4-mаvzu. Gеоmехаnik jаrаyonlаrni tаdqiq qilish usullаri vа umumiy uslubiy yondаshish Mа’ruzа rеjаsi

4.2. Chizma. OAO “Kovdor KBF” karyerining geomexanik modeli.
1 – modelning strukturali elementlari va ularning tartib raqamlari;
2 – Ishlab chiqarish yakunidagi karyer yuzasi izoliniyalari va ularning mutloq balandliklari (absolyut otmetkalari), m.

4.2 chizmada Kovdor konining muhandislik – geologik asosida qurilgan geomexanik modeli ko‘rsatilgan. Bu model tog‘ jinslari xususiyatlari va tog‘ massivi geometrisiga nisbatan muhandislik – geologik modelini ideallashtirish yo‘li bilan ishlab chiqilgan.

Geomexanik modelning tuzilishi va tarkibi, qo‘yilgan masalani yechish usuliga kiritilgan boshlang‘ich malumotlar bilan aniqlanadi. Fizik modellashtirish holatida – ko‘rilayotgan obyektning fizik modeli, matematik modellashtirish holatida esa hisoblash sxemasi va matematik apparat, yani matematik model tuzib olinadi.
Fizik va matematik modellarni yaratish geomexanik masalalarni yechishning uchinchi bosqichini tashkil etadi. 4.2 rasmda keltirilgan misolda geomexanik modelning ko‘rinishi keyingi geomexanik masalalarni yechish bilan moslashtirilgan xususan yakuniy elementlar usuli bilan(metod конечных elementov) karyer bortlari va pog‘onalarining mustahkamlik masalalarini tadqiq qilish bilan moslashtirilgan bo‘lib har bir ajratib olingan blok uchun umuman karyer borti va pog‘onalarining mustahkamlik parametrlari, xususan pog‘ona balandligi, pog‘ona qiyaligi va karyer borti qiyaligini aniqlash uchun asos bo‘la oladi.
Muxandislik – geologik modeldan geomexanik modelga o‘tishda maxsus usullar qo‘llaniladi, bunda (modelda) har birini yaratish jarayonida real massivga xos xususiyatlar aks ettiriladi.
Modellar masshtablar bo‘yicha tuziladi hamda model elementlarining geometrik o‘lchamlari real geologik va kon texnik ob’yeklarning o‘lchamiga masshtabli mos bo‘lishi kerak. Bundan tashqari modellar hajmli bo‘lsa, unda tahlil qilish natijasida aniqlangan ma’lumotlarni real holatiga yaqin tarzida olish mumkin. Hozirgi davrda hisoblash texnikasining rivojlanishi va hajmiy model tajribasining imkoniyatlaridan kelib chiqqan holda massivning real modeli soddalashtiriladi.
Geomexanik modellarni tuzish uchun lozim bo‘ladigan ma’lumotlar, tajriba yo‘li bilan va nazariy usullarda olinishi mumkin. Bu usullar orasidagi chegara shartli bo‘lib, ko‘pincha aniq bir usulning o‘zidan foydalanib ham tajribaviy, ham nazariy tadqiqotlar olib borish mumkin. Ayniqsa so‘ngi davrlarda matematik va modellashtirish usularida keng qo‘llanilayotgan hisoblash texnikasining kuchli rivojlanishi bunga asos bo‘ladi.
Hozirgi vaqtda geomexanikada qo‘llanilayotgan barcha usullar, aniqlik darajasi shartlari bo‘yicha uch guruxga ajratiladi:

• 
  Tabiiy kuzatish va o‘lchashlar;
  
• 
  Modellashtirish;
  
• 
  Taxliliy;
  

Usullarning birinchi guruxi asosiy usul hisoblanadi, chunki kon ishlari jarayonida turli-tuman omillar ta’sirining favkulotdalik darajasi nihoyat yuqoridir. Bu gurux o‘ziga xos fizik muhit bo‘lgan tog‘ jinsi massivi bilan bog‘liq, jumladan kon-geologik sharoitlarning o‘zgaruvchanligi va xilma-xilligi, kon ishlarini olib borish tartibi va parametrlarining o‘zgarishi, kon ishlarining muttasil rivojlanib borishi va ularning joylashish frontining uzluksiz almashinib turishi bilan ham bog‘liqdir.
Hozirgi vaqtda geomexanik masalalarni yechish uchun amaliyotda ko‘p sonli tabiiy o‘lchash usullari ishlab chiqilgan va qo‘llanilmoqda. Fizik mohiyati nuqtai nazaridan, barcha tabiiy sharoitda o‘lchashlar, tog‘ jinslarining zichligining (yoki solishtirma og‘irligi), deformatsiyalanishini (kuchlanishni hisoblash bilan) va ularning siljishini o‘lchanishiga olib keladi. O‘rganilayotgan jarayonlar va yechilayotgan masalalar turi bo‘yicha, o‘lchash usullarini beshta asosiy sinflarga ajratish mumkin.
Geomexanikada tabiiy o‘lchash usullarining sinflanishi
4.1. Jadval

Usullar sinfi	Aniqlanadigan parametrlar
I. Tog‘ jinsi massivining strukturaviy tavsifi va fizik xossalarini aniqlash.	1. Tog‘ jinslarining zichlik xossalarini aniqlash. 2. Tog‘ jinslarining mexanik xossalarini aniqlash. 3. Tog‘ jinslari massivining birjinsli bo‘lmagan tuzilishining geometrik parametrlarini aniqlash.
II. Tog‘ jinsi massivining kuchlangan – deformatsiya-langan holatini va uni vaqt o‘tishi bilan o‘zgarishini tadqiq qilish.	1. Mutloq nisbiy kuchlanish va deformatsiyalanishni aniqlash. 2. Deformatsiyalanish va kuchlanishlarning o‘zgarishini kuzatish. 3. Dinamik ta’sirlar natijasidagi kuchlanishlar va siljishlarni aniqlash. 4. Lahimlar atrofidagi tog‘ jinsi buzilish zonalari parametrlarini aniqlash.
III. Yemirilgan (to‘kilgan) jinslarning bosimi va mustahkamlagich bilan tog‘ jinslarning o‘zaro ta’sirini o‘rganish.	1. Mustahkamlagichga, blok tagidagi massiv va to‘ldirmaga ta’sir qiladigan kon bosimini o‘lchash. 2. Mexanizatsiyalashgan komplekslarni va mustahkamlagich-larni tadqiq qilish.
IV. Tog‘ jinslarining makrodeformatsiyasi va siljishini aniqlash.	1. Tog‘ jinslari va yer yuzasining cho‘kishini o‘lchash. 2. Yer yuzasini va tog‘ jinslarining gorizontal siljishini o‘lchash. 3. Lahimni o‘rab turgan jinslar qatlamidagi deformatsiyani o‘lchash. 4. Lahimlarda jinslarning makrodeformatsiyasi va nisbiy siljishini o‘lchash.
V. Massiv holatini maxsus tizimlar yordamida monitoring qilish.	1. Kuchlanishlar va deformatsiyalar o‘zgarishini nazorat qilish. 2. Tog‘ jinsi va yer yuzasining cho‘kishini nazorat kilish. 3. Tog‘ jinsi va yer yuzasini gorizontal siljishini nazorat qilish. 4. Lahimlarda jinslarning o‘zaro yaqinlashishini nazorat qilish. 5. Tog‘ jinslarini mustahkamlagichga tasir ko‘rsatayotgan bosimining o‘zgarishini nazorat qilish. 6. Lahim atrofida jinslarning buzilish zonalari parametrlarini nazorat qilish.

Amaliyotda har qanday geomexanik masalalarni yechishda, tog‘ jinsi massividagi tabiiy sharoitlarda tajribaviy ishlarni bajarishdan avval, (muhim qiymatlarni ko‘plab yig‘ish yuqoridagi jadvalda ko‘rsatib o‘tilmagan bo‘lsa ham) maxsus kuzatish turi - ko‘z bilan kuzatish usulida amalga oshiriladi.

Instrumental kuzatishlarning ish hajmi va xarajatlari ancha yuqori bo‘lishi hamda doim qandaydir chegaralangan hajmlarda o‘tkazilishi, ko‘z bilan kuzatishlar esa shaxta maydonlarida geomexanik jarayonlarning sodir bo‘lishini qisqa muddatda katta maydonda va sifatli kuzatish imkonini beradi.
Ko‘z bilan kuzatishlarning instrumental o‘lchashlar bilan birgalikda olib borilishi quyidagi imkoniyatlarni beradi:

• 
  Birinchidan, instrumental o‘lchash ishlari uchun uchastkani to‘g‘ri tanlash;
  
• 
  Ikkinchidan, olingan ma’lumotlar bo‘yicha o‘lchash ishlari olib borilgan uchastkadagi jarayonlarni o‘rganish va shunga o‘xshagan boshqa uchastkalardan olingan ma’lumotlarni solishtirish yo‘li orqali instrumental kuzatishlar natijalarini sifatini baholash;
  
• 
  Uchinchidan, instrumental o‘lchash ishlari natijasida olingan natijalarning qo‘llanilish sohasini kengaytirish (o‘xshash maydonlarda).
  
• 
  To‘rtinchidan analitik (tahliliy) usul bilan yechiladigan masalalarni to‘g‘ri shakllantirish uchun ham ko‘z bilan kuzatishlardan olingan ma’lumotlarni o‘rni o‘ta muximdir.
  

Ekspluatatsiya qilinayotgan lahimlarning holatini bashoratlashda (baholashda) ko‘z bilan kuzatishlarni samarali va mustaqil usul sifatida qarash lozim. Shuning uchun bunday baholash ishlarini o‘ta qisqa muddatda bajarishga to‘g‘ri keladi, instrumental tadqiqotlarni va o‘lchash ishlarini o‘tkazishga esa fursat bo‘lmaydi va ayrim hollarda kon ishlarning xavfsizligi ham taminlanmaydi.
Lekin ko‘z bilan usullarni tadqiqotning asosiy usuli sifatida qo‘llanilishida, bu usulning oddiy ko‘ringaligiga qaramasdan, yuqori darajadagi mahoratni (tajribani) va asosiy sodir bo‘layotgan jarayonlarning mexanizmi haqida aniq tasavvurga ega bo‘lishlikni talab qiladi.
Qo‘yilgan masalalarni bajarish uchun, avvalo bo‘shliqlarning pasporizatsiyasi amalga oshirilishi kerak. Buning uchun geologik – marksheyderlik xujjatlar asosida maxsus jadvallar tuziladi. Bu jadvallarda qazib olingan qatlamning geologik parametrlari, qazib olish muddati, qazib olingan lahimlarning o‘lchamlari, ularning o‘ziga xos xususiyatlari (qazib olingan qo‘shni uchastkalar bilan bog‘liqligi bor – yo‘qligi, kon ishlarida qo‘llanilgan tizimning turi, qazib olingan bo‘shliqlarda tog‘ jinslarining, mustahkamlagich va seliklarning mavjudligi, qoplovchi qatlamning qalinligi, yer yuzasinining tavsifi va boshqalar) haqida malumotlar keltiriladi.
Bu ma’lumotlarning tahlili natijasida lahimlarni ko‘z bilan tekshirish uchun uchastkalar belgilab olinadi. Shu bilan birga anomal uchastkalar, noqulay kon – geologik sharoiti, masalan ko‘proq geologik buzilishi sodir bo‘layotgan, darzligi bilan ajralib turuvchi, tog‘ jinslarining zaif kontaktlari mavjud va tog‘ jinslarining zaiflashgan uchastkalari tanlab olinadi.
YUqoridagilardan kelib chiqib ko‘z bilan tekshirish uchun qazib olinagan lahimlarning uzunligi, chuqurlashishi va yer yuzasidan uncha katta bo‘lmagan chuqurlikdagi va aksincha, konning eng katta chuqurlikdagi qazish ishlari qatlamlarining qalinligi bo‘yicha eng katta o‘lchamlarini qabul qilish maqsadga muvofiqdir.
Masalaga bunday yondashishda natijalar mustahkamlikning maksimal umumlashgan qiymatiga ega va malum “zaxira koeffitsiyenti” bilan boshqa nisbatan qulay sharoitlarga ega uchastkalarda qo‘llanishi mumkin.
Skal jinsli massiv sharoitida tog‘ jinslarining mustahkamligini yo‘qotishi (susayishi) jarayonining asosiy xususiyati bu tog‘ jinslari deformatsiyalanishidagi buzulishlarning ta’siri va buning natijasida lahim atrofida “zaiflashgan zona” (zona obrusheniya) ning hosil bo‘lishidir.
Shtangali mustahkamlagich holati bo‘yicha lahim shipining mustahkamlik darajasini baholash juda oson, bunda qulagan va tushgan qatlamlar shtanga bo‘yicha ochilib qoladi va ochilish darajasiga qarab cho‘kish o‘lchashlari haqida yetarli xulosalarni chiqarish mumkin. 4.3 chizmada misol tariqasida kondagi qazib olish kamerasi shipining fotosuratlari keltirilgan.