3.8.2 Руда кеніштері

Металды (темір, жез, никель, марганец, вольфрам және басқалар) немесе биметалды (апатит, асбест, графит, слюда, күкірт, тұз т.б) құрамдардан тұратын минералдық туындыны кен (руда) деп атайды. Кенді жерасты өндіретін, тау-кен кәсіпорнын кеніш немесе рудник дейді.

Руда кеніштері жату қалпының әртүрлігімен (тақталы, желілі, шток, ұялы немесе линзалы) сипатталады. Кендер, әдетте қаттылығымен ерекшеленеді және өте берік қалыптасқан жыныстар ішінде жатады. Кен сілемдері қуаты бойынша 0,25 тен 100 м ге дейін және оданда жоғары деңгейде өзгереді. Осының бәрі руда кеніштерін қазу жүйесі тәртібінеде айтарлықтай ықпал етеді. Кен шақтысының шақты алабы келтірілген жағдайларда биіктігі 30 - 100 м қабаттарға бөлінеді. Созылым бағытында әрбір қабат ұзындығы 15 тен 100 м дейін баратын блоктардан (қазба учаскелерінен ) тұрады.

Тазарту кеңістігінің төбесі кен алынуына сәйкес кендіңгектерімен, уатылған кенді қоймалау, толтырма салу, тіреу қою жолдарымен және опырылып құлатылған жыныстармен ұсталып тұрады.

Тау қысымын осындай әдістермен басқару руда кеніштерін қазу жүйелерін топтаудың негізі болып саналады. Жұқа қабатты сілемдер, олардың жату бұрыштарына байланысты, тақталы кен орындарын атып-жару тәсілімен алатын қазу жүйесіне ұқсас жүйелермен уатылады.

Қуаты кең сілемдерінің өзіне тән ерекшеліктері бар және оларды қазып- өндіру негізінен этажаралық штректер жүйесімен қазу, күрт құлайтын қуаты 5 м және оданда жоғары кеніштерді қазғанда қолданылады.

Егерде кен денесінің қуаты 15 - 20 м ден аспаса, онда (кеңүңгілер) камералар ұзындығын созылым бағытында орналастырады (3.27- сурет).

3.27 - сурет. Этажаралық штректер жүйесі:

1 - өрлемелер; 2 - этажаралық штректер; 3 - шұңқырлар; 4 - этаждық желдетпе штрегі; 5 - қию горизонтының штрегі; 6 - этаждық тасыма штрегі

Осындай жүйе этажаралық штректер арқылы қазу деп аталады. Блокты даярлау жұмыстарына этажды штректі және блокаралық кендіңгектер арқылы өтетін блоктық өрлемелерді жүргізу жатады. Тасымалдау штрегінен 6 - 8 м жоғары орналасқан өрлемеден қию горизонтының штрегін өткізедіде оны кенқұдықтар арқылы тасымал штрегімен байланыстырады. Кенқұдықтар үстіңгі жағынан шұңқырланып кеңейтіледі. Блоктан жоғары жатқан бүкіл массив биіктігі 8 - 12 м аралықэтажға бөлінеді, ол үшін әрбір аралықэтаж сайын этажаралық штрек жүргізіледі. Желдету штрегі астынан 5 - 8 м ден кендіңгек қалдырылады, ол екінші қайтарымда қазылып алынып отырылады. Қию горизонтынан желдету штрегіне дейін баратын камераның ортатұсынан тілме өрлеме жүргізіледі, ол кейіннен бүйір жыныстар бағытында кеңейтілетін қыйғы қуысқа айналады. Қыйғы қуысты жүргізудің негізгі себебі - ол тазалау кенжарының екінші жалаңаштау жазықтығын құрау үшін қажет.

Аралықэтаждардағы кенді қалыңдығы 1,5 - 2,5 м тік бағытты этаж бойымен уатады. Ол үшін этажаралық штректен әрбір этажға колонкалы перфораторлармен шашыранды скважиналар бұрғыланады. Уатылған кен шұңқырларға түседіде, тиегіш люктармен жабдықталған кенқұдықтар арқылы вагонеткаларға тиеледі.

Бұл жүйенің негізгі құндылығына - жұмысшылар және камералық еңбек өнімділігінің жоғары деңгейі, өнімнің өзіндік құнының төмендігі және еңбек қауіпсіздігі жатады. Жүйенің кемістігі ретінде тілме жұмыстарының үлкен көлемін айтуға болады.

Кейінгі жылдары этажаралық штректер жүйесін пайдалануда скважиналар тереңдігін асыру арқылы аралықэтаж санын шектеу бағыттары байқалады.

Руда денесінің қуаты 15 - 20 м жоғары болғанда, камераны ұзын жағымен жазылымға тікелей бағытта орналастырады. Мұндай жағдайда тасымал штрегінен әрбір камера астына тасымал орт (қияқаз) жүргізіледі. Бұл жүйе аралықэтаж қияқаздар жүйесімен қазу деп аталады.

Аралықэтажды опыру жүйесінде қолданылатын әдістер: руданы аралықэтажды скважиналар арқылы опырып құлату, жабық тарауықты, қысымды ортада уату, швед нұсқасы. 3.28-суретте кенді скважиналармен қопаратын аралықэтаж құлата қазу жүйесі келтірілген.

3.28 - сурет. Кенді скважиналар және аралықэтаж арқылы құлата

қазу жүйесі

Жүйенің мәні: өте қалың күртқұлама кен сілемі биіктігі 6 дан 40 м дейін баратын аралықэтаждарға бөлінеді және осы деңгейде кенді құлата қазады. Кен алынысымен жыныстар опырылып құлайды. Кен түсіру қопарылған жыныстар астында өтеді, бұл жерде кен мен жыныс арасына төсеме қалдырылмайды. Кен дайындау мақсатында дала тасымал штрегі (1) мен тасымал штректері жүргізіледі. Содан кейін дала өрлемелері (3) және олардан этажаралық қияқаздар (орттар) (4) өткізіледі. Этажаралық қияқаздардың тік бағытты арасы аралықэтаж биіктігіне тең. Тасымал штрегінен кенқұдықтар (5) өткізіледі. Әрбір аралықэтаж арқылы этажаралық штректер (6) жүргізіледіде, олардан уатылған кенді түсіру үшін түсірме қазбалар (7) өткізіледі.

Руданы алты және оданда жоғары қатарлы орналасқан түсірме теспелері үстінен уатып құлатады, олардың ауданы (көлемі) 250 - 500 м² құрайды. Жоғарыда айтылған дайындық қазбаларына қоса камералы өрлемелер (10) жүргізіледі, камералар ішіне бұрғылау қондырғылары орнатылады. Тазалау жұмыстары екі сатыдан тұрады. Бірінші кезекте теңгерме кеңістігін жасау (8), ал екіншісі осы кеңістік үстіне кен сілемін (массивын) горизонт және көлбеу скважиналар (9) арқылы уатып құлату.

Теңгерме кеңістігін қазу жұмыстары түсірме қазбалар үстінен биіктігі 3-5 м руда қатпарын алу арқылы атқарылады. Руданың жақсы уатылуы теңгерме камераларының көлемі, уатылған массив көлемінінің 20 - 30 % құлатуға тиісті деп есептелінеді.

Әдетте, әрбір бұрғылау камерасынан екі-үш тарауық (веерный) скважиналар топтамасы бұрғыланады: оның бірінің еңкіші 5⁰ шамасында, ал екіншісінікі 10 - 15 ⁰ құрайды. Бұрғы ұнтағы жеңіл алынып отыру үшін скважиналарды шамалап көтеріп бұрғылауға көңіл бөлінеді. Қалыңдығы 5 - 6 м руда қабаттамасы екі тарауық скважиналар топтамасымен қопарылады.

Қопарылған руда этажаралық штрекке түсіріледі де сырма арқылы кенқұдыққа жеткізіледі. Кен түсіруді дайындалған руда уатылған жыныстармен жабылған кезде ғана іске асырады. Өйткені бұл кезде екі сусыма материал бір-бірімен тікелей жанасады, сондықтан кеншілер алдына қойылатын негізгі мақсат, руданың жыныстармен араласуына жол бермеу, немесе оны аз жоғалыммен және құнарсыздармай түсіру.

Руда жоғалымын азайту мақсатында түсірме теспелерінің ара қашықтығы өте аз мөлшерде және құлаған руда қатпары шама келгенше биік болуы қажет.Жоғалымның азаю шамасы барлық теспелермен руда біркелкі түскен кезде іске асады, өйткені руда мен жыныстар өздерінің алғашқы қалпына параллель қаладыда олардың түйісуі төменгі деңгейге ауысады.

Бір аймақтың кенін түсіріп болғаннан кейін келесі аймақтың кенін құлатып түсіруге кіріседі. Бүкіл этажаралық жұмыс осылайша атқарылады, сонан соң төмен жатқан аралықэтажда қазу жұмыстары басталады.

Аралықэтаждың қазу биіктігін өсіру және жоғары өнімді терең (40 - 50 м дейін) скважиналармен бұрғылауды қамтамасыз ететін бұрғы агрегаттары мен станоктарының болуы соңғы жылдары кенді этажды күштеп құлата қазу жүйесін өмірге әкелді. Бұл жүйені мардымсыз және құндылығы аз кез келген, тұрақтылық пен қаттылықтығы бекемдікті рудаларды, өте қалың қабатты күрт құлама кеніштерде немесе үлкен ауданды қамтитын жазық жатқан қуатты руда денелерін қазу үшін пайдаланады.

Жүйенің бірнеше топтары ішінен өте күрт құлайтын руда денесін ашуда қолданылатын біреуін алып қарайық. Биіктігі 50 - 70 м этаж екі 20 дан 50 м дейін баратын блоктарға бөлінеді. Блоктар, олардың үстіне опырылған жыныстарды есептемегенде, табиғи кен сілемдері мен бүйір жыныстары ішінде орналасады. Блоктар осы жүйе бойынша шахмат тақтасы іспетті орналастыра қазылады. Қалдырылған блоктар аралықэтаж құлата қазу жүйесімен алынады.

Блок дала және кендік тасымалдау мен желдету штректері (3.29-сурет) арқылы дайындалады. Штректерден биіктігі 6 - 8 м қысқа өрлемелер

3.29 - сурет. Этаждық құлама қазу жүйесі:

1 - дала тасыма штрегі; 2 - желдетпе штрегі; 3 – кен штрегі; 4 - өрлеме; 5 - қысқа қазбалар; 6 - сырмалау штрегі, 7 - сырмалау горизонтының штрегі; 8 - бұрғылау камералары; 9 - өрлеме;

10 - кенқұдық; 11 - қумалар

өткізіледі. Желдету мақсатында сырма горизонтынан желдету горизонтына дейін өрлеме жүргізіледі. Сырма горизонтындағы штректер сырма қияқаздарымен жалғастырылады. Әрбір осындай қияқаз қысқа кенқұдықтар арқылы жеке штрекпен байланыстырылады. Сырма қияқаздардың әрбір 5 - 8 м сайын екіжақты қумалар өткізіледі, ал олардың үстіңгі жағы шұңқырланып кеңітіледі.

Сырма горизонтында блоктың екі қарама - қарсы бүйірі арқылы (бұрышымен) бұрғылау өрлемелері жүргізіледі. Кейінгілердің әрбір 5 м биіктігі сайын алынатын блоктың шетіне дейін қысқа қазбалар жүргізіледі. Осындай әрбір қазба соңында бұрғылау камералары қалыптастырылады да, кейіннен сол арқылы тарауық терең, жазық бағыттағы скважиналар бұрғыланады. Тарауық скважиналар жарылғаннан соң опырылатын кен ұсақталу үшін блокта теңгерме кеңістігі болуы қажет, өйткені тау жыныстары бұзылысқа ұшырау кезінде қопсытыладыда өзінің көлемін ұлғайтады. Бұл кеңістік қумалардан сырма горизонтын қию арқылы пайда болады, ал оның үстіндегі блоктың биіктігі 8 - 10 м бөлігі аралықэтаждың құлата қазу жүйесімен қазылады. Егерде пайда болған кеңістік көлемі жеткіліксіз болса, онда оны бір немесе екі қатар жазық бағытталған терең скважиналарды жару жолымен кеңітеді.

Тазалау жұмыстарының технологиясы қабаттарда (этаждарда) терең скважиналар бұрғылауға, оларды атып - жаруға және кендерді қумалар арқылы сырма қияқаздарға (орталарға) түсіруге негізделген, кейіннен кен сырма арқылы қысқа кенқұдықтарға жеткізіледі. Кенді түсіру опырылып құлатылған жыныстар астымен өтеді. Келтірілген жүйе, жұмысшылар еңбегі мен жалпы блоктың жоғары өнімділігімен, өндірілетін тау-кен бағасының төменгі деңгейімен және жұмысшылар еңбегінің жақсы жағдайларымен ерекшеленеді.

Бірақта бұл жүйенің кемшілігі қатарына үлкен жоғалым деңгейі мен кеннің түсіру кезінде құнарсыздануынан, блоктың ұзақ мерзімді дайындалуы мен тілмелердің және этажды екі түрлі жүйемен екі сатыда атқарылу қажеттілігін керек етуін жатқызуға болады.

Кейбір өте қуатты кеніш кендері оларды төменгі жағынан үлкен мөлшерде жалпы құлату кезінде, салмақ күші әсерінен өзбетімен құлауға және тасымалдауға лайықты кесектерге бөлшектелуге қабілетті. Осындай қасиет этаждың өзбетімен құлата қазу жүйесінде пайдаланылады.

Камералы қазу жүйесі этажды - камералы жүйесімен және қоймалап қазу жүйесі бойынша қолданылады. Бұл жүйенің этажаралық штректер жүйесінен айырмашылығына алынатын кен қабаттарының тік бағытта емес, тек жазық немесе шамалы көлбеу бағытта (3.30 - сурет) уатылуы жатады. Кен скважиналармен уатылады, оларды бұрғылау үшін өрлеме және бұрғылау камералары жүргізіледі.

Бұл жүйені пайдаланғанда камера төбесіндегі кен қалыңдығы біртіндеп азаяды, тек соңғы кен қазылуының ақырғы межесінде төбе қалыңдығы өзінің жобалау деңгейіне жетеді. Осы жағдай этажаралық штректер жүйесіне қарағанда өте жұмсақ кендерді қазып алуға мүмкіндік береді.

3.30 - сурет. Этажды - камералы қазу жүйесі

Кенді қоймалап қазу жүйесінің басты ерекшелігі жанас жыныстарды құлатпай ұстап тұру үшін, уатылған кеннің біразы қазым кеңістігінде қалдырылып отырып қазылуында. Бұл кендер жұмыс атқаратын және жабдықтарды орналастыру үшін қажетті платформа іспетінде болады (3.31 - сурет).

3.31 - сурет. Кенді қоймалап қазу жүйесі:

1 - камераны қию; 2 - өрлеме; 3 - штрекүстілік кендіңгектер; 4 - этаждық тасыма штрегі; 5 - этаждық желдету штрегі; 6 - түйіліспелер

Кенді қоймалап қазу жүйесі тұрақты және үлкен (аумақты) ашылу кезінде өздігінен түсуін қамтамасыз ететін тұрақсыз бүйір жыныстары жағдайында; кез келген қуаттығы күртқұлайтын кен денелерін қазғанда; жекелеген жағдайларда қуаты 40 - 50 м және оданда жоғары жазық және көлбеу кеніштерді қазғанда қолданады Сонымен қатар, бұл жүйе топталуға және өздігінен жануға (тотығуға) бейім емес кендерді алуға лайықты.

Осы жүйені қолданғанда биіктігі 40 - 50 м этаж камера - қоймалар мен камера аралық кендідіңгектерден тұратын блоктарға бөлінеді. Қалыңдығы 10 - 15 метрге дейінгі кен сілемін қазғанда камералар созылым бойында орналасады, ал өте қалың кенішті қазғанда камера созылымға кесе-көлденең бағытта орналасады. Бірінші жағдайда камерааралық діңгектердің ені камералардың ұзындығымен (30 - 100 м) салыстырғанда өте шамалы (4 - 6 м); екінші жағдайда камералар мен камералардың созылым бағытындағы өлшем шамамен бірдей (10 м-ден).

Камералар олардан кендерді түсіргеннен кейін кейде бос жыныстармен толтырылады, ал қалған кендіңгектер қалған қазу жүйесімен алынады.

Камерада руда уату тек тереңдігі 2 - 2,5 м теспелер жару арқылы ғана емес, сол сияқты терең скважиналар жару арқылыда іске асады. Олар камерааралық кендідіңгектерде жүргізілген бұрғылау камерасынан бұрғыланады. Сол сияқты кен массивінде арнайы жүргізілген миналық қазбаларда жарылатын миналық зарядтар арқылыда уатылады. Руданы уату тәсілдерінің айырмашылығы кенді қоймалап қазу жүйесінің қай әдісі қолданылғанда анықталады.