Карьерлердің конструкциясы, кертпештердің тұрақтылығы, жұмыс ауданының ені

Ашық тәсілмен пайдалы қазбаны алу кезінде жұмыстарды жүргізу орны (карьер) сопақша түрде, карьер ұзындығы 0,5-дан 5км дейін және одан да көп, ені 0,3-ден 2-4км дейін тербелетін болып жобаланады. Қазіргі карьерлердің тереңдігі бірнеше ондаған метрлерден бастап 300-400м дейін тербеледі, ал кейде 700-900 жетеді.

Карьерді шектейтін бүйір беттерді және оның қазылған кеңістігін карьер беткейі деп атайды. Егер онда кен жұмыстары жүргізілсе, онда жұмыс беткейі, ал егер жүргізілмесе – жұмыссыз беткейі деп аталады. Жұмыссыз беткейде көліктердің тоғысуы орын алуы мүмкін. Қарапайым карьердің параметрлері 4.2-суретте көрсетілген.

4.2-сурет-Карьерлі жазықтың өлшемін анықтау сызбасы

Карьер беткейінің тең бұрыштарында берілетін аршылымның көлемі келесі түрде анықталады:

V = S_д × H_k × ctg g_n , (4.3)

мұнда S_д = в_д × _д – карьер түбінің ауданы.
Карьер беткейлерінің конструкциясы кертпештерден тұратыны аталып өткендей, сонымен кертпештер әртүрлі мәнге ие болады: көліктік, сақтандыру және тазарту (4.3-сурет) және карьер беткейінің еңістік бұрышы сәйкес кертпештердің еңістік бұрышына g үнемі сай келмейді.

4.3-сурет-Карьер еңісінің бұрышын анықтау сызбасы

; (4.4)

, (4.5)

мұнда g_н – карьердің жұмыс істемейтін беткейінің қиябет бұрышы;

g_р – карьердің жұмыстық беткейінің қиябет бұрышы;

в_н, в₀, в_т,- сақтандыру, тазарту және көліктік бермаларының еңі;

Н_у – сәйкес кертпештің биіктігі;

Ш_р.п. – кертпештің жұмыс алаңының еңі;

a - кертпеш қиябетінің бұрышы.

Жеке жағдайларда кертпештер биіктігі бойынша екі аралық кертпешке бөлінеді: ұзартылған жебесі бар экскаватор жұмыс істейтін төменгі горизонттан, теміржол вагондарына көмір тиеу жүргізілетін және рельстік жол салынған жоғарғы горизонтқа бос тау жынысын жүктеу үшін. Кен жұмыстары жүргізілетін алаңқай жұмыс алаңқайы деп аталады. Оның ең қысқа ені В қопарылған массаны (жұмсақ тау жыныстарда В орнына экскаватор енбесінің еңі қолданылады), Т көліктік алқабының еңін және сәйкес элементтердің арасындағы габариттік арақашықтықтарды орналастыру жағдайынан анықталады. Ең келесі формуладан анықталуы мүмкін (4.4-сурет)

4.4-сурет-жұмыс ауданының енің анықтау сызбасы

Ш_р.п = В + С + Т + u + m + a + z + Ш_в.б , (4.6)

мұнда В және - Ш_в.б – қопарылған массаның ені мен экскаватор енбесінің ені;

С – қопарылған массасының жиегінен көліктік құралдарға дейінгі арақашықтық;

Т – көліктік алқаптың ені;

а – автожол ені;

u, z – автожол мен электр берілісі сызығының арасындағы және кертпештің шетінен автожолға дейінгі саңылаулар.

Жұмсақ тау жыныстарын әзірлеу кезінде жұмыс алаңқайының ең қысқа еңі 25-35м шеңберінде қабылданады, қатты тау жыныстарда 40-60м жетеді. Карьерді әзірлеу кезінде бір уақытта бірден бастап үш экскаваторға дейін пайдаланылуы мүмкін, сонымен қатар, бульдозердің, автокөліктің өтуі үшін жолақтар алдын ала қарастырылуы мүмкін, сондықтан жұмыс алаңқайлары жоғарыда келтірілгендерден одан да жоғары өлшемдерге ие бола алады.

Тау жыныстарының бүйір тау жыныстарының беріктігіне қарай беткейлердің тұрақтылығы үшін кертпештің бұрыштарын және оның биіктігін анықтайды. Қатты тау жыныстары үшін қиябет бұрыштары кертпештің 15-20м биіктігінде жұмыстың кертпеш үшін 75-85⁰, жұмыссыз кертпеш үшін 55-75⁰ болуы керек; аз төзімді қатты және жартылай қатты тау жыныстары үшін кертпештің биіктігін 10-15⁰ қабылдайды, ал жұмыстың беткейдің бұрыштары 60⁰-70⁰, ал жұмыстық емес үшін 35-55⁰; кертпештің 10-15м биіктігі кезінде жұмсақ және сусымалы тау жыныстары үшін жұмыстық беткейіне 40-50⁰ қабылдайды, ал жұмыстық емес үшін 36-40⁰.

Тау массасының жалпы көлемі карьер беткейлерінің қиябеттерінің бұрыштарына байланысты бірнеше он мыңнан бастап миллион кубометрлерге дейін тербеледі. Ол [х] формуласы бойынша анықталады

м³, (4.7)

мұнда S_д – карьер түбінің ауданы, м²;

Р – түп периметрі, м;

Н_к – карьер тереңдігі, м;

g_ср – беткей қиябеттерінің орташаландырылған бұрышы, град.

Карьер көлемі қиябет бұрышына тәуелді болғандықтан, оның бұрышын ұлғайту қажет, яғни тау-кен жұмыстарын жүргізу қауіпсіздігі мен жоғары экономикалық тиімділігі қамтамасыз етілетін оның қиябеттерінің тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін массивтің жағдайын басқаруды үйрену керек.

Карьер қиябеттерінде тау жыныстарының күйін басқарудың арнайы технологияларының негізі тұрақсыз учаскілерін жасанды нығайту және тау жыныстарын нығайту болып табылады.

Нығайтудың негізгі тәсілдері:

1.Темірбетон қадаларының, штангыларының, иілгіш арқанды тәжілерінің көмегімен механикалық нығайту.

2. Цементтеу, ерітінділерді сықап толтыру, шоғырландыру көмегімен нығайту.

3.Металл торы, битумдеу бойынша бетон шашу арқылы оқшауландырушы қорғайтын жабындар.

4. Құрамдастырылған нығайту тау жыныстарын нығайтумен немесе оқшауландырумен механикалық нығайтудың үйлесімінен тұрады.

Массивтің күйін басқару бойынша үйлесімділіктің белгілері болып әртүрлі еңіс бұрыштары бар тең тұрақты қиябеттерін қалыптастырудың ықтимал түрлерін ескерумен есептелген келтірілген шығындарды азайту қызмет етуі мүмкін.