shkolakz.ru 1


Рудалы кен орындарын жер асты қазу кезіндегі тау жыныстарының және жер бетінің жылжуын бақылау бойынша нұсқауға

4-қосымша


Тау жыныстарының жарықшақтығын зерттеу бойынша

жалпы нұсқаулар


Нұсқаулар тау жыныстарының және жер бетінің жылжу процесін, тұрақтылығын зерттеуге байланысты құрастырылған. Олар жарықшақтардың кеңістік бағыты және олардың кен орны немесе оның жеке учаскелерінде пайда болу заңдылықтары туралы деректерді алу үшін қажет жарықшақтықты зерттеу бойынша негізгі әдістемелерден тұрады.


1. Жалпы талаптар


Тау жыныстарының массиві тұтас изотоптық орта болып табылмайды, ол әртүрлі өлшемдердің жарықшақтарының жиынтығының жеке құрылымдық блоктарына бөлінген. Тау жыныстарының тұтастығын бұзатын жарықшақтардың жиынтығы жарықшақтық деп аталады. Жатыс элементтерінің жақын мәндері бар жарықшақтарды жүйелерге біріктіреді. Жарықшақтардың екі түрін ажыратады:

шектеулі өлшемдері бар, біреуіне басқасына қатынасты кеңістікте ығысқан ұсақ жарықшақтар (қаттастылық, жекелік, кливаж);

үлкен созылымды ірі тектоникалық жарықшақтар, олар бойынша деформацияланатын массивтің бір жағының басқасына қатынасты жылжуы болуы мүмкін.

Ұсақ жарықшақтық, оның қарқындылығына, тау-кен қазбасына қатынасты бағытталуы мен жарықшақтардың жазықтығына қарай қолданыстағы күштің бағытына, толтырмалаушының бар болуына, қасиеттеріне тәуелділікте массивтердің беріктік қасиеттерінің және жыныстардың тұрақтылығының төмендеуіне әкеледі (5).

Ірі тұтас тектоникалық жарықшақтар және бұзылымдар аймақтары тау жыныстарының жылжуына маңызды әсер етеді, көптеген жағдайларда қыртыста және жер бетінде тау жыныстарының ықтимал үзілу шекарасын анықтайды. Ірі тектоникалық жарықшақтардың беттері бойынша қабатталулардың, опырылыстардың тазартым және дайындау қазбаларында пайда болады.

Кеңістік бағыты және жарықшақтардың таралу заңдылықтарын білу жыныс қыртысының және жер бетінің тұрақтылығымен, кен қазбаларын және жер бетіндегі үймереттерді қорғаумен, рудалы денелердің жеке учаскелерін қазымдауды дұрыс жоспарлаумен және ықтимал опырылыстар туралы алдын ала ескертумен байланысты мәселелерді дұрыс шешуге мүмкіндік береді. Тау жыныстарының жылжуына жарықшақтың әсер етуін бағалау үшін ұсақ жарықшақты қалай зерттесе, дәл солай ірі тектоникалық жарықшақтарды да зерттейді.



2. Жарықшақтықты зерттеу


Жарықшақтарды зерттеу жыныстардың горизонталь және вертикаль ашылымдары, сонымен қатар кен орындарын тұтас немесе олардың жеке учаскелерін барлау кезінде ұңғымалардан бұрғыланып алынған керндер бойынша жүргізіледі.

Тау жыныстары жарықшақтығының толығырақ сипаттамасын барлық пайдалану горизонттарындағы тазартым және дайындау қазбаларында оны тікелей өлшенуі кезінде алуға болады. Ұсақ жарықшақтықты өлшеу орындарын бақылаулармен кен орнын құрайтын тау жыныстарының барлық кешені қамтылатындай таңдайды. Ірі геологиялық бұзылымдармен бөлінген, жыныстардың жатыс жағдайларын өзгертетін кен массивінің әрбір учаскесінде кемінде бір өлшеу учаскесін қамтамасыз еткен дұрыс. Геологиялық бұзылымдардың болмаған және тау жыныстарының жатыс элементтерінің тұрақтылығы кезінде өлшеу учаскелерінің арасындағы ара қашықтықтар 150-200 м тең болып қабылданады. Әрбір өлшенетін учаскеде жарықшақтардың 20-30 өлшемдерін жүргізеді. Тау жыныстарының қатталуы жатысының элементтерін 3-4 рет өлшейді. Өлшеу учаскесінің өлшемі жарықшақтардың барлық жүйелерінің өлшенуі мүмкін жағдайымен, өлшеу кезіндегі ықтималдық деңгейімен, массив құрылымының күрделілігімен анықталады. Қолайлы жағдайларда учаскенің өлшемі 10-15 м тең болып саналады. Жарықшақтарды өлшеу үшін едәуір ыңғайлы учаскелер-барлық жақтардан қазбалармен шектелген тау жыныстарының тоғысу орындары немесе кентірек.

Қыртыста тау жыныстары ашылымының жазықтықтарының болмауы барысында жарықшақтықты зерттеу қазбаның осіне перпендикуляр түрде 5-6 м тереңдікке дейін бұрғыланған ұңғыманы қараумен, РВП приборының көмегімен немесе конструкциясы жарықшақтықтың бар болуын ғана емес, жарықшақтардың бағытын да анықтауға мүмкіндік беретін жарықшақ өлшеуіштерінің көмегімен жүргізіледі. Өлшеу учаскесінің орталарын маркшейдерлік нүктелерге немесе қазбалардың тоғыстарына 2-3 м дейінгі дәлдікпен әкеледі. Әрбір ірі тектоникалық жарықшақ планда өлшеуге және маркшейдерлік нүктеге әкелуге жарамды.


Өлшеу учаскесінде жарықшақтардың келесі параметрлерін анықтайды: Апад – барлық жарықшақтар мен қабаттылық жүйелерінің құлау азимуттары (жердің астында жарықшақтар беттерінің үлкен ашылымы кезінде міндетті түрде жарықшақтардың құлау азимутын өлшеп, ал содан кейін барып Аi = Апад - 90°); δiсл формуласы бойынша созылым азимутына қайта есептеу жүргізген ыңғайлырақ); S-әрбір жүйенің жарықшақтары арасындағы ара қашықтық (нормаль бойынша); сызықтық өлшемдер (l-ұзындық және ашылуы m); үстіңгі беттің сипаты (жазық, қырлы, тегіс, кедір-бұдырлы); жарықшақтардың қуысын толтырымының болуы және сипаттамасы; жарықшақтардың суландырылу деңгейі (ылғалды, тамшылау, ағынша).

Өлшенген шамаларды далалық журналға жазады (8-қосымша).

Жарықшақтар жатысының элементтерін көбінесе кен компасының көмегімен өлшейді. Құрылымдық блоктардың жазықтықтарының анық көрсетілмеген созылымымен жыныстар ашылымдарының бар болуы барысында компасты көлденең қимамен горизонталь түрде құрылымдық блоктың жазықтығына бұрыш өлшейтін шкаланың нолі құлау жағына (өзіне) қарай бағытталатындай қояды. Компастың магниттік стрелкасының солтүстік ұшы бойынша есеп құлау азимутына сәйкес келеді. Жыныстарда магниттік қасиеттердің өзгеруі қатты әсер ететін немесе қазбалар металл конструкциялармен жабдықталған жағдайларда арнайы бұрыш өлшеуіштерін пайдаланады.

Жарықшақтардың сызықтық өлшемдері, сонымен қатар жарықшақтардың арасындағы ара қашықтықтар сызғышпен немесе рулеткамен өлшенеді. Жүйелердің жарықшақтарының арасындағы ара қашықтықты жарықшақтың жазықтығына перпендикуляр бағыт бойынша өлшейді. Жарықшақтардың бетінің сипаттауы кезінде олардың бетінің пішінін көрсеткен жөн-толқынды немесе тегіс, кедір-бұдырлы немесе тұтас, инфильтрациялық материалмен толтырылған ба және қандаймен (кальцитпен, темір тотығымен, тартылыс сазымен және тағы басқа). Ескертуде учаскенің маңында тектоникалық жарықшақтардың немесе ұсату аймақтарының болуын атап өткен дұрыс. Сонымен қатар, үйінділердің, қабаттардың және опырылыстардың пайда болуына әсер ететін көзбен шолып жарықшақтар жүйесін орнатады және белгілейді, қажет суреттерді әзірлейді.



3. Бақылауларды өңдеу


Бақылауларды өңдеу жарықшақтардың дөңгелек диаграммаларын, жарықшақтардың торларын құру мен өңдеуге және оның қарқындылығын анықтауға, рудалы шоғырдың немесе қазбаның созылымына байланысты жарықшақтардың орнын анықтауға келіп саяды. Дөңгелек диаграммаларды ұсақ жарықшақтар мен ірі жарықшақтар үшін жеке құрады. Ұсақ жарықшақтар үшін алдымен өлшеудің әрбір учаскесіне дөңгелек диаграмманы құрастырады, содан кейін жалпы кен орны бойынша және жыныстардың жеке литологиялық айырымдары үшін горизонттар бойынша жиынтық диаграммалар құрылады.

Тау-кен-техникалық міндеттерді шешу кезінде дөңгелек диаграммаларды құру үшін тең аралық проекцияларды пайдалану ұсынылады (1-сурет). Жатыстың өлшенген элементтері бойынша торға-құлау азимуттары Апад немесе созылым азимуттары Аi мен жарықшақтар жүйесінің құлау бұрыштары δi бойынша шартты белгілермен жарықшақтарды жалатады. Диаграммаға жарықшақтарды жалатудың алдында өлшенген Апад немесе Аi мәндеріне магниттік бұрылуға түзету енгізу қажет. Жарықшақтардың әрбір жүйесі дөңгелек диаграммада өзіндік нүктелердің шоғырлану облысын жасайды. Анық көрсетілген нүктелердің шоғырлануы кезінде жарықшақтардың әрбір жеке жүйелерінің жатыс элементтерінің орташа мәндері медианалар әдісімен анықталады. Олар шоғырлану облысын нүктелер саны бойынша екі тең топқа бөлетін меридиана мен параллельдің қиылысына сәйкес келеді. Диаграммада оларды белгілі бір шартты белгімен, мысалы квадратпен белгілейді (1, а-сурет).



1-сурет. Жарықшақтардың дөңгелек диаграммалары: а - нүктелерде; б - изосызықтарда; 1- 6 өлшемдердің жалпы санынан алынатын процент (1-1; 2-2; 3-3; 4-4; 5-10; 6-10 және одан да көп); 7 - өлшенген жарықшақтар; 8 – жарықшақтар жүйесінің құлау және тақта тастылығының бағыты.



Сол немесе басқа жүйеге жататын жарықшақтардың тобын бөліп алуға қиын болған жағдайда жатыс элементтерінің міндерін үлкен батырыңқылығы кезінде өңдеуді статистикалық әдіспен жүргізеді. Ол үшін бір-бірінен, мысалы 200 тұратын параллельдермен және меридиандармен шектелген статистикалық «терезені» (1, а-сурет) таңдайды. «Терезенің» алаңында пайда болған нүктелердің санын есептейді; бұл санды «терезенің» центріне қояды. Содан кейін «терезені» келесі орынға бірінші «терезенің» 1\2 ауданы екінші «терезенің» ауданымен жабылатындай есеппен ауыстырады. Есептеудің нәтижелері жалатылған нүктелері бар торға салынған калькада жазылады. «Терезенің» шеңберінде пайда болған нүктелердің санын көрсететін санардың жанында шын мәнінде өлшенген және жарықшақтардың нүктелі диаграммасына салынған жалпы саннан алынған проценттерін береді. Содан кейін, анықталған қимамен беріле отырып, мысалы 1 %, жарықшақтардың шоғырлануының орташа мәндерінің изосызықтарын жүргізеді (1, б-сурет). Рим сандарымен жарықшақтар жүйесінің номерлері көрсетіледі.

Әрбір дөңгелек диаграммада жарықшақтардың негізгі жүйелерін анықтайды, содан соң жарықшақтықтың орташаланған сипаттамаларының кестесін құрастырады, онда дөңгелек диаграммадан алынған жарықшақтардың әрбір жүйесінің жатыс элементтерінің орташа мәндері, жарықшақтардың орташа мәндері және жарықшақтар арасындағы ара қашықтықтар туралы деректер, сонымен қатар әрбір жүйенің бетінің сипаттамасы туралы орташаланған деректерді келтіреді (1-кесте).


1-кесте

Учаске, горизонт немесе тау жынысының аты

Жарықшақтардың жүйесі және жатыс элементтері

Жарықшақ

тардың арасындағы орташа ара қашықтық,

S м


Жарықшақтар бетінің және толтыратын материалдың сипаттамасы

Тақта тастылық (қабаттастық)

Ι

ΙΙ

III

IV

Асл

δсл

Аi

δi

Аi

δi

Аi

δi

Аi

δi









































1-кестеде келтірілген дөңгелек диаграммалардың деректері бойынша кескінді сызықтар мен қималар және проекциялар бойынша қималарда жарықшақтар жүйелерінің проекцияларын салады. Онда қималардың бұрыштарын немесе арнайы шартты белгілермен жылжуларды анықтайды (2-сурет). Қиманың жазықтығында жарықшақтың құлау бұрышы келесі формула бойынша анықталады:

Tg δоi = tg δi sin (Ai - Am), А - А






2-сурет. Жарықшақтардың негізгі жүйелерін салумен кескінді сызықтар

бойынша вертикаль тілік.


мұнда δоi-қима жазықтығында жарықшақтың құлау бұрышы; δi-жарықшақтың өлшенген құлау бұрышы; Ai-жарықшақтың созылым азимуты; Am – қима жазықтығының азимуты.

Бұрыштардың δоi анықталуын жеңілдету үшін номограмманы пайдалануға болады (3-сурет). Номограммалардағы қисықтар бұрыштың δоi 0 бастап δi дейін (Ai = Am) мәндерінің 0 бастап 90° дейін өзгеруін көрсетеді. Бастапқы мәндер δоi келесі түрде табылады. Берілген (Ai - Am) = 70° мәндері бар нүктеде оның δi = 50о мәніне сәйкес келетін қисықпен қиылысуына дейінгі перпендикулярды қайта қалыптастырады. Перпендикулярдың қисықпен қиылысу нүктесін проекциялай отырып, ординаталардың осіне (сол жақта) бұрыштың мәнін табады δоi = 48°.



0 10 20 30° 40° 50о 60° 70° 80° 90о


3-сурет. δоi бұрыштарды анықтауға арналған номограмма.


Тау жыныстарының тұрақтылығы мен жылжу мәселелерін шешу үшін жарықшақтықтың қарқындылығын келесі формула бойынша есептеген дұрыс: W = 1/l, мұнда l-үш аралық жарықшақтармен шектелген құрылымдық блоктың орта сызықтық өлшемі, м.

Тау жыныстарының жылжу және деформациялану процесіне жарықшақтықтың әсер етуі қабаттастықтың немесе рудалы шоғырдың жазықтығына байланысты орнымен анықталады. Қабаттастықпен немесе рудалы шоғырмен жасалатын екі жақты бұрыш γ бойынша жарықшақтар қалыпты қиылысатын (γ = 70-90°) және қия қиылысатын (γ<70o) түрлерге бөлінеді. Құлау бұрышына δi тәуелділікте жарықшақтар қатты – 46-90°; көлбеу – 21-45°; жайпақ – 0-20°болып бөлінеді.


Қабаттастықтың немесе рудалы шоғырдың созылым сызығының бағытымен және қабаттастық жазықтығында олардың қиылысу сызықтарының бағытымен жасалатын бұрыштың ω шамасы бойынша жарықшақтар бойлық-0-20°; диагональ-21-70°; көлденең-71-90° болып бөлінеді.

Γ және ω бұрыштарының анықталуы Вульфтың стереографиялық торының көмегімен жүргізіледі. Калькада тордың көмегімен қабаттастықтың жазықтығымен Р және жарықшақтықпен Q қиылысатын жазықтықтарды құрады (4-сурет). Ол үшін тордың центрі арқылы Р және Q жазықтықтарының құлау азимутында түзулерді жүргізеді. Содан кейін осы түзулерді тордың диаметрімен жүйелі түрде ауыстырады және жазықтықтардың өрлеуі тұрғысынан Р және Q жазықтықтарының құлау бұрыштарына сәйкес келетін меридиандардың доғаларын жүргізеді. Меридиандардың доғаларының қиылысу нүктесін Т центрімен О қосады; ОТ қимасын-жазықтықтардың қиылысу сызықтарының проекциясы, яғни оларды айқастыру осі. Оны балауыздарда С-Ю диаметрімен ауыстыра отырып, сызықтар мен айқастыру Aφ сызықтарын анықтайды. В-3 диаметрімен ОТ сызығын шеттен бастап центрге дейін біріктіре отырып, φ бұрышының шамасын анықтайды. Γ бұрышы перпендикуляр жазықтықта R жатыр.




4-сурет. Γ және ω бұрыштарының анықталуы.

Ол үшін Т нүктелерінен В-3 диаметрі бойынша центр арқылы 90° салады және содан кейін меридианның сәйкес доғасын жүргізеді. Бұл доға одан бұрын А және В нүктелерінде жүргізілген доғалармен қиылысады. А бастап В дейін есепте бізге γ бұрышының шамасын береді. Ω бұрышын қабаттастықтық Асл созылымының және айқастыру сызығының Аφ азимуттарының айырымы ретінде анықтайды. Жарықшақтықтың екі тартылыс беті Р (Аi = 135°; δi = 80°) және Q (Ai = 40°i δi = 50°) үшін γ Аφ және ω бұрыштарының шамаларын графикалық анықтау мысалы 4-суретте берілген. Құрудың нәтижесінде γ = 87°, Аφ = 326°, ω = 11° алынады. Осы берілгендер бойынша жарықшақтар Q жүйесі қабаттастықтың Р жазықтығына байланысы жағынан қалыпты қима болып табылады.



4. Жарықшақтықтың әсер етуін есепке алу


Рудалы кен орындарын жер асты қазу кезінде тау жыныстарының жылжу және тұрақтылығы мәселелерін шешу кезінде жарықшақтықтың әсер етуін есепке алуды келесі түрде жүргізеді. Әрбір кескінді сызықта арнайы шартты белгімен (2-сурет) жарықшақтар жүйелерінің проекцияларын салады. Жартылай шеңберде кескінді сызық бойынша тіліктің жазықтығына жобаланған жарықшақтардың әр түрлі жүйелерінің орналасуын және құлау бұрыштарын көрсетеді. Содан кейін жер бетінде аспаптық бақылаулар жолымен алынған айырылымдардың бұрыштарын салыстыруды жүргізеді. Салыстыру кезінде төмендегілерді назарға сақтаған дұрыс:

жер асты қазудың әсерімен тау жыныстарының бұзылуы көбінесе қазылған кеңістіктің жағына қарай құлайтын қарапайым және қия қиылысатын бойлық жарықшақтар бойынша жүргізілетінін;

көлбеу рудалы денелерді жер асты қазу кезінде төнбе бүйір жыныстарының массивінің бұзылуы қабаттардың ойысымен, тартылыстардың қалыпты кернеулерінде тау жыныстарының айырымымен және қазылған кеңістікке кейінгі жылжумен сипатталады; айырымға тау жыныстарының кедергісі жылжуға қарағанда өте аз, демек салыстыру үшін беттің кедір-бұдырлығымен сипатталатын айырым жарықшағын таңдап алады;

сұлама бүйірде едәуір бос қатты беттер-қабаттастық жазықтықтары немесе қазылған кеңістіктің жағына қарай құлайтын ірі тектоникалық жарықшақтардың және бұзылымдардың жазықтықтары бойынша жыныстардың жылжуы жүргізіледі.

Тау жыныстарының қабаттастығы мен жарықшақтар жүйелерінің өзара орналасуы туралы геометриялық түсініктерге негізделген сұлама бүйірде қабаттастықпен және төнбе бүйірдегі жарықшақтар жүйелерінің бірімен айырылымдар бұрыштарының сәйкес келуі бірінші тұрғыда жарықшақтықтың рудалы кен орындарын жер асты қазу кезінде тау жыныстары жылжуының әсерін ескеруге мүмкіндік береді. Айырылым бұрыштарына жақын құлаумен жарықшақтар көп жағдайда массивтегі жарықшақтар облысының шекаралары болып табылады. Едәуір көлбеу немесе кері құлаумен жарықшақтар жылжулар облысының уақытша шекаралары және тазартым қазбаларының беттерінің ықтимал опырылыстарының орындары болады.


Заңға сыйымды тау жыныстарының көрсетілген жарықшақтығы кезінде алдын ала жылжу векторларының бағытын және айырымдардың мүмкін бұрыштарын β», β»1 және δ» анықтауға болады. Массив жарықшақтықпен қаншалықты қатты бұзылса, оның беріктік қасиеттері одан әрі төмен болып, жылжу бұрыштары жайпақ және құрылымдық босау коэффициенті аз мәндерге ие болады, сонымен қатар оның шамасы геомеханикалық моделіне тәуелділікте әр түрлі әдістемелер бойынша анықтайды [6]. Жарықшақтықтың қарқындылығына тәуелділікте ажыратқан дұрыс:

қатты жарықшақтық, орташа жарықшақтық және бос жарықшақтық жыныстары.

Қатты жарықшақтық жыныстарды жылжу бұрыштары орташа және бос жарықшақтық жыныстардағы жылжу бұрыштарымен салыстырғанда 5° азаяды.

Жыныстардың жылжу облысына түсетін ірі тектоникалық жарықшақтар айырымдар мен жылжу бұрыштарына оларды жарықшақтардың жатыс элементтеріне және қазылған кеңістікке салыстырмалы орналасуына тәуелділікте жайдақ немесе көлбеу ете отырып әсер етеді. Тау жыныстарының жылжуы осы жарықшақтардың беттері бойынша жүргізіледі. Ірі тектоникалық жарықшақтардың құлау бұрыштары мен бағытын біле отырып, 2-3° дейінгі дәлдікпен айырымдардың бұрыштарын анықтауға, сонымен қатар кен қазбаларындағы опырылыстардың пайда болуы ықтимал орындары туралы уақытында ескертуге, жер бетінде жарықшақтардың пайда болуы мүмкін шекараларын орнатуға болады.

Жыныстардың жарықшақтығының қарқындылығы және оның рудалы алабтың шеңберінде пайда болу заңдылықтары туралы деректер жылжу процесінің сипаты мен параметрлері бойынша ұқсас кен орындарын таңдау үшін негіз болып табылады.


_________________