Жалпы мәліметтер. Жерасты қазбаларын жүргізгеннен кейін таужыныстары сілемінде осы қазбаның маңайында деформациялық жағдай туындайды

Жерасты қазбаларын жүргізгеннен кейін таужыныстары сілемінде осы қазбаның маңайында деформациялық жағдай туындайды. Егер осы қазбаға дер кезінде бекітпе орнатылмаса, онда оның маңайындағы таужыныстары опырылып қазбаға құлауы мүмкін. Көпшілік жағдайда қазбаның төбесіндегі таужыныстары опырылып құлайды. Қазба төбесіндегі таужыныстарының құлау салдарынан қазбаның төбесінде күмбез пайда болады, ал түскен кернеу күштердең салдарынан қазбаның бүйірлік қабырғаларыда майысып, таужыныс-тары үгүтіліп түсіп, таға пішінді қалыпқа келеді. Көлденең қимасының пішіні осындай қазба табиғи теп-теңдік жағдайда болады. Оның құрылуы таужыныс-тарының физика-механикалық қасиеттеріне тәуелді болады. Біртекті жарықшақтары біркелкі таралған таужыныстарында күмбездің пішіні дұрыс пішінге жуық болады (4-сурет, а). Жарықшақты сазды сланец тәрізді таужыныстарында қазба төбесіндегі таужыныстары қабатталып кемерленіп құлайды (4-сурет, ә). Созылмалы-тұтылмалы таужыныстары сілемінде қазбаның төбесі опырылмайды, бірақ-та қазбаның ішіне қарай иіледі (4-сурет, б).

4-сурет. Әртүрлі таужыныстары сілеміндегі қазба төбесінің құлауы кезінде пайда болатын күмбездердің пішіні.

а – біртекті жарықшақтары біркелкі таралған таужыныстары сілемінде;

ә - жарықшақты сазды сланец тәрізді таужыынстары сілемінде;

б – тұтылмалы-созылмалы таужыныстары сілемінде;

Жерасты қазбаларын опырудан сақтау және қажетті жобаланған өлшемдерін жоғалтпау үшін оларды бекітпелермен бекітеді. Олардың бекемдігі таужыныстарының қысымына төтеп беруге тиісті. Ол үшін осы бекітпелерге түсетін таужыныстарының қысымын анықтау керек. Жазық жерасты қазбаларына түсетін таужыныстарының қысымын есептеудің көптеген әдістері бар. Таужыныстарының қысымын анықтауға арналған көптеген теориялары мен гипотезалар бар. Олардың ішіндегі ең көп таралғандары әрі құндылары: М.М.Протодьяконовтің, А.М.Цимбаревичтің, В.Д.Слесаревтің, К.В.Руппенейттің, Бирбаумердің, Риттердің, Мим мен Юнгтің, В.В.Орловтың, В.В.Либерманның, Коммерельдің еңбектері. Сонымен қатар жерасты қазбаларын жобалау және салу кезінде ресми түрде қолданылатын СНиП –П-94-80 «Подземные горные выработки»(ҚНжЕ-П-94-80 «Жерасты тау-кен қазбалары») және осындай басқа да ресми нормативтік құжаттар бар.

Өткен ғасырдың басында (1908-1912 ж.) проф.М.М.Протодьяконов көптеген сынақтар мен теориялық зерттеулер жүргізе отырып таужыныстары қысымының дәлелді, түсінікті, бірізді теориясын жасап шығарды.

Осы теория таужыныстарының табиғи тепе-теңдік күмбезінің теориясы деп аталады.

Таужыныстары қысымының мынадай кезеңдерін ажыратады: а)алғашқы (первичный); ә)тұрақтанған немесе таужыныстарының қазба өтілгеннен кейінгі екінші кезеңдегі қысымдары.

Алғашқы немесе бірінші кезеңдегі таужыныстарының қысымы таужыныстары сілемінің қазба қиып өткен аймағындағы өзгерістерімен, яғни бастапқы кернеулі жағдайымен және қазба маңайындағы қалыптасатын табиғи тепе-теңдік күмбезімен сипатталады.

Екінші кезеңдегі таужыныстары қысымдары таужыныстарының жаңа жағдайына сәйкес келеді. Оны табиғи тепе-теңдік күмбезді қалыптасқаннан кейін көруге болады.

Жерасты қазбасын жаңа ғана өттік деп алайық (5-сурет).

5-сурет. Таужыныстары қысымының үдере өсу және таужыныстарының опырылып құлау сұлбасы.

Егер осы қазбаны бекітпесек, онда қазбаның төбе жағындағы таужыныстары олардан жоғары жатқан таужыныстарынан түсетін салмақтардың әсерінен өзінің алғашқы кернеулі тепе-теңдік қалпын бұза отырып иіне бастайды (4-сурет,ә). Содан кейін иілу шамасы белгілі бір-шектеулі мөлшерге (иіліске уақытша кедергісінің мөлшеріне) жеткен кезде, қазба төбесіндегі таужыныстарында жіңішке жарықшақтар пайда болады және олар тарамдала келе ұлғайады да таужыныстары бөлшектерінің арасындағы байланыс бұзылады да соның салдарынан опырыла бастайды (4-сурет, б).

Қазбаның төбесіндегі таужыныстары опырылып құлап түскеннен кейін қазба қимасының жоғарғы жағының пішіні күмбез тәрізді болады. Осы күмбездің жиек сыртындағы таужыныстары созылымға емес күмбез жиегі бойынша түсетін сығылысқа душар болады (4-сурет, в).

Қазба төбесінің жаңадан пайда болған пішіні бұрынғы төбесі жайпақ пішінге қарағанда тұрақтылау болады.

Мұндай жағдай бекітпе орнатылған қазбаның ішінде де болады, бірақ-та орнатылған бекітпе тау қысымын қабылдап алып қазба төбесінің иілуін бәсеңдетеді және оның опырылуына жол бермейді. Табиғи тепе-теңдік күмбезінің қалыптасуына дейінгі уақытта таужыныстарының қысымы өзінің ең жоғарғы деңгейіне дейін өседі, ал сондан кейін оның шамасы азаяды да белгілі бір шамаға жетіп тұрақтайды.

Екінші кезеңде тау қысымының азаю себебі, табиғи тепе-теңдік күмбезінің құрылу салдарынан бекітпеге тек осы күмбездің ішіндегі таужыныстарының қысымы (салмағы) түсуінде.

Күмбездің ішіндегі таужыныстарының көлемі мен салмағы тұрақты болғандықтан (күмбез опырылып құлаған кезге дейін) қазба бекітпесіне түсетін тау қысымының да шамасы біркелкі тұрақты болады.