Жылжулар туралы жалпы мәлімет, терминдер мен көрсеткіштер. Карьерлер мен отвалдарды бақылау технологиясы

1 Жылжулар туралы жалпы мәлімет, терминдер мен көрсеткіштер. Карьерлер мен отвалдарды бақылау технологиясы

1.1 Жылжулар туралы жалпы мәлімет

Қатты және сұйық пайдалы қазбалар морфо – генетикалық тұрғыдан өзара ерекшеленеді. Бұл пайдалы қазбаларды өндіру әдісін таңдауға үлкен әсерін тигізеді.Мысалы қатты пайдалы қазбаларды өндіруде ашық және шахталы әдіс кең таралған болса, ал сұйық пайдалы қазбаларды өндіруде скважиналық әдіс өте жиі қолданылады.

Пайдалы қазбалардың жоғарыдағы аталған ерекшеліктері оларды өндіру кезінде пайда болатын геомеханикалық және геодинамикалық процесстердің түзілуіне әсер етеді. Мысалы, қатты пайдалы қазбаларды өндіру алаңдарында тау жыныстарының жылжуы мен соққылары болса, ал сұйық немесе көмірсутектік пайдалы қазбаларды өндіру алаңдарында опырылу зоналар мен жер сілкінулер жиі орын алады.

Пайдалы қазбаларды жауып жатқан тау жыныстары табиғи тепе – теңдікте жатады. Жер асты жұмыстары нәтижесінде пайдалы қазбалардың қазылып алынуы бекітілмеген кеңістіктің пайда болуына және тау жыныстарының табиғи тепе – теңдігінің бұзылып, қозғалуына және деформациясына әкеліп соқтырады. Тау жыныстарының жылжуы өндіріс алаңына шекаралас аймақтан басталып жоғарғы қабаттарда жатқан тау жыныстарымен бірге жер бетінде жатқан жыныстарға дейін жетіп, деформацияға ұшырауы мүмкін.

Осылайша, жер қыртысы мен тау жыныстарының жылжуы – дегеніміз тау жұмыстары нәтижесінде тау жыныстарының табиғи тепе – теңдігінің бұзылуы немесе деформациясы. Жылжу процесстері тау жыныстарының физика – механикалық қасиеттерінің өзгерісі, тектоникалық процесстер нәтижесінде терең жер қыртысында да пайда болуы мүмкін.

Тау жыныстары мен жер қыртысындағы жылжуларды зерттеу келесі негізгі мәселелерді шешуге бағытталған:

• әр түрлі тау – геологиялық жағдайлардағы жылжу процесстерінің ерекшеліктері мен пайда болу заңдылықтарын анықтау;

• жұмыс алаңындағы тау жыныстарының деформациясы мен жылжуларын есептеудің әдістерін табу;

• жер асты жұмыстарының құрылыс обьектілеріне, табиғи және т.б. обьектілерге кері әсерін тигізуін төмендету жолдарын іздестіру.

Тау жыныстарының жылжулары мен деформациясын болжау бұл процесстердің пайда болу және жылжу мен деформация көлемін анықтау болып табылады. Пайдалы қазбаларды жобалау кезінде жылжу процессін басқа процесстермен (жабынды басқару әдістері, бекіту жұмыстарының типі мен параметрлерімен) бірген жобаланады. Тау жұмыстарының қауіпсіз жүргізілуі, пайдалы қазбалардың толық алынып шығарылуы, және жылжу болуы мүмкін аймаққа кіретін ғимараттар мен объектілердің, су қоймаларының қауіпсіздігі басты назарда болуы тиіс.

Жер асты жұмыстары жүргізілген аймақтардың жер бетінде нүктелердің бір тексіз жылжуымен үлкен көлемде шұңқырлар (жылжу мульдасы) пайда болады. Осы пайда болаған шұңқырларға жауын – шашын, груттық сулар, қар сулары толып, грунттың одан әрі отыруына әкеліп соқтырады.

1.2 Терминдер мен көрсеткіштер

Жер асты жұмыстары нәтижесінде жылжуға ұшыраған тау жыныстарының бөлшегін тау жыныстарының жылжу аймағы деп аталады. Ал жер асты жұмыстары нәтижесінде жер бетіндегі жылжуға ұшыраған тау жыныстарының учаскесін жер асты жұмыстарының әсер ету зонасы немесе жылжу мульдасы деп атайды.

- шекара бұрыштары, - жылжу бұрыштары, - толық жылжу бұрыштары, - максималды отырымдылық бұрышы.

Сурет 1. Жер бетінің жылжу мульдасы және жылжу процессінің бұрыштық параметрлері

Жылжу мен деформацияның максималды көлемі жылжу мульдасының жер бетінің максималды отырымдылық нүктелері арқылы өтетін басты қимасында (мульданың вертикаль және пласттың көлденең қимасында) жинақталады. Жылжу мульдасының басты қимасының вертикаль көрінісі арқылы жылжу процессінің барлық бұрыштық параметрлері анықталады.

Жер асты жұмыстарының әсер ету зонасы, яғни жылжу мульдасының шекарасы шекара бұрыштарымен () анықталады. Шекара бұрыштары тау жұмыстары жүргізу нәтижесінде горизонталь түзулерден және қазба жұмыстарының төменгі мен жоғарғы жер бетіндегі шекарасын қосатын түзулерден пайда болған аймақ. Қабырғаларының қисаюы мен созылуы 0,5*10^-3 шамасынан астпауы тиіс.

Жылжу бұрыштары () жылжу процессінің негізгі параметрлерінің бірі болып табылады. Жылжу бұрыштарының мәліметтерін жер бедерінің қуіпті жылжу зонасын анықтауда, ғимараттар мен үймереттер және т.б. объектілерді қорғау үшін қалдырылатын целиктардың мәліметтерін анықтауда қолданылады.

Жер бетіне қауіпті әсерін тигізуі мүмкін аймақтың шекарасы ретінде еңістігі i = 4*10^-3, қисықтығы К = 0,2*10^-3, созылуы ε = 2*10^-3 (реперлердің орташа арақашықтығы 15 – 20 м болғанда). Қауіпті мульда зонасының шекарасын анықтайтын жылжу бұрытары: β – пласттың құлаған жағындағы, γ – пласттың көтерңлген жағындағы, δ – пласттың созылуы бойындағы бұрыштырды анықтайды. Жылжу бұрыштары мен шекара бұрыштары техникалық мағынаға ғана ие екенін ескеру керек. Оларды тау жыныстарының жылжу процессі болатын жазықтық деп қарастыруға болмайды. Мұндай жазықтықтар тау жыныстарының массивында мүлдем болмайды.

Жылжу бұрыштары жер бедерінің толық зерттегеннен кейін ғана анықталады. Жер бедерінің максималды отырымдылық көрсеткіші қазып алынған кеңістіктің көлемінің үлкеюіне қарамастан тұрақтылығымен ерекшеленеді. Пласттардың көлбеу орналасуымен мульданың тегіс табаны пайда болады, ал мульда қима суретте эллипс тектес формаға ие. Жер бетінің толық емес зерттеу мульданың қимада ойық табыны көрінеді, сондай – ақ максималды отырымдылық көрсеткіштері қазып алынған кеңістіктің көлемінің үлкеюіне қарай өсуімен ерекшеленеді. Жер бетінің жылжу мульдасына қарай оның жылжу және деформациясының өлшемдері басты қималарында өзгереді.

Толық жылжу бұрыштары: ψ₁ – құлау бұрышы, ψ₂ – көтерілу бұрышы, ψ₃ – пласттың созылуы бойынша бұрышы. Ішкі салыстырмалы түрде қазып алынған кеңістік палстың бұрыштық жазықтығы және қазылатын кеңістік пен жазық мульда табанының шекарасымен қосатын түзулердер тұрады. Іс жүзінде толық жылжу бұрыштары тау жыныстарының және жер бетіндегі толық зерттеулер зонасын анықтау үшін қолданылады.

Мульданың жазық табаны болмаған жағдайда жер бетінің максималды отырымдылық нүктесін пласттың құлау жағынан горизонталь түзу және қазып алынған аймақтың ортасы мен максималды отырымдылық нүктесін қосатын түзуден пайда болатын максималды отырымдылық бұрышымен - ϴ анықталады.

Жер бетінің толық емес зерттеу кезіндегі максималды отырымдылық нүктесі немесе толық зерттеу кезіндегі мульданың жазық табанының басы мен мульда шекарасының арасындағы жылжу мульдасының учаскесі жарты мульда ұзындығы деп аталады. L₁ құлауы бойынша, L₂ көтерілуі бойынша, L₃ созылуы бойынша ұзындығы.

Су объектілері (өзендердің, каналдардың, су қоймаларының т.б.) астындағы пайдалы қазбаларды қазып алу жер асты жұмыстарын судың әсерінен қорғау және су объектілерін жер асыт жұмыстарының кері әсерінен қорғау шараларын жүргізе отырып іске асырылады. Жер асты жұмыстарының нәтижесінде жер бетіндегі жыныстардың арасында жарылыстар пайда болу мүмкін, бұл жарылыстарды және су өткізетін жарықтарды қазу жұмыстарын жоспарлау кезінде міндетті түрде ескерілу керек.

Жарықтардың сыртқы шекаралары жылжу мульдасында жарық бұрыштарымен контурланады. Жарық бұрыштары – горизоталь түзулер және қазба шекарасы мен жылжу мульда шекарасына ең жақын жарықты қосатын түзу (β” және γ” – қимада созылу бағата бойынша өзара қиылысады) арасында пайда болған қазылған кеңістіктің сыртқы бұрыштары.