ТАБИҒИ ТАУ ЖЫНЫСТАРЫНЫҢ ЖАҢА ФИЗИКА- МЕХАНИКАЛЫҚ КӨРСЕТКІШТЕРІНІҢ МАҢЫЗДЫЛЫҒЫ

ТАБИҒИ ТАУ ЖЫНЫСТАРЫНЫҢ ЖАҢА ФИЗИКА- МЕХАНИКАЛЫҚ КӨРСЕТКІШТЕРІНІҢ МАҢЫЗДЫЛЫҒЫ

Суйеуова Набат Базархановна

магистр, аға оқытушы, кафедра «Энергетика  және транспорт», Yessenov University,

Қазақстан, Ақтау

АҢДАТПА

Тау жыныстарының физика - механикалық қасиеттері және оларды анықтау тәсілдеріне талдау ұсынылған. Тау-кен өндіру машиналары үшін маңызды факторлардың бірі - тау-кен жыныстарының қасиеттері. Тау-кен машиналарының жұмыс атқарушы органдарын есептеу үшін пайдаланылатын тау жыныстарының қасиеттері сипатталған.

Түйін сөздер: қирауға қарсыласу, осьтік сығылу – созылу, беріктік шектері, статикалық шыңдалу кедергісі, морт-пластикалық қасиеттерінің критерийлері, қирау тұтқырлығы.

Тау-кен жыныстарының физика - механикалық қасиеттері тау-кен өндіру машиналарының құрылымдық ерекшеліктерін, олардың өнімділігін, пайдалы қазбаларды игеру жүйесінің параметрлерін, пайдалы қазбаларды өндіру және оларды өңдеу кезінде, сондай-ақ әртүрлі мақсаттағы тау-кен қазбаларын жүргізу кезіндегі өндірістік процестердің сипатын анықтайтын маңызды факторлардың бірі болып табылады. Жыныстардың беріктік және деформациялық сипаттамалары эксперимент нәтижесінде жүктеу шарттарына, үлгілердің өлшемдері мен пішініне, температурасына, ылғалдылығына және т. б. байланысты өзгеретіні анықталады [1].

Тау жыныстарының қирауға қарсыласуын бағалау үшін инвариантты корреляциялық қатынастар қағидасына сәйкес интегралды көрсеткіштерді қолданған жөн [2]. Бұл көрсеткіштер әртүрлі элементар кернеу тудыратын қандай да бір процесте жыныстардың қирату  әсерлеріне қарсы тұруын сипаттайды. Тау-кен ісінде жыныстардың қарсыласуының интегралдық сипаттамалары беріктік көрсеткіштері деп аталады. Оларды элементарлық деформациялардың жекелеген түрлеріне қарсыласуын сипаттайтын және сондықтан интегралдық емес, жеке сипаттамалар болып табылатын жыныстардың беріктік көрсеткіштерімен шатастырмау керек

Алайда, әр түрлі формалар мен өлшемдердің үлгілерінде анықталған осьтік сығылу мен созылуда  σ_сж, σ_р - уақытша қарсыласу  шегі сияқты беріктік көрсеткіші жыныстың қирауына қарсыласуының интегралдық сипаттамасы ретінде де пайдаланылатынын атап өту қажет.

Тау жыныстарын қарсыласуға сынаудың кезкелген әдісіне екі талап қойылады:

1) бір объект үшін  тәжірибе қайталанған кезде нәтижелер неғұрлым ұқсас болуы тиіс;

2) сыналатын әр түрлі тау жыныстары үшін алынған мәліметтер шамасы бойынша айтарлықтай ерекшеленуі тиіс.

Бірінші талап сынақ әдісінің дәлдігін, ал екіншісі - оның сезімталдық дәрежесін сипаттайды

Инженерлік есептеу әдістерін әзірлеу үшін қажетті бізді қызықтырған интегралдық сипаттамаларды ескере отырып, бұл талаптарды тағы бір рет толықтыру қажет, бұл жағдайда аса маңызды емес: алынатын нәтижелер қираудың  тиісті нақты процесінің көрсеткіштерімен тұрақты корреляциялануы тиіс.

Қарапайым жағдайда соңғы талапты қанағаттандыратын сынақ технологиялық сынама бола алады. Көптеген зерттеушілер технологиялық сынаманы пайдалануда, мысалы, көмірді кесу бойынша есептеу әдістерін алынған қасиеттері забойдағы сығылу әсерінің салдарынан алынған үлгілердің қасиеттерінен айтарлықтай ерекшеленуі мүмкін.

Алайда жоғарыда айтылған талаптарды орындау үшін өндірістік процесті имитациялау міндетті емес - көрсеткіштер арасындағы тұрақты корреляциялық байланыс қажет. Қазіргі кезде игеру тереңдіктерінде жыныстар үшін басым көпшілік жағдайларда үлгілерде зертханалық сынаулар рұқсат етілген. Мұндай сынақтар өте қарапайым және маңызды емес, кен орнын игеру басталғанға дейін жүргізілуі мүмкін.

Зертханалық сынақтардың қолайлылығы маңызды үлгілерді алудың техникалық мүмкіндіктеріне негізделеді. Қажетті шарт келесі екі жағдайда жиі бұзылады:

- егер жыныстың қасиеттері үлгіні алу кезінде айтарлықтай өзгерсе;

- егер массивтің бұзылуы үлкен масштабта  болса және жарықтары бар (олардың арасындағы қашықтық үлгінің мөлшеріне жақын немесе одан жоғары) массив пайда болса.

Көрсетілген себептердің біріншісінде жыныстар үшін маңызды шарттары елеусіз болады: массивте әсер ететін гравитациялық жүктемелер көп жағдайда қиратушы күштен едәуір аз (көмір үшін олар қиратушыға жақын). Рас,бұл зерттеменің тереңдігі салыстырмалы аз жағдайға ғана қатысты. Көмір үшін ғана емес, жыныстар үшін де айтарлықтай терең горизонттарға көшумен қирауға қарсыласуды анықтаудың забойлық әдістерін қолдану қажет болуы әбден мүмкін.

Көрсетілген себептердің екіншісін ірі (камералық немесе ұңғымалық) зарядпен жарылу кезінде ескермеуге болмайды; тек салыстырмалы түрде шағын аймақ шегінде ғана әрбір бұзу жеке актісі үшін құралдың локализацияланған әрекетімен ерекшеленетін бұзылудың механикалық тәсілдері кезінде бұл себеп, әдетте, елеулі мәнге ие болмайды.

Тау-кен технологиялық қасиеттерін анықтау үшін жыныстарды сынау әдістері және қажетті аппаратура қарапайым және қолжетімді болуы тиіс. Күрделі емес аспаптардың салыстырмалы төмен дәлдігі бірлі-жарым анықтаулар санының ұлғаюымен өтеледі

Қазу комбайндарының жұмыс атқарушы органдарын есептеу үшін негізгі тау-кен-технологиялық көрсеткіштер ретінде ұтымды пайдалану қажет:

-  осьтік сығылу - созылу кезіндегі беріктік шектері - σ_сж, σ_р;

-  жанасу беріктігінің көрсеткіші – Р_к ;

-   абразивтілік көрсеткіші - а;

Тау жыныстары қасиеттерінің аталған негізгі көрсеткіштерінен басқа, жаңа физика-механикалық сипаттамаларды да есепке алған жөн: Р_отк - статикалық шыңдалу кедергісі және t_gц - морт-пластикалық қасиеттерінің критерийлері, сондай-ақ тау жыныстарының К_1с - қирау тұтқырлығы.

Бұл көрсеткіштер мынадай себептер бойынша қабылданды:

Көрсеткіш  Р_к - индентор жаншылған кезде сыну шұңқыры пайда болатын жыныстар үшін, яғни негізінен морт сынатын жыныстар үшін ғана анықталуы мүмкін. Тау жыныстарының беріктік қасиеттерінің жалпылама көрсеткіші кесу кезінде қирау сипаттамасымен коррелирлейтін Р_отк - статикалық шыңдалу кедергісі болып табылады және әртүрлі морт-пластикалық қасиеттері бар тау жыныстары үшін эксперименталды анықталуы мүмкін. Тау-кен жыныстарының морт-пластикалық қасиеттері және механикалық тәсілдермен бұзылған орта ретінде олардың сандық бағасы жеткіліксіз зерттелген және одан да аз сенімді жанама анықтама беріледі. Тау-кен-технологиялық инженерлік есептеулер үшін сипаттамаларға қойылатын талаптарға жауап беретін Р_отк шамасын, сондай-ақ t_gц - морт-пластикалық қасиеттерінің критерийлерін, Р_к - жанасу беріктігін  анықтау кезіндегі сияқты сынақ қондырғысында бағалауға болады [3].   

Жер қыртысының тау жыныстары әртүрлі генезис, өлшемі, ені, жасы, морфологиясы және т.б. сипатталатын жарықшақтардың қалың торымен бұзылған. Тау жыныстарын қирату жөніндегі мамандарды механикалық тәсілдермен жыныстардың жарықшақтануы,  оның жарықшақты орталарды бұзудың оңтайлы құралдарын таңдау кезінде есепке алуға жататын әлсірететін фактор ретіндегі рөлі тұрғысынан қызықтырады. Жарықтың тұрақты өсуінен орнықтылыққа өту сәтіне сәйкес келетін жүктеменің ең үлкен мәні аса қызығушылық тудырады. Бұл сәт материалдың беріктік сипаттамасы болып табылатын және Н/мм^3/2  өлшенетін  К_1с - қирау тұтқырлығы мәніне қол жеткізумен сипатталады. Бұл көрсеткіш әлі де аз зерттелген, қосымша сипаттама ретінде пайдалану үшін перспективалы деп санауға негіз бар, бірқатар жағдайларда түрлі жыныстардың қасиеттерін механикалық тәсілдермен бұзу объектілері ретінде бағалауды нақтылауға мүмкіндік береді.

Осындай тау жыныстарының қасиеттерін есепке алу  тау-кен өндіру машиналарының  қызметі үшін маңызды факторларының бірі болып табылады. Сондықтан тау жыныстарының қасиеттерін зерттеу нәтижелері және оларды анықтап, талдау жасалуы қажет. Тау-кен өндіру өнеркәсібінің дамуы тау жыныстарының қасиеттері мен жағдайы туралы терең білімді талап етеді.

Әдебиеттер тізімі:

1. Жабин А.Б., Аверин Е.А., Поляков А.В. Интегральная оценка сложности проекта проходки горных выработок. //Уголь. 2017. № 11. С. 60-63. doi:10.18796/0041-5790-2017-11-60-63.
2. Жабин А.Б., Аверин Е.А., Поляков А.В. Показатель эквивалентной прочности горных пород //Горная промышленность. – 2018. – № 5. – С. 112-115. doi:10. 30686/1609-9192-2018-5-141-112-115.
3. Armaghani D.J., Amin M.F.M., Yagiz S., Faradonbeh R.S., Abdullah R.A. Pre-diction of the uniaxial compressive strength of sandstone using various modeling techniques //International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. – 2016. – Т. 85. – С. 174-186. doi:10.1016/j.ijrmms.2016.03.018.