uk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk en it kk kk en it kk tt kk kk kk kk en sl ru en sv fr de de de fr fr fr kk de fr de fr be de fr pt de be en fr fr fr be fr fr fr fr be kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk ru uk uk kk ru en sv fr de de de da en ru ru de da en ru ru de da en pl en en fr en ru en fr fr en ru en kk kk kk kk kk en ru ru en en en ru en
А.Ж. Имашев, Т.К. Исабек, Ж.Б. Рашид, Д.Е. Акбанбетова, Б. Мұратұлы
(Қарағанды мемлекеттік техникалық университет, Қарағанды қ., Казахстан)
ЖАЙРЕМ КЕНОРНЫ ЖАҒДАЙЫНДА ТАУ ЖЫНЫСТАР СІЛЕМІНЕ РЕЙТИНГТІК КЛАССИФИКАЦИЯНЫ ҚОЛДАНУ
Түйіндеме. Жайрем кенорны жағдайында сілемнің рейтингтік классификациясы арқылы тау жыныстардың сапасын бағалау әдісі келтірілген. Сілемнің КДК сандық моделдеу кезінде қолданатын Хоек-Браун критериі бойынша сілемнің әртүрлі участкелері үшін тау жыныстардың мықтылықтарының геологиялық индексі анықталған.
Кілттік сөздер: рейтингтік классификациялар, тау жыныстары, бекітпе, орнықтылық, жарықшақтылық шарттары.
Тау жыныс сілемінің рейтингтік классификациясы қазу жүйесін негіздеу, бекітпе параметрлерін таңдау, қазбаларды жобалау, тау жыныстар сілемінің орнықтылығын анықтау секілді мәселелердің шешіміне алып келетін эмпирикалық тәсілдің негізін құрайды.
Тау жыныстар сілемінің рейтингтік жүйе классификациясы Австралияда, Оңтүстік Африкада, АҚШ, Еуропа мен Индияда келесі себептер үшін үлкен қолданысқа ие болды:
- сілемнің орнықтылық деңгейінің шешімі кеніштің геологиялық, маркшейдерлік және геотехникалық қызметтерінің зерттеулері негізінде қабылданады;
- рейтингтік жүйе тау-кен қазбаларын өту тәжірибесіне негізделген;
- рейтингтік классификация түрлі тау-кен-геологиялық және тау-кен-техникалық шарттарға байланысты бекітпе таңдау үдерісін жеңілдетеді;
- сілемнің күйін бағалау үшін рейтингтік классификацияны енгізу – қазбаны өту тәжірибесін шоғырландыруға және қолдануға мүмкіндік береді.
Шетел тәжірибесіндегі қолда бар тау-кен сілемінің рейтингтік классификациясы [1, 2] келтірілген. Рейтингтік классификацияның дамуына Д.Дир, З.Бенявский, Н.Бартон, Д.Лобшир, Е.Хоек, К. Терцаги және т.б. бағаланбас үлестерін қосты. Посткеңестік ғалым профессор Н.С. Булычев тау-кен қазбаларындағы жарықшақты жыныстардың орнықтылығын олардың өздінінен құлауға бейімділігіне байланысты баллмен бағалау әдістемесін ұсынған [3].
Жайрем кенорнындағы «Үшқатын-3» кенішіндегі тау жыныстар сілемінің орнықтылығын бағалау кезінде бекітпенің түрлері мен параметрлерін таңдау үшін Н.Бартон бойынша Q-system рейтингтік классификациясын [4], тазартпа кеңістігінің маңайындағы тау жыныстардың орнықтылығын талдау үшін З.Бенявский бойынша RMR [5] және Хоек-Браун бойынша GSI [6] қолданылады.
«Үшқатын-3» кенорнындағы күртқұламалы кен денелері аралас тәсілмен игеріледі. Аршық пен жерасты кенішінің арасындағы кен денесінен тұратын қорғаушы кентіректері және горизонт арасында төбе кентіректері қалдырылған. Қазіргі уақытта тазартпа жұмыстары +96 м горизонтында жүргізіледі [7]. «Үшқатын-3» кенішінің басшылығы жер бетінен +144 м горизонтына дейін аршық пен жерасты кенішінің арасындағы қорғаушы кентіректерінің игеруін қарастырады (сурет 1). Жұмыстың мақсаты қорғаушы және төбе кентіректерінің маңайындағы тау жыныстар сілемінің геомеханикалық күйін сандық сараптау үшін рейтингтік классификацияның көмегімен бастапқы мәліметтерді дайындау болып табылады.
Сурет 1 – Зерттелетін кен орын бөлігінің геологиялық қимасы
Сілемнің геомеханикалық күйінің сандық сараптамасы Хоек-Браунның беріктік критериі бойынша жүзеге асырылады. Тау жыныстар мықтылығы жайлы деректерді алған кезде негізгі құраушысы мықтылықтың геологиялық индексінің көрсеткіші (GSI) болып табылады.
ХХ ғасырдың 90 жылдарында Хоек және Браун ұсынған GSI көрсеткіші диаграммадан (сурет 2) таңдалады. GSI сілемнің жарықшақпен бұзылу дәрежесіне және RMR рейтингі (сурет 2) бойынша сілемнің орнықтылық санатына байланысты анықталады. Сонда, GSI-ға шығу RMR рейтингі арқылы қарапайым арақатынас бойынша жүзеге асырылады (1):
GSI = RMR – 5
Сурет 2 – Мықтылық геологиялық индексін анықтау диаграммасы (GSI)
RMR рейтингі алты параметрден тұратын формуламен анықталады (2):
RMR = JA1+ JA2+ JA3+ JA4+ JA5+ JB
RMR рейтингін анықтау үшін тау жыныстар сілемінің келесі параметрлері мен құрылымдық көрсеткіштері анықталған: тау жыныстың бір бағыттағы қысымға мықтылығы (JA1), тау жыныстар сапасының көрсеткіші RQD (JA2 – Д.Дир бойынша орнықтылық критериі) [8], жарықшақтар арасындағы арақашықтық (JA3), жарықшақтық шарты JA4 (бұдырлығы, ұзындығы, ажырауы, жарықшақтың үгілуі және толтырулар), сілемнің гидрогеологиялық жағдайы (JA5) және қазба өсіне қатысты жарықшақтардың бағыты (JB).
Кенорынның зерттелетін участкесі қолданыстағы қабаттардың орналасу тереңдігіне байланысты 5 аймаққа бөлінген. Осы аймақтар үшін GSI және RMR көрсеткіштері анықталған. Нәтижелер 1-кестеге енгізілген.
Кесте 1 –RMR рейтингісі мен GSI көрсеткішінің мәні
Жер бетінен тереңдік, м
Жер беті қабатының аймағы
GSI көрсеткіші физика-механикалық қасиетті айқындау кезінде және Хоек-Браун беріктік критериі бойынша тау жынысының мықтылық құжатын құрастыру кезінде бастапқы мәлімет болып табылады (сурет 2).
Сурет 2 – Тау жынысының мықтылық құжаты
Хоек-Браун критериі бойынша тау жыныстар сілемінің мықтылық параметрлері (mb, s, a) RocLab бағдарламасы көмегімен келесі деректер бойынша анықталады:
бұзылмаған тау жыныстың бір бағыттағы қысымға мықтылығы;
GSI мықтылықтың геологиялық индексі;
бұзылмаған тау жыныстың параметрі;
жарылыс жұмыстары салдарынан сілемнің сапасын ескеретін коэффициент;
бұзылмаған тау жыныстың деформациялану модулі.
Хоек-Браун критериі бойынша тау жыныстың мықтылық параметрлерін анықтау нәтижелері 2- кестеде көрсетілген.
Кесте 2 – Хоек-Браун критерийі бойынша беріктік көрсеткіштері
Бұзылмаған тау жыныстың мықтылығы,
Хоек-Браун критериі бойынша мықтылық параметрлері қорғаушы кентіректерінің өздігінен құлау үрдісі кезінде, тау жыныстар сілемінің кернеулі-деформациялық күйінің сандық моделдеуінің бастапқы мәліметі ретінде қолданылады.
Зерттеу нәтижесінде, орнықты және орташа орнықты тау жыныстары үшін GSI көрсеткіші 55 пен 62 арасында ауытқуы анықталған.
Алынған мәліметтердің сараптамасы қарастырылып отырған мысалдың GSI көрсеткіші тау-кен жұмыстарын жүргізу тереңдігі артқан сайын өзгертуін көрсетеді. Бірақ, 230 м тереңдікке жеткен кезде GSI және Хоек-Браун критериі бойынша тау жыныстар сілемінің мықтылық параметрі тұрақты болып қалады.
Singh, B., Goel, R. Rock Mass Classification. – Printed in the Netherlands: Elsevier, 1999. – 267 p.
Кузмин Е.В., Узбекова А.Р. Рейтинговые классификации массивов горных пород и их практическое применение // ГИАБ.Семинар 13, 2004. – с. 181-185.
Булычев Н.С. Механика подземных сооружений. Учебник для вузов. – М.: Недра, 1982. – 270 с.
Barton, N., Lien, R., and Lunde, J. Engineering Classification of Rock Masses for the Design of Tunnel Support, Rock Mechanics, Springer-Verlag, Vo.6, 1974. – pp. 189-236.
Bieniawski, Z.T. Engineering Classification of Jointed Rock Masses, The Civil Engineer in South Africa, 15, 1973. – pp. 335-344.
Hoek, E. and Brown, E.T. Practical Estimation of Rock Mass Strength, Int. Jr. Rock Mech. and Min. Sci., Pergamon, Vol. 34, No. 8, 1997. – pp. 1165-1186.
Имашев А.Ж., Бахтыбаев Н.Б., Таханов Д.К., Рашид Ж., Мұратұлы Б. Внедрение геологического индекса прочности (GSI) для горных пород месторождения «Ушкатын-3» // Труды Международного научно-практической конференции «Интеграция науки, образования и производства – основы реализации Плана нации» (Сагиновские чтения №7). КарГТУ, 2015. – с.43-44.
Deere, D. U. Geological Considerations, Rock Mechanics in Engineering Practice, ed. R. G. Stagg and D. C. Zienkiewicz, Wiley, New York, 1968. – pp. 1-20.