2. Қазбаларды бекіту

Кернеулі тепе-теңдіктің бұзылысы жыныстардың қазба iшiне жылжуына әкеп соғады. Қазбаның формасын, жобалық аудан мөлшерiн сақтау үшiн оған тiреу қою қажет. Тiреу конструкциясы, даярлау қазбалармен тазарту кенжарларындағы және олардың түйiлiскен жерiндегi кен қысымының күшiмен салыстырыла жасалуы керек.

Егерде қазба жынысы сілемінің қатты тұсынан өткізілген болса, күйреу зонасының мөлшерi шамалы болуы, тiптi таза болмауы да мүмкiн. Қысым шамалы болғандықтан бұл жағдайда тұтқыр тiреу қолданылады. Егерде қазба тазарту жұмысының аймағында, оның үстiне осал жыныс арасында болса, жыныстардың жылжуы қазбалардың төңiрегiнде кернеу күшiнiң көбеюiне әкеп соғады. Мұндай жағдайда тiреудiң икiмдi конструкциясын қолданған жөн. Икiмдi тiреулердiң кен жынысы қысымына қарай қиыс мөлшерi азайғанмен, формасы, конструкциясы, қарсылық күшi сақталады.

Тау-кен қазбаларының тiреулерiне қойылатын талаптар: қазба қуысын аз толтыра, ұстамды күшiн сақтай бiлу; ауа жүрудегi кедергiнiң аз болуы; тiреу конструкциясының қысымға және оның күшiне сай болуы; арзан болуы; тiреудi дайындау және қою жағдайын механикаландыру т.б.

Кейде тiреулер арнаулы талапқа сәйкес болуға тиiстi - өрт жағынан қауiпсiздiк, су өткiзбеушiлiк, өте күрделi геологиялық жағдайдағы қазбаларды сақтай бiлу т.б.

2.3 Тiреу материалдары

Қазбаларды бекіту үшiн метал, бетон, ағаш, темiр бетон, табиғи және жасанды тастар қолданылады. Ағаш тiреу ретiнде қарағаш, шырша ағаштардың жонылмаған және жонылған (распил, шпал, брус, обаполдар) түрлерi қолданылады. Тiк тұратын тiреу деп, диаметрi 34 см дейiн, ал ұзындығы 0,5 тен 7 м дейiнгi ағаштарды атайды. Распил деп, өн бойынан қақ тiлiнген ағаш тiреудi атайды. Брусья деп екi не төрт жағынан жонылған ағаштарды айтады. Бөренелердi тақтай ғылып тiлгенде қалғандарын обапол, ал ең бет жағындағысын горбыль дейдi. Ұзындығы 1 м обаполды - тартушы дейдi.

Кен қазбаларының метал тiреулерi шойын, құрыш (болат) материалдарынан құрылады. СТ3,СТ5 маркалы құрыш материалдары профильды прокат, табақ және тiлiнген темiр түрiнде пайдалынады (2.2- сурет).

2.2-суретте шақты тiреуiн жасауға арналған салмағы 17 ден 27 кг/м дейiнгі, құрыш прокатының кесiндiсi көрсетiлген. Құрыштың дөңгелек түрi темiр бетон құрамында арматура ретiнде және штангалы тiреулерде қолданылады. Ал двутаврлар, швеллерлер және рельстер оқпанды өзектеу үшiн жұмсалынады. Көбiнесе метал тiреулерiнiң кемiстiгi, олардың қоршаған ортаға байланысты мүжiлiп тозуы. Күрделi гидрогеологиялық жағдайда қазбаларды бекіту үшiн шойыннан құйылған тюбинг қолданылады.

2.2 - сурет. Шақты тiреуiне арналған арнаулы құрыш прокаттары

Бетон деп қатып қалған, цемент, құм, қиыршық тас қосындыларын атайды. Бетон құрамын цементке қарай, толықтырушы заттардың салмақ не аумақ мөлшерiмен (Ц:Қ:Т) анықтайды. Бетонның қаттылығын маркасымен айырады. Бетонның маркасы деп 28 күн iшiнде, температурасы 15-20⁰С, ауаның салыстырмалы ылғалдығы 90-100% болған жағдайда, қатқаннан кейiнгi қысымға берiктiлiк шегiн айтады. Бетонның берiктiгiне әсер ететiн, оның құрамына кiретiн цементтiң маркасы, оның 1м³ бетонға жұмсалатыны, су мен толтырғыштардың шығыны және оларды орналастыру әдiсi.

1м³ бетонға жұмсалатын цементке байланысты, бетондар қою, орташа, сұйық түрлерi болып бөлiнедi. Шақтылардағы қазбаларды бекіту үшiн (1м³ бетонға 200-250 кг цемент кететiн) қою бетонмен орташа бетон қолданылады. Көбiнесе қою, орташа бетондар қорсаулап (шегендеп) бетондағанды тiлейдi. Қорсаулаудың мәнiсi, бетон қатқанша, жыныс қысымына төтеп беруi. Егерде бетонды дайындаумен, қолданудың арасында көп уақыт өтетiн болса, онда бетон қатып қалмау үшiн, арнайы қосындылар қосылады.

Шақтыларда жай бетондармен қатар, арнайы тез қатқыш, торкрет-бетон, шашыранды бетондар қолданылады. Тез қатқыш бетонның қатаю жолын тездету үшiн, цемент массасынан 2-3% қылып қосындылар (СаСI₂) қосылады. Мұндай бетон бiр тәулiктен кейiн 3000 н/см² салмақты көтере алатын жағдайға келедi. Торкрет-бетонды цементi мол (850 кг 1м³ қосындыға) құм, қиыршық тас қосып жасайды. Қосындының 10-12% су болып яғни торкрет-бетонның консистенциясы сұйық бетонға таяу болуға тиiстi. Торкрет-бетонды, қалыңдығы бiрнеше сантиметр қылып, төбеге цемент-зеңбiрегiмен жапсырады, мұндай бетонның мықтылығы, басқа жәй бетондардан әлде қайда артық болады. Шашыранды бетонның торкрет-бетоннан айырмашылығы, оның толтырғыштарының түйiрi iрiлеу келiп және бетонды тез қатыратын қосындылары болады. Шашыранды бетонды әдейi арналған, ауа күшiмен жұмыс iстейтiн, бетон қондырғыштарымен орналастырады. Торкрет-бетонмен, шашыранды бетонды қолданғанда, қорсау жасалынбайды. Бетон тек қысым күшiне ғана төтеп бере алады, сондықтан осы қасиеттерiн тiреу конструкцияларында ескерген жөн.

Темiр бетон деп, iшiнде құрыш сабақтарынан жасалған арматурасы бар бетонды атайды. Арматура бетонның қысымға ғана қарсылығын күшейтiп қоймай, иiлiске қарсы қарсылыасуын күшейтедi. Кейде алдын ала ширатылып-тартылған арматуралы темiр бетон қолданылады. Мұндай жағдайда, арматураны бетон құйылмай тұрып қатты тартып, содан кейiн барып бетон құйылады. Осының нәтижесiнде кернеу күш пайда болып, күйрету күшке қайраты молаяды.

Табиғи тастар қуыстарды толтыруға пайдалынады. Жасанды тастар ретiнде кiрпiш, бетонит, шлактыблок т.б атауға болады. Бетониттер 150 маркалы бетон қосындысынан жасалса, шлактыблоктар шақтының күйген топырағынан не түйiршiктелген шлактан жасалынады. Бетониттер, қазбалардың қиығына байланысты, тiк бұрышты, не болмаса сүйiр формалы болып келедi, ал шлактыблоктар көбiнесе тiк бұрышты болып келедi.

2.4 Тау-кен қазбаларындағы тiреулердiң формасы, олардың конструкциялық айырмашылықтары

Т ау-кен қазбалары, өздерiнiң жер астында орналасуына байланысты тiк, жазық, көлбеу болып бөлiнедi. Көп жыл жұмыс iстейтiн тiк оқпандар қиығы дөңгелек болып, тұтас бетонмен шегенделедi (2.3-сурет).

2.3 - сурет. Металмен өзектеліп бетонмен бекітiлген шақты

оқпанының қимасы

Оқпанның орналасуына байланысты бетонның қалыңдығы 200-300 мм, кейде оданда жоғары болуы мүмкiн. Оқпандар сулы, осал жыныстар арасында жүргiзiлетiн болса, онда тiреулер металдан, не болмаса темiрбетонды тюбингтерден құрылады. Мұндай жағдайда оқпанның қиысы дөңгелек келедi. Тюбингтердiң сақиналы қабырғалары ауаның жылжуына әжептәуiр кедергi келтiредi. Тюбингтен құралған тiреулер өте қымбатқа түсетiн болғандықтан, кейде оларды тұтас бетонды тiреумен айырбастайды.

Т iк оқпан iшiн әрмірлендіру деп көтергiш құбырдың жылжу бетiн бағыттайтын конструкциялар (кергіштер мен желiлер), құбыр орнықтырып iлетiн кергіштер және апат кезiнде кеншiлер шығатын саты бөлiмдерiн атайды. Әрмірлеудің негiзгi ауыртпалығын көтеретiн элементке кергіштер жатады. Олар оқпанды көтергiш, басқыш, құбыр бөлiмдерiне бөледi. Желi iлiнетiн кергішті - басты, ал өзгелерiн қосалқы деп атайды. Бетонмен, тюбингпен бекiтiлген оқпанның кергіштегі двутавр 14 құрылады. Бас кергіштердiң ұштарын 250 мм-ден кем қылмай бетонға бекiтедi. Қосалқы кергіштердің бiр басы

2.4-сурет. Желiлердiң кергіштерге бекiтiлуi: а) ағаш желi, б) рельстен жасалған желi; 1 - желi; 2 - кергіштер; 3 - қапсырмалар; 4 - түйiлiс бастырмасы; 5 - қапсырмаларды бекiтетiн болттар; 6 -

ортақтаушы шеге

кейде басты кергішке қойылып бұрыштамамен, болтпен бекiтiледi. Негiзгi кергіштер дәлме дәл бiр жазықтықта орналасуы керек. Метал кергіштерінің кемiстiгi мүжiлуге душар болуы.

Желiлер көтергiш құбырларының бiр iзбен қозғалуын қамтиды. Олар ағаштан, металдан жасалады. Ағаш желi, 18х18 не 18х20 см қиықты қырлы ағаштан жасалып кергішке, басы мен үшi шығып кетпейтiндей қылып, болтпен бекiтiледi (2.4а-сурет). Желi рельстен, не болмаса швеллерден жасалады. Рельстен жасалған желi кергішке арнайы қапсырмамен бекiтiледi (2.4б-сурет). Қауiпсiздiк ережесiне сәйкес оқпанның бiрiнде, мiндеттi түрде, саты бөлiмi қарастырылады. Ол үшiн қосалқы кергіштерде, арасы 8 м ден қашық қылмай, металдан не болмаса ағаштан сөре орнатып, олардың үстiне еңкектiгi 80⁰ тан аспайтын қылып саты қойылады, ал сөренiң шетiнен, кеншiлер өте алатын, мөлшерi 0,6-0,7 м тесiк қалдырылады. Басқыш бөлiмiн, басқа бөлiмшелерден металмен не ағашпен ажыратады. Құбырлар қосалқы кергіштерге, биiктiк алшақтығы 6-10 м, iлгектермен бекiтiледi. Кабель оқпанның шегенiне, арасы 5-6 м ден, қапсырмамен шегеленедi. Қауiпсiздiк ережесi бойынша көтерiлiп, жылжып тұрған құбырмен шегенделген оқпан қабырғасының арасында, не оқпанмен әрмірлердің арасында тиiстi саңлау қалдырылуы керек.

Оқпандардың диаметрi үлгiленген, көмiр өндiрiсiнде олар 4-8 м дейiн алынады. Оқпанның көлденең қиық мөлшерi, бар керек жабдықтардың қауiпсiздiк ережесiне сәйкес орналасуын қамтамасыз ету керек. Алынған оқпанның қиысы, ауаның жылжу жылдамдығымен салыстырылуы керек. Жауапкершiлiгi төмен деген тiк қазбалар (барлау оқпандар, шурфтар) тiк бұрышты қылып ұңғыланып, ағашпен тiреледi. Мұндай қазбалардың әрмірі ағаштан болады (2.5-сурет).

Жазық не еңкей қазбаларды шегендеп бекіту үшiн ағаш, метал, бетон, тамшы бетон, тас және қосынды материалдар қолданылады.

2.5 - сурет. Тұтас ағаш шеген: 1 - тiреу тәжі; 2 - қатарлы бөренелер; 3 – мәткелер; 4 - кергіштер; 5 - шеге; 6 - бағыттаушы желiлер; 7 - басқыштар (сатылар) бөлiмi

Қазбалардың қиыс формасы, атқаратын жұмысымен, тiреу материалдарының түрiне байланысты болады. 2.6-суретте iстеу мерзiмi аз қазбаларда қолданылатын ағаш тiреулерi көрсетiлген.

2.6 - сурет. Ағаш тiреу: а) төбе тiреуi; б) тiк бұрышты рама;

в) трапеция түрлi рама

Рамалар, диаметрi 15-30 см бөренелерден, аралары 0,7-1,5 м қашықтықта, қазбаның өн бойымен орнатылады. Тiк тiреумен төбе тiреуi арнайы кертiк арқылы бекiтiледi. Тiреулердiң арасынан тас және жыныс өтпес үшiн рамалардың арасын тақтаймен не бөрененiң кесiндiсiмен шегендейдi. Рамалы тiреу қатқыл тiреуге жатады. Рамалы тiреулердiң сүйiрленгендерi қысым түскенде үшi мүжiлiп икемдiлiкке ұшырайды.

Металдан жасалған тiреу-бекітпелердің төзiмдiлiгiн, қаттылығын, отқа жанбайтын қасиетiн, үнемдiлiгiн айтуға болады. Тазарту жұмысының әсер ететiн жерiндегi қазбаларда икемдi (иiлiмдi) тiреу-лер мен бекітпелер қолданылады. Рамалы тiреудi (2.7, а-сурет) рельс-тен не двутаврдан дайындайды. Тiк тiреу төбе тiреулерiмен құйылған тиянақ не болмаса жапсырмамен бекiтiледi. Ал иiлiмдi арқа тiреулерi әдейi арналған профиль балкадан дайындалады (2.7, б-сурет).

2.7- сурет. Металдан жасалған тiреу: а) қатқыл рамалы тiреу;

б) илiмдi арқа тiреу

Тiреу үш бөлшектен тұрады: арқа формалы төбеден және екi иiлген аяқ тiреуден. Төбедегi тiреудiң үштерi төменгi тiреудiң үстiмен сусып, тiреудiң илiмдiк сипатын орындауға мүмкiншiлiк тудырады. Төбе тiреуiмен бүйiр тiреулерi қамыт арқылы бекiтiледi. Иiлiмдiлiктiң мүмкiншiлiгiн қамытты қысып тартуына байланысты мөлшерленедi.

Метал тіреу-бекітпелеріне тағыда штангалы қарнақ бекітпелер жатады. Бұл бекітпелер мықты және тұрақты, бiрақта жарылған, қабатталған, қаттылығы f = 4 не одан жоғары жыныстардағы қазбаларда қолданылады. Қарнақ бекітпесінің атқаратын жұмысы, қазбаларды қоршаған жыныстардың құлап кетпеуi, олардың бөлшектерiн ұстап тұруы (2.8-сурет).

2.9 - сурет. Штангалы қарнақ бөлшектерi:

2.8 - сурет. Қарнақтап бекітілген қазба

а) сыналы штанга: 1 - штанга; 2 - сына; 3 - тiреу плитасы; 4 - бұранды; б) кернеу штангасы: 1 - штанга; 2 - төмпешiк; 3 - кернеу сақинасы; 4 -шошақ бұранда; 5 - болттың басы

Қарнақты бекітпелердің ұзындығы 0,6 м ден 3 м дейiн штангасынан, не болмаса қырлы темiрден жасалады. Штанганы теспелерде әртүрлi конструкциялы құлыптармен бекiтедi. Өндiрiсте көбiнесе сыналы және кернеу тiреулерi мен бекітпелері кеңiнен қолданылады. 2.9, а-суретте көрсетiлгендей, штанганың бiр жақ ұшынан метал сынасы қағылатын, енi 3-5 мм жыра жасалынады. Тесiлген теспеге штанга жыра салынған ұшымен, сынамен бiрге енгiзiледi. Штанга теспе iшiнде бекiп қалу үшiн, екiншi шығып тұрған ұшынан ұрып тығындалады, осыдан кейiн штанга ұшына бекітпе плитасы, не болмаса пластинка орнатылып бұрандамен тартылады.

Кернеу құлыпты штанга арнайы кернеу гильзасымен бекiтiледi (2.9, б-сурет). Штанганың ұшына бұранда бұралып, ол штанга бойымен жылжыған сайын, кернеу гильзасын теспеге тiрелтедi. Кернеу бекітпе, сыналы бекітпеден қымбат болсада, қолдануға ыңғайлырақ болады. Қарнақ бекітпесiнiң тиiмдiлiгi - бекітпе орнату үшiн қазбаны кеңейтудiң қажетсiздiгi, бекітпе қою шығынының азаюы, ауа жүретiн жолдың кеңеюi.

Тас бекітпелер кен қысымының қалыптасқан қазбаларында қойылады. Керек болғанда, тас бекітпелердiң арасына, қалыңдығы 30 мм дейiн ағаш төсеп, ал қуыс жерлерiн сусымалды материалдармен толтырып, бекітпелерге иiлiмдiлiк мүмкiншiлiк берiледi.

Б етоннан құйылған бекітпелердiң тас бекітпелерден айырмашылығы жiксiз болғандығы. Бетон бекітпесiнiң қалыңдығы 25-35 см болып, тас бекітпелерден мықты және су өткiзбеу қасиетi жоғары болады. Қатты жыныс арасындағы қазбалар тiреу-бекітпе тiлемейдi. Қабырға, төбе тiреулерiн сақтау үшiн тамшы бетонмен сыланады (2.10-сурет).

2.10 - сурет. Тамшы бетон бекітпесiн қондыратын машина

Үстiңгi камера (1) арқылы құрғақ қосынды зат шлюзге (2) жеткiзiлiп, онда айналмалы өлшеушi қалтасына түсiп, шлангадағы (3) ауа ағынымен соплоға (4) жетедi. Сумен араласқан қосынды шланг (5) арқылы қабырға бетiне шашыратылады. Ауаның қысымы 400-500 кПа болып, ал судың қысымы көрсетiлгеннен 100-150 кПа артығырақ болғаны шарт. Сылау қабатының қалыңдығы 5-7 см кем болмауы керек. Бұл әдiстi қалыпсыз бетондау деп атайды.

Екi, не одан көп материалдардан жасалған тiреулер мен бекітпелерді аралас бекітпелер деп, атайды. Мұндай бекітпелер, көбiнесе төбесi жалпақ қазбаларда ағаш рамамен әлде формалы темiр бетон тiрегiмен не метал маңдайшасымен бекiтiлген тұтас бекітпелерде қолданылады (2.11, а-сурет). Қабырғасы кiрпiш не бетоннан, ал төбесi метал әлде ағаш балкасымен жабылған тұтас бекітпе (2.11, б-сурет), не болмаса қабырғасы тас не кiрпiш, төбесi тұтас бетонмен күмбезделген (2.11, в-сурет) бекітпелерде кездеседі.

а в

2.11 - сурет. Аралас бекітпе: а) темiрбетоннан не ағаштан (1) және темiр маңдайша (2); б) тас қабырға, темiр маңдайша; в) тас қабырға,

күмбез бетон

Аралас бекітпелер, өте ұзақ қолданылатын, өте зор қысымда тұратын және қазбалардың қиылысын тiреуге қолданылатын бекітпелер (2.11а,б,в-сурет). Аралас бекітпелер, қазбалардың қиылысы, онда орналасатын жабдықтардың, темiр жолының санына және жүретiн ауаның көлемiне байланысты жүргiзiледi. қазбаның бiр жағында кеншiлер жүретiн жол қалдырылады. Кеншiлер өтетiн жолмен жүк таситын транспорттардың арасында, арнаулы саңлау (қуыстар) қалдырылып, ал өтетiн ауаның жылдамдығы қауiпсiздiк ережесiне сәйкес болуы керек. Қазбалар қиықтары, бекітпелер тұрғызғанша, сонан бекітпелер тұрғызылғаннан кейiн екi рет есептелiнедi. Ал есептелген қиықтар, қауiпсiздiк ережесiндегi бекiтiлген қиықтарға сәйкес болуы керек.

Қауiпсiздiк ережесi бойынша, көмiр шақтыларында тасуға және желдетуге арналған қазбалар қиықтары ағашпен, металмен тiрегенде 4,5 м², ал таспен, темiр бетонмен тiрегенде 4,0 м² кем болмауы керек. Рудниктерде бұл цифрлар 4 және 3,5 м² ден басталуы керек. Қазбалардың биiктiгi, рельстен төбесiне дейiн, көмiр шақтыларында 1,9 м, ал рудниктерде 2 м-ден кем болмауы керек.

2.5 Тау-кен қазбаларын өткізудегi технологиялық