METHOD FOR DETERMINING THE COLLAPSE ZONE DURING UNDERGROUND MINING OF ORE DEPOSITS

КЕНДІ ЖЕРАСТЫНДА ӨНДІРГЕНДЕ ОПЫРЫЛУ АЙМАҒЫН АНЫҚТАУДЫҢ ӘДІСІ

Мерей Балпанова

докторант, Әбілқас Сағынов атындағы Қарағанды техникалық университеті,

Қазақстан, Қарағанды

Берікбол Мұратұлы

докторант, Әбілқас Сағынов атындағы Қарағанды техникалық университеті,

Қазақстан, Қарағанды

METHOD FOR DETERMINING THE COLLAPSE ZONE DURING UNDERGROUND MINING OF ORE DEPOSITS

Merey Balpanova

Doctoral student, Karaganda Technical University named after Abylkas Saginov,

Kazakhstan, Karaganda

Berikbol Muratuly

Doctoral student, Karaganda Technical University named after Abylkas Saginov,

Kazakhstan, Karaganda

Бұл зерттеуді Қазақстан Республикасы Ғылым және жоғары білім министрлігінің Ғылым комитеті қаржыландырды (грант №AP14972873, ғылыми жетекші - Балпанова М.Ж.).

Жаман Айбат кенорнында кенді камералы бағанды қазу жүйесімен өндіреді. Кен дененің жату тереңдігі 590 м. Қалыңдығы 5-12 м аралығында. Қазып алу бірлігі панель деп аталса, оның өлшемі жазылым бағыты бойынша кен дененің контурымен шектеліп, ал құлау бағыты бойынша тосқауыл кентіректермен (ТК) шектеледі. Екі тосқауыл кентіректің өзек сызықтарының арақашықтығы 85 м. Тосқауыл кентірек қатты тіреуіш рөлін атқарса, камерааралық кентіректер (КК) сығылғыш деп қабылданады [1].

Кеннің қорын алу екі кезеңнен тұрады [2]:

1. Камералы бағанды қазу жүйесі арқылы панельдегі жобалық кен қорын кентіректерді қалдыра отырып алу.

2. Қалдырылған тіреуіш кентіректерді қайта қазып алу.

Бірінші кезеңнің кен қорын алғаннан кейін, геомеханикалық жағдай күрделеніп кетеді. Атап айтар болсақ, кентіректер мезгілінен бұрын қирап, камералардың төбелері құлап, тіптен ТҚ-тер қысымға шыдас бермей, бұзылып жатады. Нәтижесінде панельдің ашылған төбесінің ені ұлғайып, осының салдарынан панельден жоғары жатқан таужыныс қабатында опырылу процестері жүре бастайды. Өнеркәсіптік қауіпсіздік талаптары бойынша мұндай панельдерге кіруге тыйым салынған. Осы орайда опырылудың шамасын анықтау аса маңызды болып табылады. Өйткені опырылыстың даму қарқынына байланысты кентіректерді қайта қазып алыудың реті мен тәсілдерін анықталады. Мысалға егер опырылыс жер бетіне шықса, ТҚ-терге түсетін қысым азаяды және оларды қайта өндіруге мүмкіндік болады. 

Жомарт кенішінде 2007-2014 жылдары 4-1 кеншоғырының бірінші кезеңінің қорлары өндірілген. Кентіректерді қайта қазып алу кезінде панельдердің төбе қабаттыры опырылуының салдарынан таукен жұмыстарын жүргізу мүмкін болмай қалды. Сондықтан таужыныс қабатындағы физикалық процесстердің шектерін білу мақсатында зерттеулер жүргізілді. Зерттеу екі кезеңнен тұрды: сейсмобарлау арықылы опырылыстың шегін анықтау [3] және БАБО [4] әдісі бойынша шектік тепе-теңдік шатырын есептеп, сейсмобарлаудың нәтижесімен салыстыру.

Жомарт кенішінің кені алынған кеңістігі бойынша ұзындығы 8000 с. м, зерттеу тереңдігі 455 м-ден 625 м-ге дейін сейсмикалық барлау жұмыстарын жүргізудің міндеттері мыналар:

1. Өндірілген кеңістіктің үстіндегі іргелес таужыныс қабатының құлау процестерін зерттеу және құлау аймақтарының шекарасын анықтау.

2. Жер асты қуыстарын анықтау және модельдеу мүмкіндіктерін зерттеу.

3. Асты өндірілген қалыңдықтың үстінде жатқан жыныстардың толық құлау аймақтарын сипаттайтын шағылысатын беттердің морфологиясы бойынша мәліметтер алу.

4. Асты өндірілген таужыныстардың физикалық-механикалық параметрлері және су өткізгіш тасжарықтар пайда бола отырып, тегіс иілу аймағы айтарлықтай өзгере отырып, төбе жыныстарының иілу аймағының жай-күйі туралы деректер алу.

5. Рудалы таужыныс қабаты өндірілгеннен кейін массивтің кернеулі-деформацияланған жай-күйі аймақтарының жағдайы туралы деректер алу.

6. Жер бетіндегі қауіпті деформациялар туындауы мүмкін зерттеу шеңберіндегі аймақты анықтау.

1-суретте сейсмопрофильдер көрсетілген.

1-сурет. Жомарт кенішіндегі зерттеу алаңының орналасу схемасы

Зерттеу әдістемесі келесі жұмыс түрлерін қамтыды:

1. Зерттеу учаскесінің тау жыныстарының физикалық-механикалық статикалық және динамикалық сипаттамаларын анықтау бойынша жұмыстардың нәтижелерін жинау, жалпылау және талдау.

2. 2D сейсмикалық барлау әдісімен тәжірибелік дала жұмыстарын жүргізу.

3. 2D сейсмикалық жұмыстарды өңдеу және интерпретациялау және мақсатты қабаттардың серпімді сипаттамаларын (VP бойлық толқындарының жылдамдығы және көлемдік тығыздығы) анықтау.

4. Кен горизонттарын жерасты қазу кезінде өндірілген кеңістіктің жай күйін бағалау үшін сейсмикалық барлау және геомеханикалық зерттеулер нәтижелерін кешенді талдау.

1-Кесте.

Сейсмобарлау арқылы анықталған опырылу аймағының шектері

Сейсмобарлау арқылы анықталған опырылу аймағының шектері 2-суретте келтірілген.

1- сейсмобарлау бойынша анықталған, 2 - қисық сызықтармен анықталған.

2-сурет. БАБО әдісімен анықталған опырылудың шектерінің сейсмобарлау бойынша алынған нәтижелермен салыстыру

5-суреттен байқағандай, БАБО әдісімен анықталған опырылудың шектерінің сейсмобарлау бойынша алынған нәтижелермен салыстырғаннан сәйкестік көрінетіні белгілі болды.  Бірақ дәлме дәл емес. Сәйкес келмеушілікті қателік деп қабылдауға болмайды. Өйткені кені алынған кеңістіктің жоғары жағындағы төнбе қапталдың таужыныстарында сырғу беттермен шектелген шатыр пайда болғанымен, осы шатыр түгелімен опырылады деген сөз емес. Байланыс күшінің шамасына байланысты опырылыс белгілі бір биіктікке дейін жетіп, әрі қарай ілініп қалуы мүмкін. Бұл дегеніміз деформациялық процесстер кезең кезеңімен жүретінін аңғартады. Яғни екінші топтағы қисық сызықтардан басқа, бір бағытты қысымнан φ бұрышымен ауытқи түзілетін 3-топтағы сырғу беттер пайда болуы мүмкін. Ал ол қисық беттермен сырғу жүру үшін тежеуші жанама кернеуден сырғытушы жанама кернеудің мәні артып кетуі қажет.

Әдебиеттер тізімі:

1. План горных работ отработки запасов месторождения Жаман-Айбат П-21А-01/46 – ПЗ. – Головной проектный институт ТОО «Корпорация Казахмыс», 2022. – С. 181.
2. Балпанова М.Ж., Жараспаев М.А., Жиенбаев А.Б., Тажибаев Д.К. Жаман-Айбат кенорнында қазу жүйесінің параметрлерін геомеханикалық негіздеу// Труды университета. 2022. №6 (89). pp. 149-156.
3. ОТЧЕТ на выполнение научно-исследовательских работ по теме «Определение границ зон обрушений налегающей толщи над погашенными панелями рудника Жомарт». ТОО «Казгипроцветмет», г. Алматы, 2021 г.
4. Kozhogulov K.C., Takhanov, D.K., Kozhas, A.K., Imashev, A.Z., Balpanova, M.Z. Methods of Forward Calculation of Ground Subsidence above Mines - Journal of Mining Science, 2020, 56(2), pp. 184–195 https://doi.org/10.1134/S1062739120026637.