сайын жаңартылып тұратын болуға тиісті;
-біркелкі өнімді шақты көлігін пайдалануға ыңғайлы болуға тиісті;
-шақты мен қазба алабтардың желдетілуі тұрақты және тиімді болуға тиісті.
Әлемде, бәрінен де көп, тік және көлбеу оқпандар аркылы ашу жүйелері іске асырылады.
600 метрден астам кен орындарында тік оқпандармен ашу ең тиімді жүйелер болып табылады.
Барша ашу жүйелерге жалпы сипаттама берейік. Ашу тәсілдері жалпы 4 топқа бөлінеді.
I. Қосымша ашу үңгілерсіз тік оқпандармен ашу тәсілі. Бұл жүйелер тақта саны екеуден аспағанда, ал кұлама бұрыштары 10-15 градуска дейін жағдайда пайдаланылады. Бұл тәсілде оқпан албары тақта бойында немесе тақта маңайында ұзынша қазбамен жалғаса орналасады (5.1-сурет). Москва көмір бассейнінің тәжірибесіне сүйеніп айтсак, екінші әдістің артық екендігі байқалады.
Сурет-5.1 Жазық және көлбеу жалғыз тақталарды қосалқы ашу үңгілерісіз тік оқпандармен ашу
а - оқпан албары тақта бойында орналасқан; 6 - оқпан албары бос жыныстардың ішінде орналасқан; 1- қосалқы оқпан; 2 - басты оқпан; 3 - желдетпе оқпан; 4 - бремсберг; 5 - еңіс; 6 – штрек
Аралықтары 200 метрден астам, құлама бұрыштары 10 градуска дейін тақталарды тік оқпандармен ашарда, оқпан албарлары әр тақта бойында құрылады, ал басты оқпан екі көтерме қондырғысымен қамтамасыз етіледі.
Бұл ашу жүйелердің артықшылықтары - шақты құрылысының аз уақыт алуы және ақша-қаражат шығыны төмен мөлшерде болуы. Кемшіліктері - оқпан албарлары камераларының кеп орын алуы және олардың өткізу мен сақтау ауырлығы.
II. Тік оцпандар және цосалцы жазьщ ашу үңгілермен ашу тәсілдері. Қосалқы ашу уңгілер ретінде, ең алдымен, әр түрлі қызмет квершлагтары қолданылады. Орындайтын міндеттеріне орай, квершлагтар - күрделі (бүкіл шақты алабының әлде оның үлкен бөлігінің қызметін атқарады), горизонтты, әтажды, ярусты (бүлар өз бөлшектерінің қызметін атқарады) және аралықты түрлерге бөліну мүмкін.
Тақта қүлама бұрыштары 8 - 25°, шақты алабтарының құлама ұзындықтары 2,0 - 2,5 км арасында болғанда - тік оқпандар және күрделі квершлагтар арқылы ашу жүйелері пайдаланылады (5.2 а-сурет). Бұрыштардың мөлшері 8 градустан төмен болған жағдайда, жазық квершлагтардың орнына көлбеу квершлагтар немесе гезенктер, сырғыма үңгісі қолданылады.
Тақталардың құлама бұрыштары 8-18° аралығында болып, ал шақты алабының құлама ұзындығы 2,5 - 4,0 км немесе оданда асса -шақты алабы, тік оқпандар және горизонтты квершлагтар арқылы ашылады (5.2 б-сурет). Тік оқпандар әуелі бірінші горизонт деңгейіне дейін өткізіледі. Бірінші горизонт көмірі қазылып алынған сайын, ол оқпандар екінші горизонттың деңгейіне дейін тереңдетіліп тұрады.
Әріқарай осы тәртіппен келесідегі горизонтарға тереңдету жұмыстары қайтарыла береді. Горизонттар бойында көмір тақталары бремсберг те, еңіс те алабымен қазылып алына береді. Бірақта, кей жағдайларда горизонттар еңіс алабтарысыз жұмыс істеуі мүмкін, тек бремсберг алабтарымен ғана.
Тәсілдің артықшылықтары - желдету процесінің қарапайымдылығы, күрделі шығындар мен даярлау үңгілерді өткізу - сақтау шығындарының төменділігі, тазартпа кенжарларға жоғары өнімділік жобалау мүмкіндігі. Кемшіліктері - оқпандарды тереңдету жиілілігі мен квершлагтар және басты штректердің өткізу шығындарының молайып өсуі.
Тақта құлама бұрыштары 25 градуска дейін, ал шақты алабының ұзындықтары жазылым бойынша 8-12 километрден, құлама бойынша 2,5-нан жоғары болса - блоктік даярлау
Сурет-5.2 Жазық және көлбеу тақталарды тік оқпандар мен қосалқы ашу үңгілер арқылы ашу жүйелері
а - тік оқпандар және күрделі квершлагтар арқылы ашу тәсілі; б - тік оқпандар және горизонттык квершлагтар арқылы ашу тәсілі; / - қосалқы оқпан; 2 - басты оқпан; 3 - желдетпе оқпан; 4 - бремсберг; 5 - еңіс; 6 -штрек; 7 - күрделі квершлаг; 8 - горизонттық квершлаг
тәсілі пайдаланылып, шақты алабы бірнеше блокқа бөлінеді. Ол блоктарды ашу үшін тік оқпандар мен горизонттык квершлагтар тәсілі қолданылады. Орталық блоктың жоғарғы жағындағы көмір тақталары екі-үш қосарланған орталық оқпандарымен ашылады. Әр тақтаға кіріс жасау үшін оқпан албарынан күрделі квершлаг өткізіледі. Ол квершлагтан екі жаққа қарай магистралді дала штректері, ал штректерден басқа блоктарға блоктік квершлагтар тартылады. Шақтының жылдық өндірістік қуатына байланысты бір мезгілде іске бірнеше блоктар қосылу мүмкін. Блоктік тәсілде әр блок жеке түрде желдетіледі. Тасымалдау жұмыстары жеңілденеді. Магистралді штрекке бүкіл блоктардан жүк түсетін болғандықтан жаппай конвейерлендіру мәселесі туындайды, сондықтан оларды өнімді конвейерлермен жабдықтаған қажет. Блоктік тәсілдің, горизонттық квершлагтармен жұмыс істегендегі, ірі кемшілігіне -шақтының басынан аяғына дейін қызмет істегенше үлкен көлемде күрделі үңгілерді өткізу жұмыстары, жатады.
Тақта құлау бұрыштары 30 градустан жоғары болған жағдайда тақталарды ашу үшін тік опандармен бірге әтаждық квершлагтар колданылады (5.3 а-сурет). Әтаждық квершлагтар оқпандар тереңдетілген сайын өткізіліп тұрады. Көлбеу үңгілердің жоқ болу себебінен, желдету мен тасымалдау жұмыстары жеңілденеді. Айқын кемшілігі болып, оқпандардың мезгіл сайын тереңдету мәжбүрлігі, анық көрініп тұр. Осы себептен өндірістік жұымыстардың өнімділігі төмендейді, оқпандардағы көтерме қондырғыларының тиімділігі де 20 - 30 пайызға түседі.
Кішібұрышты (15-20°), жақын жатқан көмір тақталарда, 5.3 а-суретгегіден айрықша, әтаждық квершлагтарды оқпан албарларынан емес күрделі бремсберг пен еңістен де өткізуге болады. Ол үшін күрделі бремсбергтер мен еңістер жақын жатқан бірнеше тақталарга ортақ етіп өткізіледі. Бұл амалды (вариантты) толық өндіру мақсатында техника –әкономиялық дәлелдеме жасалады.
Сурет- 5.3 Көлбеу және құлама тақталарды тік оқпандар мен әтажды квершлагтар арқылы ашу тәсілі
а -көлбеу тақталарды ашуда; б — құлама тақталарды ашуда; / - қосалқы оқпан; 2 - басты оқпан; 3 - әтаждық желдетпе квершлаг; 4 - әтаждық тасыма квершлаг
Тік оқпандар мен әтаждық квершлагтар арқылы ашу жүйелері негізінде құлама тақталарды ашу үшін жиі қолданылады (5.3 б-сурет). Суретте көрсетілгендей, әтаждардың көмірлері қазылған сайын оқпандар 100 - 120 метрге терендетіліп тұрады. Басты оқпан скипті көтермемен жабдықталады және онымен ластанған ауа шығарылады. Қосалқы оқпан екі клет көтермесімен қамтамасыз етіледі, біріншісі, істегі горизонттар жұмыстарын, екіншісі, жаңа горизонтты даярлауды атқарады. Ірі шақтыларда тереңдету жұмыстарына арнайы үшінші оқпан өткізілу мүмкін. Оқпан албарларынан әтаждык тасыма квершлаг өткізіледі (желдетпе квершлаг бірінші әтажда ғана жеке өткізіледі, өзге әтаждарда бұрыңғы тасыма квершлаг қайта пайдаланылады).
Оқпан албарлары маңайындағы көмір жоғалымдарын төмендету мақсатында, оқпандарды көмір тақталарының жатыс - көмірі жоқ, бүйірінен жобалап өткізген дұрыс.
Бұл ашу тәсілдердің артықшылықтары - әтаждарды терендету мәселесі жаңа техникалык шешімдерді қолдануға қолайлылық жасайды; өндірістік учаскеден оқпанға дейін тасымалдау сатылары пайда болмайды; желдету жүйесінің қарапайымдылығы; шығындардың төменділігі және шақты (горизонт) құрылысының қысқа мерзімі.
Кемістіктері - окпандарды тереңдету жиілілігі; әр горизонттарда оқпан албарларын құру мәжбүрлігі; бірнеше горизонттарда (ең азы дегенде - екі) бір уақытта тау-кен жұмыстары орындалуы; горизонттың жұмыс істеу мерзімінің аздығы.
Тік оқпандармен ашу жүйелерде косалкы ашу үңгілер ретінде тік және көлбеу үңгілер пайдаланылуы мүмкін. Көбінесе, гезенктер мен тұйық оқпандар. Қарағанды көмір бассейні мен ТМД мемлекеттеріндегі шақтыларда бұған жататын ашу жүйелері өте сирек кездеседі. Бұл топтағы ашу жүйелер шартты түрде төмендегі 8-ші мен 9-шы сұлбада қаралады.
III. Көлбеу оқпандармен ашу тәсілі. Жиі пайдаланылатын ашу тәсілдер қатарына жатады. Көлбеу оқпандар ашу тәсілдері екіге бөлінеді - қосалқы ашу үңгілерісіз (жалғыз тақтаны) және қосалқы ашу үңгілер арқылы (топты тақталарды күрделі әлде әтаждық квершлагтармен). Бұлар тек жазық тақталарда қолданылады.
Тақта бойымен, аралықтары 30 метрдің шамасында, бір басты және бір (кейде екі) қосалқы көлбеу оқпандар өткізіледі (5.4-сурет).
Ылди бұрышы 18 градуска дейін болса, басты оқпан конвейерлермен жабдықталады, одан жоғары бұрыштарда - скиптермен. Егерде бос жыныстар, материалдар, жабдықтар арқан арқылы тасымалданса онда көлбеу оқпанның ұзындығы 1000 м аспауға тиісті.
Қазіргі кезде көлбеу оқпандарды тұрақты жыныстардың арасында өткізуге жол беріледі.
Көлбеу оқпандармен ашу тәсілінің артықшылықтары: көмір тасымалдауды жаппай конвейерлендіруге мүмкіншілік берілуі; шақты құрылысының қысқартылуы және арзандалуы.
Кемшіліктері: бос жыныстар тасымалдауының ауырлығы және оның өнімсіздігі; көлбеу оқпандарының ұзарған сайын сақтау мен күту шығындарының үнемі өсуі
Сурет-5.4 Жазық тақтаны көлбеу оқпанмен ашу жүйесі
1 -басты оқпан; 2 — қосалқы оқпан; 3 — штрек; 4, 5,6, 7 — шақты алабының шекаралары; 8 - әтаж (горизонт) шекаралары
IV. Штолнялар арқылы ашу тәсілі. Қырлы - таулы жерде ғана пайдаланылады. Штольня мен көмір тақтаның қиылысынан басты штрек өткізіліп бүкіл даярлау жұмыстары басталады. Бұл ашу жүйенің ең қарапайым түрі төмендегі 1-ші сұлбада көрсетіледі. Бұл тәсілді пайдалануда штолня аузының алды құрылыстар мен ғимараттар салынуға және кіре-беріске ыңғайлы болуға тиісті. Тіпті, оның биіктігі тасқын мен жаңбыр суы толған жағдайда қауіптік туғызбайтындығын талап ету қажет (ақырғы 50 жылдың ауа-райы мәліметтері ескеріледі).
Штольнямен ашу артықшылықтары - кен тасымалдауға механикалық көтермені пайдаланбай жаппай конвейерлендіруге толық жол ашады; жалпышақтылық су ағызу жұмыстары жеңілденеді. ТМД мемлекеттерінде штолнялар сирек пайдаланылады. Жоғарыда айтылған ашу жүйелердің көпшілігі шындық жағдайда құранды ашу жүйелер түрінде кездеседі. Оған себеп ететін факторлар - геологиялық бұзылыстар, тақталардың әр келкі аралықтары, өзгермелі құлама бұрыштар және тағы да басқа таугеологиялық күрделі жағдайлар.
Көмір өндірісінде жиі пайдаланылатын ашу жүйелердің жіктемесі беріледі. Енді осы ашу сұлба үлгілеріне жүйелеп баяндау жасап өтейік.
Әдебиеттер: 1 нег. [64-84]
Бақылау сұрақтар:
Кенішті ашу тәсілдері;
Тақталы кен орындарын ашу тәсілдері;
Тік оқпанмен ашудың артықшылығы;
Көлбеу оқпанмен ашудың артықшылығы;
Штольнямен ашудың ерекшелігі.