Бақылау стансасы деген не?

Профильдік сызытар деген не?

Бақылау стансасының реперлері қалай салынады?

Жер қойнауын мониторингтаудың нәтижелерін математикалық өңдеу деген не?

Жер қойнауын мониторингтаудың нәтижелерін графиктік өңдеу деген не?

Жылжу процесінің заңдылытары қалай анықталады?.

№ 14 – дәріс.. Ашық кен жұмыстарының геомеханикасы.

Карьер кертпештерінің орнықтылық жағдайын мониторингтауды геологиялық-маркшейдерлік қамтамасыз ету. Пайдалы кен қазбаларын игеру кезінде карьер кертпештерінің орнықтылығын басқару, оны түзіп тұрған тау жыныстарының геологиялық құрылымының әрқилылығына және кен қазу тереңдігіне қарай өгеретндіктеріне байланысты, олардың құрылымдық ерекшеліктері мен беріктік қасиеттері, гидрогеологиялық және т.б. жағдайлары жайлы сенімді мәліметтер алу үшін тұрақты түрде зерттеулер жүргізуді талап етеді. Мұндай зерттеулер карьерді салу, кен орнын игеру, карьердің шекті контурын алу бірыңғайлы жүйеде жүргізілп отырылады.

Жобада қабылданған карьер керпештері параметрлерінің технологиялық шешімдерінің дұрыстығы, бірыңғайлы кешенді жүйеге кіретін маркшейдерлік аспаптық бақылаулар арқылы тексеріліп жүзеге асырылады.

Кешенді зерттеулердің нәтижесінде карьер кемерлері массивінде жүріп жаьқан геомеханикалық процестерге баға берледі, оны алдын-ала болжау және тау-кен жұмыстарын қауіпсіз жүргізу мен тиімділігін көтеру мақсатымен карьер кертпештерінің оңтайлы параметрлері туралы ұсыныстарды даярланады.. Жоғарыда айтылғандар негізінде - ұсынылып отырылған жүйені геомеханикалық мониторинг деп атауға болады.

Энциклопедиялық анықтама бойынша мониторинг дегеніміз жыныстар массивінің жай-кұйінің антропогендікфакторлардан өзгеруін мезгілдік бақылаудың, бағалаудың, болжаудың кешенді жүйесі. Мониторинг табиғи ортадағы зиянды өзгерістерді анықтауға, оларды жоюдың немесе азайтудың шараларын жасауға бағытталған.

Осы анықтамаға байланысты кешенді бақылау жұйесі - геомеханикалық мониторинг мыналардан тұрады:

- карьер керпештерінің жағдайын мезгілдік маркшейдерлік және инженерлік- геологиялық бақылаулар;

- кертпештерді тұзетін тау жыныстарының инженерлік-геологиялық құрамы мен сипаттамаларын зерттеу;

- кертпештерді тұзетін тау жыныстарының құрылымдық ерекшеліктерін зерделеу;

- массивте жүріп жатқан геомеханикалық процестерді зерттеу және болжау;

- массивтің өзіне ұқсас геомеханикалық модельдерін құру негізінде орнықты ертпештердің параметрлерін анықтау;

- тау-кен жұмыстарының қауіпсіздігі мен тиімділігін көтеру мақсатымен карьер жағдаулары мен ұйінділердің параметрлерін жедел түрде өзгерту туралы ұсыныстарды даярлау.

Мониторингтің басты мақсаты – пайдалы қазбалар кенорындарын ашық әдіспен игеруде, жарықшақты жартасты, жартылай жартасты, сазды және құмдақты–сазды тау жыныстары массивінен түзілген карьер кертпештері мен жағдауларының орнықтылығын сенімді қамтамасыз ету.

Бірыңғай геомеханикалық мониторингтік жүйені құру - пайдалы қазбалар кенорындарын ашық әдіспен игерудедің тиімділігін көтеруге және жұмысшылардың еңбек қауіпсіздігін қамтамасыз етуге бағытталған. Кен орындарын тиімді игеру – карьер кертпештері, жағдаулары және үйінділерінің орнықтылығын сенімді қамтамасыз ету арқылы жүзеге асады, ол өз кезегінде аршу жұмыстарының көлемін қысқартады, карьердегі үздіксіз жұмыс графигін қамтамасыз етеді.

Әр процесті тиімді басқару – қоршаған орта жайлы шынайы ақпараттардың болуын талап етеді. Мұндай ақпараттар тек геологиялық, гидрогеологиялық және инженерлік- геологиялық зерттеулер нәтижесінде ғана алынады.

Сөйтіп, геомеханикалық мониторинг – ол карьер кемерлерін түзетін массивтің жағдайын үздіксіз бақылаудың жүйесі, яғни тау жыныстарының физикалық-мханикалық сипаттамалары туралы жаңа мәліметтер алуға, массивтің геологиялық, гидрогеологиялық және құрылымдық-тектоникалық ерекшеліктерін, технологиялық параметрлердің карьер кертпештерінде пайда болған геомеханикалық процестерге тигізетін ықпалына талдау жасауға негізделген.

Үздіксіз геомеханикалық мониторингтің концепсиясына - карьер кертпеште-рінің инженерлік-геологиялық сипаттамаларын, кен игерудің әр кезеңіндегі экологиялық және геомеханикалық қауіптіліктерін дер кезінде анықтау және бағалау кіреді.

1. Геомеханикалық мониторингтің құрамына мыналар кіреді:

- карьердегі және үйінділердегі тау жыныстары массивтінің орнықтылығын есептеу және оның жағдайын сенімді басқаруды алдын-ала болжау үшін массивтің кешенді инженерлік-геологиялық сипаттамалары мен физикалық—механикаық қасиеттерін алу;

- кен орнының құрылымдық және тектоникалық ерекшеліктерін геомеханикалық негіздемелеу;

- карьер кертпештері мен үйінділердегі геомеханикалық процестердің даму динамикасын зерделеу;

- карьер кертпештері массивіндегі деформацияларға қарсы шараларды геомеханикалық негіздеу және олар гравитациялық, сейсмикалық және температуралық күштер мен олардың қосылып әсер етуіне талдау жасау;

- карьер кертпештері мен үйінділер массивінің жағдайын зерделеу, болжау және бақылаудағы инженерлік-геологиялық және геомеханикалық кешенді жұмыстар- карьерді жобалау, салу, игеру және жабу кезеңдеріндегі оның керпештерінің параметрлерін басқаруға , сонымен қатар кен қазу жұмыстарының өндірістік және экологиялық қауіпсіздігін қамтамасыз ету;

- ашық кен орнындарындағы құрлыстардың деформацияларын бақылау нәтижелері негізінде, олардың орнықтылығын бағалаудың геомеханикалық мониторингінің жүйесін құру;

- нақтылы кен-геологиялық жағдайдағы кен қазу жұмыстарының өндірістік және экологиялық қауіпсіздігін қамтамасыз ету ұшін үйінділер құрудың технологиялық схемасын негіздеу.

2. Мониторингтің тәсілдері мен жабдықтары:

- техногендік масивтердің жағдайына маркшейдерлік, инженерлік-геологиялық және инженелік-геофизикалық бақылаулар жүргізу;

- карьер кертпештерінің жағдайы параметрлерін үздіксіз бақылауды қамтамасыздандыратын, карьер керпештері мен үйінділерінің деформацияларына кешенді маркшейдерлік бақылаулар жүргізу;

- карьер керпештері массивінің гидрогеологиялық жағдайын бағалау және болжау;

- карьерлер мен үйінділердің инженелік-геологиялық жағдайларын зерделеу;

- карьердегі технологиялық ерекшеліктерді зерделеу және геомеханикалық процестерге әсері;

- карьер кертпештері параметрлерін уақыттық фактор мен тау-кен жыныстарының сипаттамаларын ескаере отыра негіздеу;

- карьер кертпешьері параметрлерін ықтималдық әдістерді пайдаланып негіздеу;

- карьер мен үйінділердегі тау жыныстарының құрамы мен қасиеттерін айқындайтын негізгі факторларды анықтау;

- карьер керпештері мен үйінділердің орнықты параметрлерін негіздеудің әдісі мен бағдарламалық қамстамасыздандыруды жасау.

3. Карьер кертпештері орнықтылы нгеологиялық-маркшейдерлік мониторингтаудың ғылыми-әдістемелік негізін жасау. Ол үшін мына мәселелерді шешу қажет:

- карьер кертпештерінің орнықтылық жағдайын зерделеу және карьер кертпештерінің орнықтылығын басқару жағдайына қарай типтерге бөлу;

- карьер кертпештерінің орнықтылығын басқару мониторингін геологиялық-маркшейдерлік қамтамасыз ету;

- тау-кен жұмыстарының дамуына қарай деформацияларды жүйелі түрде зерделеу және оның негізінде кертпеш орнықтылығын болжау.

4. Карьер кертпештері мен жағдауларының орнықтылығын басқару әдістемесін жасау, оған мына мәселелерді шешу кіреді:

- отау-кен жұмыстарының дамуында орнықты параметрлерді жобалау, бағалау және тексеріп;

- кен өндірісін жүргізу және өте қажет нысандарды қорғау кезінде кертпештердің нақтылы жағдайын бағалау және болжау;

- орнықтылық бұзылуының алдын-алу;;

- кертпештердегі тау жыныстарының орнықтылық күйін жүйелі бақылаудың әдістемесін жасау косах;

- карьер кертпештері мен кемерлерінің жағдайларын жылдам тексеріп отыру және бұзылыстарды құрылыс жұмыстары басталғанша алдын-ала болжау.

Осы әдістемені карьерлерде жүзеге асыру тау-кен өндірісінің үздісіз жұмыс істеуі мен еңбек қауіпсіздығын қамтамасыз етеді.

Кен орындарын игеруде карьер кертпештерінің орнықтылығын маркшейдерлік қамтамасыз етудің жалпы құрылымдық схемасы келесі 39-суретте келтірілген.

Маркшейдерлік аспаптық бақылаулар карьер ернеулері деформациялары туралы деректер алуды негізгі және олардың орнықтылығын болжаудың ең сенімді әдісі болып саналады.

Кен орындарын игеруде карьер беткейлерінің орнықтылығын маркшейдерлік қамтамасыз ету

Карьер керт-пештері массив-індегі геомехани-калық процестер-ді бағалау және болжау

есептік

Карьер ернеуі геометриясы

39 –сурет. Карьер беткейлерінің орнықтылығын маркшейдерлік қамтамасыз етудің схемасы

Сөйтіп, карьер кертпештерінің орнықтылығын маркшейдерлік қамтамасыз еті үшін жыныстар қабатында аспаптық бақылаулар жүргізіледі. Карьерде де профильдік сызықтарға реперлер салынады. Профильдік сызықтардағы бақылаулар беткей жыныстарындағы деформациялардың таралуының толық суретін көруге, жылжулардың шамаларын, векторларының бағыттары мен жылдамдықтарын анықтауға мүмкіндік туғызады. Сондықтан да, мүмкіндік болған жерлердегі профильдік сызықтар бойынша бақылаулар жүргізу керек.

Профильдік сызықтардағы реперлердің орындарын бастапқы реперден бастап геометриялық нивелирлеу арқылы анықтайды. Бастапқы реперлердің биіктіктері Инструкцияға сәйкес III класстық нивелирлеу әдсімен жүргізіледі.

Геометриялық нивелирлеу тура және кері бағыттарда орындалады және екі бағыт жұрістеріндегі қателік мынадан аспауы керек:

f_шекті = ±2,6 ,

мұндағы L – бір бағыттағы жүріс ұзындығы, км; n – жүрістегі стансалар саны.

Тура және кері жүрістер арасындағы қателік, яғни айырмашылық 2 мм ден аспауы қажет.

Тригонометриялық нивелирлеу профильдік сызықтар арасы күрт құлама болған жағдайда, биіктік өсімшелері мен горизонталь жатындыларды(проекияларды) анықтау үшін жүргізіледі. Бұрыштық және сызықтық өлшеулекр ЗТА5Р немесе басқа да - электрондық тахеометрометрімен орындалады.

Деректерді автоматты түрде алу үшін бағдарламалық кешен пайдаланылады. Ол Microsoftбасшылығымен жұмыс істейтін: Windows 95/98, Windows 2000 операциялық жүйедегі CREDO бағдарламасы, өйткені бұл кәзіргі кездегі ең қолайлы, заманауи графиктік интерфейсі бар операциялық жүйе.

Бақылаулар жүргізу, нәтижелерін өңдеу, талдау және түсіндіру: жылжулардың шамаларын, деформацияларын, деформацияланудың процесінің жылдамдығы мен таралу шекарасын анықтауға және бұзу деформацияларының түрлерін, деформациялар мен факторлар арасындағы байланыстарды анықтауға, сонымен қатар деформацияларға қарсы жасалған шаралардың тиімділігін айқындауға мүмкіндік туғызады.

Әдебиеттер:

Негіз.: 1 [235-237], 2 [304-314]

Қосым.: 3 [184-193]

Бақылау сұрақтары:

1. Карьер бекейлері масивінің геомеханикалық мониторингтау деген не?

2. Геомеханикалық мониторингтің құрамына не кіреді?

3. Мониторингтің тәсілдері мен жабдықтары.

4. Карьер кертпештері мен беткейлерінің орнықтылығын басқару.

5. Геомеханикалық мониторинг жүргізудегі аспаптардың атқаратын міндеттері қандай?

№15 - дәріс. Геологиялық-маркшейдерлік деректер қоры негізінде карьер беткейлері массивін геометриялау

Карьер беткейлері массивінің құрылымдық-геометриялық моделі.

Ашық кен қазудағы карьер беткейі тау жыныстарының массиві белгілі бір аймақта кен қазбалары мен үйінділерге жанасып жатқан жыныстар қабатының бір бөлігі. Бұл аймақтың размері карьер кертпешінің құлама бұрышына тікелей байланысты болғандықтан, оны «кертпештік аймақ» деп, ал осы аймақтағы тау жыныстарының бөлігін - массивтің «беткейлік аймағы» деп атайды.

Беткейлік аймақтың құрылымдық- геометрилық моделі бір-бірімен байланысқан мынандай құраушылардан тұрады: геологиялық орта; карьер беткейінің технологиялық параметрлері; тау жыныстарының жарықшақтығы; сыртқы орта. Беткейлік аймақтың құрылымдық- геометрилық моделі құруда үш түрлі деректер қоры пайдаланылады: геологиялық-маркшейдерлік деректер (ГМД), карьердің моделі және жарықшақтылықты жаппай өлшеулер, сонымен қатар әрқилы кен-геологиялық жағдайларға ылайықталған есептеу схемаларының математикалық моделдерінің қоры. Кеслесі 40-суретте беткейлік аймақты геометриялау жүйесінің схемасы келтірілген.

.

40- сурет. Беткейлік аймақты геометриялаудың автоматтандырылған жүйесінің схемасы

Беткейлік аймақтың массиві геологиялық ортаның бір бөлігі болғандықтан, оның кен-геологиялықческое жағдайы пайдалы кен қазбалары мен оны қоршаған тау жыныстарының құрылымына, геометриялық параметрлеріне және физиклық-механикалық қасиеттеріне байланысты болады.

Массивтің құрылымдық-геометриялық моделін құру үшін геологиялық нысандардың саны мен құрамын білу қажет. Құрылымы мен құрамы арқылы беткейлік аймақтың мынандайтүрлерін ажыратуға болады: біркелкі қатпарлы, біркелді қатпарлы емес, жарықшақты шың және шың емес.

Карьер кертпештері мен беткейлерінің құрылымдық ерекшеліктерін автоматты түрде геометриялау процесі мына төмендегідей бір-бірімен тығыз байанысқан кезеңдерден тұрады: беткейлік массивті тау жыныстарының құрылымдық-геометриялық моделін құру; құрылған құрылымдық-геометриялық моделге талдау жасау және беткейдің орнықты параметрлерін есептеу; алынған нәтижелерге талдау жасау және ұсыныстар даярлау (41- сурет).

Бірінші кезеңде барлау сызықтары бойынша геометриялық параметрлер анывқталады және кен-геологиялық нысандардың сипаттамаларынан тұратын деректердің жұмыс базасы құрастырылады.

Әрі қарай геологиялық ортадағы тектоникалық бұзылыстардың, жерасты суларының деңгейлік, төменгі қабаттардың шекаралық орындары анықталады.

Беткейдің негізі тау жыныстарының орташа физикалық-механикалық қасиеттерінен және кен қазу тереңдігінен төменгі тау жыныстарының беріктік кластарын бағалаудан тұрады..

41-сурет. Беткей аймағы массивінің құрыымдық- геометриялық моделін жасау үшін қажет кірілетін деректерді құрастырудың блок-схемасы

Модельдеу мәселелерін шешу кезінде технологиялық жабдықтардың түрлері мен сырғу бет туралы деректерді зерттеушінің өзі береді. Мәселен, сырғу бетті алдын-ала ВНИМИ (Фисенко) әдісімен есептегенде, карьер кертпештерінің орнықтылық коэффициенті ескеріледі (42 - сурет).

42-сурет. карьер беткейінің құрылымдық –геометриялық қимасы

Құрылған құрылымдық –геометриялық модель негізінде карьер кертпештері мен беткейлерінің орнықтылығын бағалаудың автоматтандырылған әдістемесі жасалынды.

Бұл әдістеме және оның незінде жасалған бағдарламалық кешен, жарықшақты және қатпарланған тау жыныстарынан түзілген карьер кертпештері мен беткейлерінің орнықтылығын жылдам және сенімді анықтауға мүмкіндік туғызады. Карьер беткейлерінің модельденетін участогінің әр қималары бойынша есептеулер кешенді түрде компьютерде жүзеге асырылады және деректер қорының кестесі жасалынады (3- кесте).

3 –кесте. Ақжал карьеріні беткейлерінің орнықтылығын бағалау

Беткейдің солтұстік жағындағы учаскелерде (профильдік сызық I-I және М 22- профиль) беткей уақытша орнықты (η₃ =1,21-1,22) және ол учаскелерде кейін, біраз уақыт өткен соң тау жыныстары бұзылып құлауы мүмкін.

Ақжал кенорнында жүргізілген геомеханикалық мониторинг нәтижелері карьер кертпештері мен беткейлерінің орнықты параметрлерін дұрыстап анықтауға және карьер контурының жаңа вариантын қабылдап алуға мүмкіндік туғызды (43 - сурет).

43- сурет. Е-Е- профилі бойынша карьер беткейінің

Қабылданған жаңа консрукциясы

Әдебиеттер:

Негіз.: 1 [235-237], 2 [304-314]

Қосым.: 3 [184-193]

Бақылау сұрақтары:

1. Геологиялық-маркшейдерлік деректердің базасы деген не?

2. Беткейлік аймақ массивінің құрылымдық-геометрилық молелін құруға қажет кіріс деректерін құрастырудың блок-схемасына не кіреді?

3. Карьер беткейлерінің құрылымдық ерекшеліктерін және орнықтылығын геометриялау.

4. Карьер беткейінің орнықтылығын бағалау қалай жүргізіледі?

5. Беткейлік аймақ массивтерін басқарудың және қорғаудың тәсілдерін жасау.