Geomexanik jarayonlar modelini qurish bosqichlari Reja

Geomexanik jarayonlar modelini qurish bosqichlari
Reja:
1. Gеоmехаnik jаrаyonlаrning mоdеllаrini qurish bоsqichlаri.
2. Gеоmехаnik jаrаyonlаr mоdеlini yarаtish uchun mа’lumоtlаr оlishning usullаri.

Tabiatdagi har qanday hodisalarni (jarayonlarni) ularning murakkabligiga qaramasdan tahlil qilish va o‘rganish, shu jarayonlarning modelida amalga oshiriladi va aniqlanadi, ammo bu model shu jarayonning qandaydir darajada faqatgina modeli bo‘lib qolaveradi.

Modellarni takomillashtirish ularning murakkablashishini bildirmaydi, aksincha u yoki bu omillarning tasirini o‘rganishda ularni soddalashtirish maqsadga muvofiqdir. Masalan murakkab modelni, nisbatan oddiy maxsuslashtirilgan modellarga taqsimlash mumkin. Murakkab jarayonlarni (ob’yektlarni) bunday maxsuslashtirilgan modellarini qurish, uni har tomonlama tahlil qilish, hamda fan va amaliyotda keng miqyosda qo‘llash imkonini beradi.
Tajribalarning ko‘rsatishicha, geomexanikaning aniq masalalarini yechish uchun turli holatdagi modellarini tuzish lozim.
Real hodisalarga (jarayonlarga) ishlab chiqilayotgan modellarning muvofiqlik (adekvatlik) darajasi – usullar rivojlanishining darajasiga va olingan natijalarning haqqoniyligi va aniqligiga muvofiq bo‘lishi kerak.
Geomexanika masalalariga oid yondashishning birinchi bosqichi kon ishlari olib borilayotgan kon massivining muhandis – geologik modelini tuzishdir. (injenerno-geologicheskiy model)
Tog‘ jinsi massivi muhandislik – geologik modelini tuzish uchun birlamchi asos bo‘lib oddiy geologik xujjatlar – geologik planlar (kartalar) va qirqimlar xizmat qiladi. Bu xujjatlar esa o‘z – o‘zidan real kon massivining maxsuslashtirilgan modeli hisoblanadi. Lekin muhandislik – geologik modelining bunday materiallardan asosiy farqi bir vaqtda konning geologik sharoitlarini, tog‘ jinsi fizik – mexanik xususiyatlari va massivning boshlang‘ich kuchlanganlik holatini, kompleks tahlil qilishdadir. Shu asosda maqsadga muvofiq, ravishda sxemalashtirish hamda tadqiq qilinayotgan tog‘ jinsi massivini rayonlashtirish ishlari amalga oshiriladi.
Muhandislik – geologik modelini tuzishdan oldin, tog‘ jinslarining muhandislik – geologik klassifikatsiyasi ishlab chiqilishi lozim, buning asosida esa massivni rayonlashtirish amalga oshiriladi. Rayonlashtirish natijasida massivning alohida bloklarga ajratish amalga oshiriladi. Har bir blok chegaralarida muhandislik – geologik sharoitlari, xususan tog‘ jinsining xususiyatlari va kuchlanganlik holati bir jinsli deb qabul qilinadi.
Misol tariqasida 4.1 chizmada Kovdor konining tog‘ jinslari massivining muhandislik – geologik modeli keltirilgan.
Kovdor koni tog‘ jinslarining massivi qatlam – qatlam bo‘lmay, asosan radial – xalqali rivojlangan darzliklar, 5 bosqichli strukturali iyerarxiya va vertikal gipergen zonalashganligi bilan xarakterlanadi. Har bir strukturali bosqich uzulmali - buzulmalar masshtabi va shu buzilmalar bilan chegaralangan bloklar o‘lchami, buzilmalar tartibi strukturalar bosqichiga muvofiq oshib borishidan aniqlanadi.
Rayonlashtirish natijasida kon ishi olib borilayotgan karyer 20 ta muhandislik – geologik blokka ajaratilgan, ularning har biri miqdoriy jihatdan darzliklar tizimining yo‘nalish parametrlari va turli tartibli bloklari, chuqurlikdagi jinslarni dezintegratsiya zonalari va yer osti suvlarining sathi bilan xarakterlanadi.
Uslubiy yondashishning ikkinchi bosqichi massivning muhandislik – geologik modeli asosida yer osti inshoatlari kon lahimlarining kon – texnologik holatining geomexanik modelini ishlab chiqish hisoblanadi.Bu model asosida tog‘ jinsining mustahkamligini baholashni amalga oshirish, kon elementlarning mustahkam parametrlarini aniqlash, qazib olishning ratsional tartibini tanlash, mustahkamlagichlar turini aniqlash yoki geomexanikaning qandaydir boshqa masalalarini yechish imkoniyati tug‘iladi.
Muxandislik – geologik modeldan geomexanik modelga o‘tishda, qoidaga ko‘ra asosiy materiallarni umumlashtirilgan, alohida uchastkalarning kuchlanish-deformatsiya holati yoki massivdagi qazib olish tizimi elementlari – lahimlar, seliklar va boshqalar keltiriladi.
Boshqacha qilib aytganda, agarda muhandis – geologik modeli qaysidir manoda massivning umumiy modeli bo‘lsa, unda geomexanik model imkon darajada aniq bo‘lishi kerak, bunda uning qismi bo‘lib kuchlanganlik holatining boshlang‘ich malumotlari kompleksi, tog‘ jinsi xossalari va strukturaviy xususiyatlari, kon lahimlari parametrlari va qazib olish tizimining boshqa elementlari haqidagi ko‘shimcha malumotlar mavjud bo‘lishi kerak.
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.
Shuningdek, laximlarning shipida va devorlaridagi xavfli deformatsiyalanish jarayonlari haqida quyma – beton mustaxkamlagich holati bo‘yicha esa baholash mumkin, uning yuzasida yetarli darajada silliq va kichik darzliklarni aniqlash qiyinchilik tug‘dirmaydi.
Ko‘z bilan tekshirish vaqtida asosiy etiborni, lahimlarning ulanish xolatiga hamda blok ichi va kameralararo seliklarga qaratish lozim, chunki massivning aynan shu uchastkalarida kuchlanishning to‘planishi (konsentratsiyasi) tufayli tog‘ jinslarining buzilishi sodir bo‘ladi, shu nuqtai nazardan bu uchastkalar массив holatining o‘ziga xos ko‘rsatkichlari indikator sifatida qabul qilinadi.
Agarda o‘tkazilgan ko‘z bilan tekshirishlar natijasida, buzilish holatlari ko‘pincha katta darzliklarda sodir bo‘layotganni va lahim mustahkamligining susayishining chiziqli o‘lchami 1 m bo‘lgan qulashlar shaklida namoyon bo‘layotgani aniqlansa, unda bu uchastkaning kuchlanganligi yuqori darajada emasligi aniqlanadi. Bunday kuchlanishlar mustahkamlik ko‘rsatkichi judayam kichik bo‘lgan ([τ]<10 kg/см²) darzliklar yuzalari bo‘yicha yorilishlarga olib keladi.
Qulashlar sonining ortishi bilan bir vaqtda ularning chiziqli o‘lchamlarining kamayishi massivda mavjud kuchlanishlarning tasiri ortganidan dalolat beradi, bunda qulash chegaralarida darzliklarni to‘ldiruvchi minerallarning izlari sezilmay qoladi, qulash chegaralari esa juda ham notekis yuzalar ko‘rinishida namoyon bo‘ladi.
Tog‘ jinsi massivining kuchlanganlik holati tavsifi va xususan uning yuqori darajadagi kuchlanganligi to‘g‘risida natijalar- kon bosimining paydo bo‘lishi haqidagi malumotlarni beradi: bloklarni otboyka qilish natijasidagi qulashlar, tog‘ jinslarining otilishi, kon zarbasi va x.k. Bunday malumotlarni oldindan olishning yagona usuli bu dastlabki geologik – marksheyderlik xujjatlarini ko‘zdan kechirish orqali aniqlashdan iborat.
Massivning yuqori darajada kuchlanganligini kon lahimlarining formalarini o‘zgarishidan bilish mumkin. Gorizontal kuchlanishlar vertikal kuchlanishlarga nisbatan baland bo‘lsa, lahimning shipi svodsimon ko‘rinishda bo‘ladi va aksincha, agar vertikal kuchlanish gorizontal kuchlanishga nisbatan katta bo‘lsa, lahimning yon devorlarida katta deformatsiyalari (buzilishlar) sodir bo‘ladi.
Xulosa qilib shuni takidlash lozimki, ko‘z bilan kuzatishlar kon korxonasi xodimlari – kon ustalari, nazorat xodimlari tomonidan ularning xizmat vazifalarini bajarish vaqtida olib borilishi mumkin. Ularning massivda sodir bo‘layotgan jarayonlarning mohiyatini qanchalik tasavvur qilishlaridan to‘g‘ridan – to‘g‘ri ular oldida turgan masalalarning yechilishi, bazan esa ular qo‘l ostida ishlayotgan konchilarning hayot xavfsizligiga bog‘liq.
Tog‘ jinsi massivining kuchlangan – deformatsiya-langan holatini va uni vaqt o‘tishi bilan o‘zgarishini tadqiq qilishning bir nechta usullari mavjud. Amaliyotda eng keng tarqalgan usullardan biri - bosimdan xolislantirish usuli (metod razgruzki) bo‘lib VNIIMI instiuti tomonidan yaratilgan.