Научный проект "Қазақстандағы геомеханика және маркшрейдерлік іс". Научный руководитель к.и.н Чекетаева Р.С

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ ҒЫЛЫМ ЖӘНЕ БІЛІМ МИНИСТРЛІГІ

ШЫҒЫС ҚАЗАҚСТАН ОБЛЫСЫ

ӨСКЕМЕН ҚАЛАЛЫҚ БІЛІМ БӨЛІМІ

ӨҚӘ «Қ.Нұрғалиев атындағы №43  мектеп-лицей» КММ

 

 

 

 

 

 

 

 

Секция:  жер және ғарыш туралы ғылым

 

Тақырыбы:  Қазақстандағы геомеханика және маркшрейдерлік іс

 

 

 

 

Орындаған:

ӨҚӘ «Қ.Нұрғалиев атындағы

№43 мектеп лицей» КММ 

6  «6» сыныбының оқушысы

Саят Шыңғыс

Ғылыми жетекшілері:

ӨҚӘ «Қ.Нұрғалиев атындағы

№43 мектеп лицей» КММ

мұғалімі, т.ғ.к  Чекетаева Р.С .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Өскемен, 2020 ж.

 

МАЗМҰНЫ

 

 

КІРІСПЕ	3
1.Геомеханиканың теориялық негіздері.	4
2.Геомеханиканың негізін салушы А.Машанов және маркшрейдерлік іс	7
3. Геомеханика заңдарын шешуі	10
4. Геомеханикадағы зерттеу әдістері және есептер	12
ҚОРЫТЫНДЫ	17
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ	18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КІРІСПЕ

Тақырыптың өзектілігі:  Қазақстанда білім беруді және ғылымды дамыту бойынша жүйелі шаралар кешені іске асырылуда. Бүгінгі таңда Мемлекет басшысының жолдауларында, құжаттарда ҚР біліммен ғылымды дамытудың 2020-2025 ж.ж. мемлекеттік бағдарламасында [1] жаратылыстану бағытындағы ғылымның зияткерлік әлеуетін нығайтуға көңіл бөлген. Мысалы, геомеханика - тау-кен    ғылымы саласындағы ғылыми бағыт ретінде Қазақстанда және  ТМД аумағында кеңінен ғылыми және практикалық   қолданыста, маркшрейдер мамандар тапшы. Себебі, геомеханиканың экономикаға әкелетіп пайдасы мол. Ол белгілі бір оқиғаның мазмұны мен орнын ғана емес, сонымен бірге уақытын да өлшеп бере алады. Жер шарының тұтас беткі қабаты, теңіздер мен мұхиттар түбі, қазіргі кезде жердің сілкінуін қадағалайтын тетіктермен төселген. Өйткені, геомеханиканың осы бөлігінің маңыздылығы мен құндылығын артық бағалау сірә, өте қиын. Маркшейдер - жер асты өлшеулер мен есептеулер маманы. Негізгі қызметі - тау-кен немесе жерасты тау-кен жұмыстарын және геологиялық зерттеулер, тау-кен инженері. Сондықтан да Қазақстандағы геомеханика және маркшрейдерлік іс тақырыбында жоба жасап, зерттеу жүргізу өзекті.

Зерттеу пәні: жер туралы ғылымдардың ішінде тау-кен жыныстарының механикасы.

Зерттеу нысаны: қазақтың маркшрейдері, тұңғыш геомеханигі Ақжан Машанов зерттеулері мысалында Қазақстандағы геомеханика тарихы.

  Зерттеу жұмысының мақсаты: Қазақстанда маркшрейдерлік іс пен геомеханиканың дамуы тарихын зерделеу.

Міндеттері:

-         Геомеханиканың теориясын және негізгі жағдайын зерделеу;

-         Қазіргі мәселелер және тау-кен мамндарының перспективасын анықтау;

-         Ақжан Машановтың геомеханиканың дамуына қосқан үлесін талдау.

Зерттелу деңгейі. Маркшейдерлік істің теориялық-практикалық мәселелерін шешуде академик Ж.Ержанов, корр.мүшелері Ж.Қаңлыбаева, А.Машанов, И.И. Попов, т.б. көп еңбек сіңірген, өзіндік үлес қосқан. 

Зерттеудің әдістері. Теориялық зерттеулердің әдістемесі: дедукция және индукция, анализ және синтез. Пәнаралық байланыс жасалды (тарих, география, геометрия).

Жобаның жаңашылдығы: Оқушы ретіндегі өзіме ашқан жаңалығым:

Геомеханика ғылымының негізін қалаған Ақжан Машанов екенін білдім; Геомеханикадағы зерттеу әдістері талданды; АВЖД есептерінің қолданылуы зерделенді.

Жоба жұмысының қолданбалы маңызы  зерттеу жұмысы болғандықтан оның нәтижелері мен тұжырымдарын оқушыларға сабақта, сабақтан тыс шараларда қолдануға болады.

Жоба жұмысының құрылымы  кіріспеден, негізгі төрт  тараушадан, қорытындыдан және пайдаланылған әдебиеттер тізімінен тұрады.

 

 

1.Геомеханиканың теориялық негіздері

«Геомеханика» - қазіргі халықаралық ғылыми тілге негізделген сөз. Оны «Жер құрылысы» мағынасында алуға да болады. Әл-Машанидің «Геомеханика» кітабы алдымен кен қазу ісіне арналған. Сонымен қатар оған байланысты басқа мәселелерде қаралған. Мысалы, сол кендер тарихынан не білеміз? – деп сұрақ қоя отырып, оған жауап берген. Мысалы, осыдан көптеген мың жылдар бұрын қазылған кен орындары Қазақстан жерінде толып жатыр. Қола дәуірі заманында кен қазу жағынан біздің Қазақстан дүние жүзінде ең алдыңғы қатарда болған. Алғашқы тас қолданған дәуірде тағыда солай болған. Оның себебі, осыдан шамамен 40-30 мың жыл бұрын Қазақстан жері және оған көршілес аймақтар мұздан бос болған. Сол кезде алғашқы аңшы адамдар өзін-өзі сақтау үшін тас мәдениетін жасаған. Солтүстікті қаптаған мұздың шеті Омбы деңгейіне дейін созылған. Оңүстіктің биік тауларынан етекке қарай жайылған мұздың шеті Алакөл деңгейіне жеткен. Осы екі ортада Каспий жағасынан бастап қиыр шығысқа дейін созылған мұздың ашық алаң сол кездегі тас мәдениеттің шыққан ошағы болды.

Кейінгі темір қолданған заманды алсақ, онда сол көне тас мәдениеті одан әрі дамыды. Ол жағынан мол мұра қалдырған Әл-Фараби, Әл-Бируни сияқты бабалардың еңбектері белгілі. Сонымен тас мәдиниеті саласында Қазақстан үздіксіз алда болып келген. Мысалы 12 мүшеге арналған, 7 хат көкке арналған металдар, минералдар, асыл тастар бар. Олармен байланысты толып жатқан аңыздар да кездеседі.

Оның бәрін жоққа шығармақшы болған кейінгі ғасырдағы қиянат заманы жойылды. Сонымен байланысты біз бұл кітапта сол бабалардан тек мәдениетінде, керекті жерінде еске алуға тырыстық. Сол тас мәдениетінің жалғасы ретінде «Геомеханика» ғылымы шығып отыр деп түсіну керек. Бұл ғылым кейінгі жарты ғасыр ішінде зор табыстарға жетіп отыр [2].

Геомеханиканың алғашқы шыққан жерінің бірі – Қазақстан. Сонымен қатар бұл кітап – барлық жағынан жаңа бағытта жазылған, шындыққа негізделген еңбек. Мұны тек кеншілер ғана емес, басқа мәдениет салаларының адамдары да пайдаланар деген үміт бар деп, кітапты  басқа ғылым салаларының да ізденушілеріне ұсынды.

А.Ж.Машановтың пікірінше «Жер қойнауында жүргізіліп жатқан кен қазу жұмыстары әр түрлі геологиялық процестерді туындатады. Ол процестерді зерттеу, кен қабатының қатты, сұйық және газ түрінде өзгеруінін заңдылықтарын анықтау, әрбір құбылысты жеке дара алмай, кешенді түрде қарау - тау-кен ғылымының тармағы геомеханикаға тән. Ол идея В.И.Вернадскийдің ноосфера туралы ілімінен туындайды. Келешекте геомеханика саласынан көптеген қызықты нәтижелер алынады»,- деп болжаған. Бүгінде сол кездегі болжамдар жүзеге асып жатыр.

Механика - гректің «құрал, «машина» дегенсөздеріне негізделген. Күш әсерінен кеңістіктегі механикалық козғалыс пен материялык денелердің тепе-тідігін зерттейтін ғылым. Механиканың статика, кинематика және динамика деген   салалары бар [3].

Жер заттарының қозғалыс әрекетін зерттейтін ғылымда осы айтылған 3 салада бірдей керек. Сол себептен оны геомеханика, немесе «Жер механикасы» деген атпен алған. Жер заттарын зерттеуде оның ішкі бөлшектерін  зерттеу ерекше орын алады. Жер затының тастардың бөлшектенуі деген  сөз, оның жарылу деген мағынада. Жердің барлық қозғалыс түрі алдымен сол тастардың ішіндегі жарығымен байланысты екенін білдіреді. Сол себепті ол «Жер механикасы», «Жер жазықтары» деп атаса болар деген оймен, бұл атауды да қолдануды дұрыс көрді [4 ].

Геомеханика деген ғылым тарауы өткен ғасырдың 40 жылдарында  шыққан. Мұның алғашқы шығуына кен қазудағы кездескен кейбір оқиғалар себеп болғандығы жайлы мысал ретінде дәлел көрсете жазды: жер асты қазбасының төбесін тіреп тұратын тас діңгектер қалдырып отырады. Сондай 9 шаршы метрлік төбені тіреп тұратын тіреудің табаны бір шаршы метр болсын. Айтылған төбеге түсетін күш белгілі. Ал сол жердегі тастың салмағын, тіреуге қалдырған тас тіреудің беріктігін есептеп шығару қиын емес. Төбеден тас қаупінен сақтану үшін тіреудің беріктігін, түсетін салмақтан едәуір артық етіп алу керек. Сондай дәл есептеулерге қарамастан көп жерлерде тас тіреулер қирап, төбе құлап апаттар бола бастаған.  Оның себебі мынада: тас тіреудің беріктігін есептеген оны тұтас бір дене ретінде қарады.  Салмақ түскен кезде сол жарықтар ашылып, біріне-бірі қосылып, тас тіреудің құлауына әкеледі. Сол себептен тастардың табиғи-геологиялық жарықтарын зерттеу керек болды. Оның өзі жер қыртысының кен қабаттарының геологиялық құрлыстарын зерттеу қажет екенін тудырды. Міне осыдан кейін геомеханика атты ғылым саласы дүниеге келді  [5].

Механиканың  өзін   алатын   болсақ   ол   атам   заманнан   бар      ұғым. Барлық сәулет, құрылыс істерінде, қалалар салу, көпір салу немесе кеме жасау істерінде механика зор орын алып келгені белгілі. Адам қолымен жасалатын құрылыстарда қолданылатын жалпы механиканы - құрылыс механикасы дейміз. Ал, жер қабаттарының өзі тастардың табиғи механикасы – геологиялық  немесе жер механикасы. Бұл екі механика арасында тығыз байланыстар орныққан. Егерде, тастарды алсақ ол қатты зат ретінде, құрылыс материалы ретінде кең түрде қолданылады. Сонымен байланысты тастардың қасиеттері, алдымен беріктігі көп зерттелген. Ол жөнінде толып жатқан кітаптар, дәлелдер бар. Тастарды  кеншілер де көп пайдаланады. Ал, геомеханиканың қажеті қандай десек?  Құрылыс механикасында тастарды құрылыс материалы ретінде пайдалану үшін оны жер қойынынан қазып алып, жеке бөлшек-кесек зат ретінде қолданады. Оның беріктігін анықтау үшін сол бөлшек тастан кішкене үлгі алып, соны сынайды. Мысалы, табаны бірнеше шаршы сантиметрлік текше жасап, соны преске салып қысып сынайды   [5, 7 б.].

Кен қазуда мәселе мүлде басқаша. Онда тастар жеке кесек түрінде көп дараланған емес, барлығы біртұтас, табиғи жағдайда ежелгі орнында қалаулы тұр. Оның өзіндік ішкі құрылысы бар, жарықтары бар, жатыс қалыптары бар, орналасқан, үйлескен орындары бар. Құрылыс механикасындағы тас пен кен қойнындағы тас тегі бір бола тұрсада, бірдей қасиетті емес. Мәселе адамдарды іш жүзінде шатастырып келген мәселеде, геомеханиканы, яғни табиғи тас механикасын тудырған мәселеде жатыр.

Қазақстан кеншілері осы мәселеге ХХ ғасырдың қырқыншы жылдарының басынан көңіл аударды. Арқаның, Алтайдың, Қаратаудың бірнеше кеніштерінде зерттеу жасап, геомеханикалық әдістермен кен құрылысын зерттеу ісін қолға алды. Геомеханика бағытындағы зерттеулерге жол бермеушілік кесірінен қырық жыл бойы бөгет жасалып келді. Геомеханика жөніндегі әл-Машанидің алғашқы монографиясы 1961 жылы шықты, екіншісі 1985 жылы жарық көрді. Олар сол кездегі қалыптасқан тәртіп бойынша орыс тілінде жарық көрді. Қаншама халыққа қасірет әкелген КСРО ыдырап, күйреп, жермен жексен болғаннан кейін Қазақстан өз тәуелсіздігіне, саяси-мәдени бостандығына қол жеткізгеннен кейін еліміздің бетке ұстар ғалым  ана тілімізде, қазақ тілінде дәрістер жүргізіп, соның негізінде «Геомеханика» кітабы  жарыққа шықты.

Әл-Машанидің   ойынша өз мамандығының білікті инженері тек өзінің саласында техникалық маман ғана емес, ол рухани кең өрісті азамат, халқының оң көзі болуы керек. Сол үшін ол алдымен өзі тұрған жерінің, елінің мәдениетін, тарихын білу керек. Мұның бәрі Қазақстан жерінде бір кезде өте жоғары дәрежеде болған [5, 7 б.].

Ғалым біздің заманымызда жер мен көктің арасы ғылым арқылы жалғасуда және геомеханикаға тікелей байланысы бар дейді. Мысалы, «бір ғана «Темірқазық» түсінігі біздің халқымыздың тамаша, жоғарғы мәдениетке жеткеніне толық дәлел. Қазақстан жерінде өте зор геологиялық оқиғалар орын алған: онда Жер бетінде ең алғашқы жәндіктер түрінің ізінен бастап, жоғары сатылардың барлық түрі із қалдырған деуге болады. Жер бетін мұз басу, топан су сияқты оқиғалардан қалған із біздің мәдени өмірімізде зор орын алған. Жер жарығы дегенде ол өзі Жер өмірінің жарық сәулесі деп білу керек. Кендер, сулар, өмір содан шыққан». Геомеханиканы ғылымның басқа салаларымен байланыстыра қарады.

Ақжан Машанов геомеханиканы білу үшін жердің ең басты қозғалысы - өзінің кіндігінен/білігінен/ өзі айналуын да білу керектігіне тоқталған. Осы айналыс оның барлық жерінде бірдей емес. Соның салдарынан Жер бетіндегі заттар, оның қабаттары қозғалыста болады. Жер бетінде таулардың пайда болуы, жердің жарықтары көбінесе осы қозғалысқа байланысты.

А.Машанов геомеханиканы білу үшін  әр ғылымның тарихынан азда болса мағлұмат керектігіне қатты мән берген. Мысалы, графикалық және геологиялық құжаттарға.  Ол  қазіргі белгілі мағлұмат бойынша Қазақстан жерінің ең алғашқы және дәл картасы әл-Фараби заманында жасалған. Оны жасаған арабтың ұлы географы, саяхатшы Абу ал-Қасым Ибн Хаукал. Бұл ғалым Сирияда әл-Фарабимен бірге болған ғалым. Ислам елінің карта атласын жасаған, Азия, Африка,Еуропа жерлерін аралаған. Ол  әл-Фарабидің туған каласын Отырарды (Фарабты) картаға түсіріп, ерекше былай деп жазған: «Бұл қала атақты  философ ғалым Абу Насыр әл-Фарабидің туған жері, Х ғасыр» [5, 93 б.]. Ол кезде барлық табиғат ғылымын есеп ғылымы толық меңгерген, содан кейін адамның  жаратылысы жөнінде өз алдына жоғары еңбек жасаған адамдарды ғана философ деп атаған.

 

2.Геомеханиканың негізін салушы А.Машанов және

маркшрейдерлік іс

Ақжан Машанов Қазақстанда геомеханиканың негізін салушы. Ол дүние жүзі бойынша геомеханика ғылымының іргесін қалаушы П.К.Собелевский және П.А.Рыжовтармен терезесі тең  тұрған қазақ ғалымы.

 Негізгі ғылыми бағыты геомеханиканың құрылымы - кристалдық заңдылықтарды зерттеуге арналған. Ол геометрия, оптика, механика, химия, геохимия, кристалдық химия, география, геология, технология тәрізді пәндердің сабақтастығын анықтау кезінде біртұтас геомеханика заңдылығын ашып, қағидасын тұжырымдады. Сөйтіп, өз алдына дербес ғылым саласының ортақ өзегін іздеу барысында Эйлер теориясын жаңғыртатын жаңалық жасады.  Ол тау-кен өндірісінде геомеханика заңдарын іс жүзінде қолдана отырып, бір-біріне қарама-қарсы екі мәселені шешті:

-     тау жыныстарының кернеулі-деформация күйінің теориясы негізін анықтады;

-     тау-кен жұмыстары кезінде күрделі кен қазбаларының, жер бетінің орнықтылығын және жұмыс қауіпсіздігін қамтамасыз ету шараларын жасады.

Екі мәселенітұтас шешу тау жыныстарының жер қойнауындағы жай-күйін, құрылымдық ерекшеліктерін және беріктілік қасиеттерін зерттеуге негізделген. Жер астындағы кеннің геологиялық құрылымын анықтау үшін алғаш рет жер қойнауының геометриясы әдісін қолдана отырып, Ақбастау-Құсмұрын кен байлығын ашқан болатын. Қазақстанда геомеханика мектебін құруға және соғыс жылдарында П.А. Рыжовпен бірге Лениногор, Зырьян, Торғай, Жезқазған, Қаратау кен орындарын ашуға қатысты. А. Машанов геология, тау-кен ісі, маркшейдерия ғылымдарының мемлекеттік тілде дамуына ерекше көңіл бөліп, қазақ тілінде оқулықтар мен сөздіктер шығарды. Торғай кен алабының геологиялық құрылымының тетігін зерттеуде ол алғаш peт жер қойнауы геометриясын колданды. Бұл геологиялық және кен ғылымы үшін ғылыми жаңалық болып табылды. Жас ғалымның басшылығымен Қазақстанның жас ғалымдары көптеген түсті металдар кен орындарында, Жезқазған мыс рудалы бассейнінде, жер қойнауының геометриясы әдісін ендіру бойынша маңызды жұмыстарды жүргізді.Ақжан Машанов ең басты даралығы- өзінің табандылығымен еңбекқорлығы болды. Ол үнемі алға ұмтылып, өзінің қайтпас қайсарлығымен талай ғылымның сандығын ашты.

Оның «Кен алаптарының құрылымын зерттеудің жаңа әдістемесінің негіздері» атты монографиясы үнемі ізденіспен жүргізген ғылыми еңбегінің нәтижесі болып табылады. Жаңа әдіс негізінде ол Ақбастау, Құсмұрын және Жосалы сияқты пайдалы қазбалар кен орындарын ашты.

Мамандығы жағынан А. Машанов – маркшейдер еді. Ол политехникалық институтта ұзақ уақыт «Маркшейдерлік іс және геодезия» кафедрасын басқарды. Маркшейдерлік іс (немістің  Markscheіder, mark - шекара және scheіden - бөлу) - графикалық құжаттарды орындау   үшін жүргізілетін жұмыстар жиынтығы. Маркшейдерлік іс кен орындарын  іздеу, барлау және пайдалану кезінде қажетті карталар  мен жоспарды жасау, тіректік және толықтыру торларын салу, пайдалы қазбалардың шығарылу және шығындық көлемдерін анықтау үшін жүргізіледі. Оны атқарушыны маркшейдер деп атайды. Маркшейдерлік іс  ерте кезден басталған. Біздің заманымыздан бұрынғы XVI-IV ғасырларда Египетте  тау-кен қазбаларының кішірейтілген масштабы  кескіндері салынған. Герон Александрийский ежелгі заманда жер асты түсіру тәсілдерін баяндап кеткен. Оның негізгі әдістері мен тәсілдерін XVI ғасырда неміс ғалымы Г.Агрикола қысқаша тұжырымдады. Қазақстанда маркшейдерлік іс  Қазақ тау-кен металлургия инcтитутында осы саламен айналысатын кафедраның ашылуынан басталды (негізін қалаған профессор П.А. Рыжов).

Аталмыш кафедра мүшелері геолог мамандармен бірлесіп, көптеген кен орындарының пішінін, орналасу жағдайын, бос жыныстармен шектесулерін анықтады. Пайдалы қазбаларды ұтымды игеру үшін нақтылап өлшеулерде маркшейдерлік әдістер мен аспаптар қолданылады (қ. Маркшейдерлік приборлар). Геологтар   маркшейдерлік істер пайдалы қазбаларды жер қойнауы кеңістігіндегі орналасу ерекшеліктеріне, құрылымдық қасиеттеріне қарай геометриялық денелерге бөледі, ал математикалық заңдылықтар мен өрнектерді қолданып, олардың іске жарамды, жарамсыз қорларының мөлшерлерін анықтайды. Кен орнын пайдалану кезінде маркшейдерлік қызмет тау-кен өнеркәсібі өндірістік процесінің динамикасын тіркеу, пайдалы кеннің сапасын арттыру жолдарын іздестіру, технологиялық процестерді жетілдіру, кенді тиімді бағытта қазып алу, тау жыныстарының қысымы мен қозғалысын зерттеу және оларға қарсы шаралар қолдану т.б. жұмыстарға қатысады. Тау-кен өнеркәсібін жапқанда немесе тоқтатқанда маркшейдерлер кеннің түгел қазылып алынғанын немесе алынбағанын анықтап графиктік құжаттар толтырады.

Қазақстанда мұндай маман көп емес.А.Машанов тек қана маркшейдер, геолог емес, ол қазақ ұғымында палеонтологияның, минерологияның, кристаллографияның, стратиграфияның негізін салған ғалым. Жер ғылымының жаңа саласы – геомеханиканың негізін қалаушылардың бірі. Оның «Кристаллография, минерология және петрография» деп аталатын оқулығы кезінде осы салада білім іздеушілердің ғана емес, табиғат сырына қызығушылардың қолынан түспейтін кітап болды. Әрі жазушы, әрі табиғат сырын терең түсінетін философ-ғалым ретінде ол көп еңбектерін ғылыми-көпшілік кітапханасына арнап жазды. Оның «Жер құпиялары», «Жерде тіршілік қалай пайда болды?», «Жер сілкінісі», «Жер қойнауына саяхат», «Таулар қалай түзілген» т.б. кітаптары қызық хи­каядай оқылады, табиғат құпиялары мен сыры жайлы оқырмандарға көп мәлімет береді. Ғалымның еңбектерінде өзі ашқан Ақбастау, Құсмұрын, Жосалы пайдалы кен қазбалары жайлы да, Торғай алқабының геологиялық құрылысы туралы зерттеуі де, Жезқазған мыс рудасы бассейнінде жер қойнауының геомеханикалық әдістерін қолдануы жайлы деректер де мол. Осының бәрінде ол табиғатқа, жер байлығына қазақ халқының көзімен қарады.

А. Машанов  мемлекеттік маңызды тапсырмаларды орындай жүріп, 1943 жылы «Торғай кенді алқабының құрылымы» такырыбына кандидаттық диссертация қорғап, геология-минералогия ғылымдарының кандидаты дәрежесіне ие болады.

1946 жылы Ақжан Жақсыбекұлы Мәскеу қаласында «Кендер құрылымын жер қойнауын геометрлеу әдістерімен зерттеу» тақырыбына докторлық диссертация қорғады. Ғылыми жұмыс үш мамандықтың (геология, механика және тау-кен ісі) түйісінде жүзеге асқан болатын. Сөйтіп, үш ғылым саласының түйісуіне тау-кен ісінде жаңа ғылыми бағыт – «геомеханика» дүниеге келді. А. Машановтың бұл дессертациялық зерттеулері кейін тау-кен ғылымында өзін бүкіл Одақ көлеміне, қала берді дүние жүзіне танытқан «Жер механикасының» жеке салаға айналған тың бағыттың алғашқы баспалдағы еді. Диссертация оппоненттері арасында теориялық механиканың ірі маманы Л.С. Лейбензон, Мәскеу геология институтының кафедра меңгерушісі, профессор Крейтер, жер қойнауын геометрлеудің негізін салған профессор П.К. Соболевский және кеңесші ретінде П.А. Рыжов болды. Болашақ фарабитанушы диссертацияны  сәттілікпен қорғады. Оған барлық оппоненттер өте жоғары баға берді. Бұл диссертация техникалық ғылымдар саласындағы докторлық дәрежеге қорғалған қазақ ұлты өкілінің алғашқы ғылыми еңбегінің бірі еді.   Инженер-техникалық интеллигенция қоғамның рухани-имандылық негізіне ықпал етуші күшке айналғаны өз алдына, ол интеллигенцияның негізгі топтарының бірі болып саналады.  Сондықтан осы инженер техникалық интеллигенцияның жарқын өкілдерінің бірі - Ақжан Жақсыбекұлы әл-Машани қазба байлықтарын зерттеуші, тау-кен инженер-геологы ғылымға үлкен жаңалық әкелді.

Ақжан Машанов диссертациясындағы жаңа бағыт - геомеханика бағыты. Мұнда қолданылған математикалық есептеулердің де жаңаша болуы, дәлірек айтқанда, жер асты кернеулерін анықтағанда Ақжан Машановтың жоғары математика ғылымының күрделі салаларының бірі экспоненттік теорияны қолдануы ВАК (Жоғарғы аттестация комиссиясы) мүшелерінің тарапынан қарсылыққа да тап болған. Осы теория тіпті қырық жыл бойы ғалымдар арасында қолдау таппай келген. Өйткені тастардың беріктігін тригонометриялық (үш бұрыштық) әдіспен, оның теңдеулерін комплекстік түрге келтіріп қарау тың жаңалық әкелген. Бұл тәсіл тау-кен ғылымында дүние жүзінде бұрын-соңды зерттелмесе, қолданылмаса керек.

Алайда ол өзіне-өзі сенімді болып, қолданған теориясын жер асты механикасының қолданбалы құралы есебінде пайдалану бағытынан ауытқымай, осы саладағы зерттеулерін одан әрі табандылықпен жалғастыра берген.    Тау-кен ғылымы саласының ірі мамандарының бірі, академик Шмидт Айталиев былай дейді: «Тау жыныстарының тік қысымынан бүйір қысымы жоғары болады. Мұның өзі заттың қасиетіне байланысты. Ал кей жағдайда бүйір қысымы тік қысымнан жоғары болады. Осыны А.Машанов бірінші болып дәлелдеді. Мәскеулік ғалымдар ХХ ғасырдың 60-жылдары А.Машановтың бұл жаңалығын қабылдамады. Тіпті Социалистік Еңбек Ері, акдемик Г.И.Петров «Правда» газетінде арнайы мақала жазып, қазақ ғалымының жаңалығын жоққа шығарды. Ал қазір А.Машановтың Пуассон коэфицентінің тау қысымын зерттеудегі қолданысы туралы мұндай теорияның дұрыстығын өмірдің өзі көрсетіп тұр. Қазір оны барлық ғылым әлемі мойындады»,-деп жазады [6].

А.Машанов жетекшілігімен жүргізілген геомеханика саласындағы ғылыми жұмыстардың өрісі кеңейіп, жас ғалымдар саны көбейе түсті. Геомеханикалық зерт­теулерді жүргізуде, Ақжан Жақсыбекұлы – ең алдымен, кен орнының табиғи геологиялық жағдайын және қатты денелер механикасы мен физикасының негіздерін зерделеу арқылы адамзаттың инженерлік қызметінің нәтижесінде пайда болған жасанды ортаның геологиялық, кернеулі жай-күйін білуге және ашылған тау жыныстарының әртүрлі тереңдіктеріндегі физикалық-механикалық қасиеттерін анықтауға басты көңіл аударды десек, ол КСРО-дағы геомеханика ғылымының негізін салушылардың бірі және Қазақстандағы геомеханика мектебінің іргетасын қалаушы.

 

3. Геомеханика заңдарын шешуі

 

Қазақстан Республикасының территориясы әлемнің ерекше геологиялық орталығы болып табылады. Кең дала, күрделі геологиялық тарих және Қазақстанның сыртқы қабатының әр-түрлі орналасуы оның қойнауында көптеген пайдалы қазбалардың болуына жағдай жасады.

Әлемнің жетекші елдерінің ғалымдарының бағалауы бойынша Қазақстан табиғи ресурстарға сұраныс бойынша алтыншы орында тұр, бірақ бұл басымдылықты өзіне әлдеқайда тиімді етіп пайдалана алмайды. Кейбр ғалымдардың есептеуінше Қазақстанның пайдалы қазбалары АҚШ-тың 10 триллион долларына теңеседі.

Массачусеттік технологиялық институттың табиғи ресурстары мен энергетикасы бойынша докторы (АҚШ) Даниель Фаинның ойынша КСРО құлаған жылы (1991 жыл) сол кездегі КСРО-ның 90% хром кені, 26% мырыш, 33% свинец және цинк, 38% вольфрам Қазақстаннан табылды. Біздің Республикамыздың үлесіне КСРО-да сол кезде - 82%, фосфорит - 65%, молибден - 29%, боксит - 22%, асбест - 20%, марганец - 13%, көмір - 12% болғанын айта кету керек.

Қазақстан өзінің жер қойнауының байлығымен әйгілі. Бұл Жер қыртысының геологиялық құрылысы мен даму ерекшеліктеріне байланысты. Тау түзілу, магмалық жыныстардың енуі және метаморфизм (өзгеріске ұшыраған), яғни эндогендік процестердің әртүрлілігі, солармен байланысты тау жыныстарының құрылымында, минералдық және химиялық құрылысында болған қандай да бір өзгерістер түрлі пайдалы қазбаларды түзеді.

Пайдалы қазбалар деп, қазіргі техниканың даму деңгейінде, табиғи түрінде немесе өңделгеннен кейін шаруашылықта пайдалануға болатын минералдар мен тау жыныстарын айтады. Әдетте, таулы аймақтарда (қатпарлы және қатпарлы-жақпарлы аудандарда) және шөгінді қабығынан айырылған платформаларда рудалы қазбалар кені көптеп кездеседі.

«Біз сонымен қатар геологотразведкада үлкен жұмыс атқаруымыз керек. Қазақстан терреориясының кішкентай пайызы ғана әзірленгендігі туралы айтқан болатынмын. Біз 4 мыңнан асатын терең қыртыстарда не жатқандығын білмейміз. Ал біз тартып жатқан компаниялар, жорамалдарын жасап, тереңнен байлықтарды ала алады. Болжамдар бойынша, Қазақстанның байлығы бірнеше есе көбейеді» , - деп Елбасымыз Н.   Ә. Назарбаев еліміздің индустриалды – инновациялық дамуы бойынша жүргізілген отырысында айтқан болатын. Демек, Елбасымыз бұл сұраққа үлкен көңіл аударады.

Дамыған өнеркәсіп өндірісіне инвистициялар құю, кадрлық құрамын жетілдіру, мемлекеттің геология саласының  дамуына қосқан үлесін көре аламыз. Мемлекет бюджетінен 2015-2019 жылға геологияның дамуының салалық бағдарламасына 160 миллиар теңге мен 1,05 миллиард доллар бөлінген.

Қазақстанда геология саласының дамуына пайдалы қазбалардың өндіруінен жыл сайын алынатын 5% мөлшерде салықтың аударылуы жоспарлануда. Бұл шамамен 60 миллиард теңге ($1- 150, 6 теңге).

Қазіргі таңда геология ғылымын тығырықтан шығару үшін, Елбасының тапсырмасы бойынша оның даму концепциясы шығарылды. Еліміздің үкіметі бекіткен бұл концепция бойынша, геоогияның салалық даму бағдарламасы 5 жылға 2015-2019 жылдар арасында жоспарларланған. Онда геологиялық салаға бөлінетін қаржылық көлемі жазылады.

Сонымен қатар Қазақстанда «Назарбаев университеті», «Самұрұқ қазына» фонды мен ірі кен өндірушілер аясында ғылыми геологиялық орталықтың құрылуы жоспарлануда. Бұл жаңа геологияның орталығы болады. Онда георазвездка саласындағы соңғы ғылыми жетістіктер жинақталады. Бұл орталықтың құрылуы, еліміздің барлық жерлері зерттелген. Ал бұл орталық болса, тереңде жатқан пайдалы қазбаларды табу үшін құрылады, себеі, бұл бұған дейін қолданылмаған мүлдем жаңа технологиялар болады. Құрылатын орталық жаңа формацияға дайындайтын мамандарды даярлайды» .

ҚР геологиялық зерттеу орталығы алдыңғы қатарлы орталықтардың бірі болады. Оның негізгі бағыттарының бірі геолого – географиялық комплекстік интерпритация мен өңдеуі, компютерлік модельдеу, және халықаралық стандарттарға сай пайдалы қазбалардың болжамдарын бағалау  мен өңдеу болып саналады.

Сонымен қатар, бұл орталық лабараторлы – аналитикалық, геохимилық зерттеулермен, сонымен қатар ғылыми – эксперементалды жұмыстармен айналысады. Бұл орталық, геологтардың қаласы болады. Онда лабараториялық саябақтар мен мұражайлар орналасады.

Қазіргі таңда жер қойнауларының кодексінің концепциясы дайындалды. Қазақстанның жер қойнауын зерттеуге әрқашан баса назар аударылғанын айта кету керек. Қазақстанның геологиялық зерттеу тарихында үш үлкен кезеңді атауға болады: кеңестік кезеңге дейінгі, кеңестік кезең, посткеңестік кезең. Әр кезеңнің өзіндік ерекшелігі бар десек те, жүйелі, мақсатты түрде геологиялық зерттеу кеңестік кезеңде жүзеге асты. Кеңестік кезеңнің алғашқы жылдарынан бастап республикада пландық аудандық геологиялық түсірілімдер жасалды. Бұл жұмыстардың нәтижесі бойынша Қазақстанның бүкіл территориясына арналған масштабы 1:1 500 000 болатын геологиялық карта әзірленді.

Әдіс, тәсіл, іздеу технологиясы, техникасы, пайдалы қазбалар кен орындарын барлау және игеру. Республика жерінің геологиялық әр түрлілігі көпшілік жағдайда пайдалы кен орындарын барлау мен игерудің заманауи әдістерін, тәсілдерін, техникалары мен технологияларын сынайтын полигон ретінде рөлін тағайындап қойды. Осы негізде геологиялық ғылым үдемелі дамыды.

4. Геомеханикадағы зерттеу әдістері және есептер

Ақжан Машанов геомеханиканы білу үшін жердің ең басты қозғалысы - өзінің кіндігінен/білігінен/ өзі айналуын да білу керектігіне тоқталған. Осы айналыс оның барлық жерінде бірдей емес. Соның салдарынан Жер бетіндегі заттар, оның қабаттары қозғалыста болады. Жер бетінде таулардың пайда болуы, жердің жарықтары көбінесе осы қозғалысқа байланысты. Жердің бейнесін шамалап алғанда домалақ шар, оның бетін сфера деуге болады. Оның радиусы орта есептен 6366 шақырымдай; белдеуі/экваторы/ 40000 шақырымдай. Осы Жер шары айналған уақытта оның екі төбесі /екі полюсі/ бір осьтің бойында болғанда, белдеудегі әрбір ноқат бір тәулік ішінде, яғни 24 сағатта 40000шақырымдай жол жүру керек [5, 7 б.]. Мұның өзі атқан оқтай шапшаң қозгалыс. Бірақ ол адамға білінбейді, өйткені адам сол жердің өзімен біртұтас қалыптасқан табиғат мүшесі. Ал жер бетінде үлкен көлемдегі денелердің қозғалысына айтылған жердің айналу қозғалысы зор әсерін тигізеді. Оны түсіну үшін солтүстік мұзды мұхиттан бөлініп шыққан мұз кесектері, мұз таулары/айсбергтер/ оңтүстікке қарай ығысып жылжитынына көңіл аударалық. Бірақ ол мұз таулардың ығысу бағыты оңтүстікке, яғни белдеуге қарай тура емес, батысқа қарай, жердің айналу бағытына қарай бұрылады. Сонымен мұз таулардың жүріс жолы оңтүстік пен батыс арасында бағытталған. Жер шарының екінші, оңтүстік жартысын алатын болсақ, ондада жағдай осы айтылған бағытқа қарама-қарсы айналып сыңар бағытта болмақ.  Осы екі бағыт қозғалыс Жер белдеуі /экватор/ айналасында тоғысады. Көптеген зерттеулерге, бағыттауларға қарағанда белдеулік тоғыс аймақтың кеңдігі /көлденең ені/ 70 шамасында болса керек, яғни ол экватордың екі жағында 35- тан келеді/ оны былай жазуға болады: 35 /.

Осы айтылған мұз таулардың қозғалысы секілді, бірақ одан әлдеқайда шабан қозғалыс жердің үстінгі тас қабаттарында да болады. Жүз миллиондаған жылдарға созылған жер тарихында осы қозғалыс салдарынан айтылған алапта жер бетінде зор өзгерістер болды, зор жарықтар болып, ірі таулар көтерілді. Мысалы, Австралия мен Азия құрлықтарының арасындағы астан-кестен болған таулы, жанар таулы, жер сілкінетін аймақтардан бастап, Гималай-Тянь-Шань арқылы Жерорта теңізіне дейінгі аймақ соңы көрсетеді. Африкада бір жағы Атлас, бір жағы Клеманжар таулары сол қақтығыс аймаққа жатады. Онан әрі қарай екі Америка құрлығы да сол аймаққа жатады. Американың батыс жағасындағы ірі таулар да, Анд таулары да сол қозғалысқа байланысты пайда болған. Оның түсінігі былай: айтылған қозғалыстың әсерінен екі Американың өзі Азия мен Африкадан бөлініп батысқа қарай ығысқан. Демек Атлант мұхиты сол ыдырау әсерінен пайда болған,  ығысудан барып Америка құрлықтарында ірі таулар қалыптасқан. Ақжан  Машанов «Геомеханика» еңбегінде Тынық мұхитты бір кездегі Айдың орны еді деп біледі. Айтылған қозғалыс әсерінен және күннің, басқа аспан шырақтарының тарту әсерінен Жердің таулы бір бүйірі бөлініп шығып, онан әрі қарай бірте-бірте алыстап, Ай пайда болған деп санайды [5, 17 б.].

Айтылған қозғалысты және ондағы болған жер бедерін түсіндіретін математикалық - геометриялық әдістер бар. Ол солардың негізін шолып өткен. Есеп ғылымдары - математика барлық ғылымдардың анасы деген түсінік дәл айтылған нәрсе. Соның ішінде ең алдымен заттардың бейнесін сипаттайтын һандиса-геометрия - жер өлшеу ілімі. Жер зерттеу мамандары үшін бірінші орын алатын ғылым тарауы - осы жер өлшеу. Жер өлшеудің бірінші қадамы - жер бетінің бедерін өлшеу, оны қағаз бетіне, картаға түсіру. Басқаша айтқанда топография жасау. Жердің топографиялық беті оның ішкі құрлысына байланысты. Сол себептен топография жасаудың өзі жас ғалымдарға алғашқы ғылыми бастау болмақ дейді. Бұл таңда жер бедерін космостан түсіріп зерттеу үлкен маңызға ие, болашағы зор. Осыған байланысты қазіргі есеп ғылымында көп мәселені топографиялық беті арқылы талдау орын алып отырғанына ерекше назар аударған. Мысалы, жоғары математикада интеграл (латынша «бүтін», «құрылыс») түсінігін тікелей топографиялық бет. Ал дифференциал (латынша «айырым») деген сөзді бөлік ретінде алсақ,  дүниедегі әрбір құрылымды зат бүтін дене болғанда, оның құраушы бөлшектері дифференциал болмақ деп тоқталған. Құрылымды денелер мен оны құраушы бөлшектер арасында белгілі өлшемдестік, үндестік, сәйкестік - гармония бар. Мысалы, Жер бөлшектері. Үлкен көлемде алғанда жер шары мынадай бөлшектерден тұрады: Жер белдеуінің жоғарғы бөлімі - Еуразия, төмен бөлігі - Гондвина таулы ауданы, тынық мұхит ауданы. Бұлардың әрқайсысы тағы бірнеше бөлімдерден тұрады. Мысал үшін бір тауды алып қарасақ, ол бірнеше бөлек жартастардан, қабаттардан тұрады. Әрбір жартас көптеген жарықтармен бөлшектенген тас кесектерінен, ол тас кесектердің өздері көп минералдардан, кристаллдардан тұрады. Мөлшерлі нобаймен алғанда әрбір жартас бір бүтін дене болса, оны құраушы бөлшек кесек тастар оның дифференциялы  [6, 8 б.].

  Жердің бет бедерін - топографиясын өлшеу үшін оны бөлшектеу қажет. Жазық бет өлшеудің ең кішкене бөлшегі - үшбұрыш түрінде. Себебі, жазықтық өткізу үшін ең кемінде үш нүкте (ноқат)  болуы қажет. Сол себептен жер бетінің картасын жасауды үшбұрыштау - триангуляция деп атайды. Заттың бет бейнесін сипаттауда оның ең кішкене бөлшегі - атом - дифференциалы  болуы қажет. А. Машанов осы жөнінде ежелгі   заманнан ғылыми деректерден бір мысал келтіреді: «Мысыр халқының ғұлама ғалымы Ыдырыс пайғамбардың бір ныпы аты Масалас (үшбұрыш) болған. Жер өлшеу ғылымының – геометрияның ертедегі шыққан бір бастауы осы Мысыр екені белгілі. Ол Мысыр ғылымының, сонымен қатар барлық ғалами ғылымның негізін салған адам. Ғылым тарихында «Мысыр үшбұрышы» деген өрнек бар. Оны Батыс елдері «Пифагор үшбұрышы» деседі. Ал расында Пифагор оны Мысырдан үйренген. Иранның атақты шахы Кирдың ұлы Комбиз осыдан шамасы 2500 жыл бұрын Мысырды жаулап алғанда Пифагор сонда қолға түскені мәлім», - деп көптеген ғалымдар ұстанған еуроцентристік көзқарастан бас тарта, батыстан бұрын ғылым шығыста дамығанына ерекше тоқталған [5, 8 б.].

Мысыр үшбұрышы – 12 жерден түйіндеп,үш қазыққа көруден шығатын тікбұрышты үшбұрыш,яғни: 3²+4²=5²=25. Осы қатар келген үш сан /3,4,5/ барлық геометриялық  көпжақтардың  жақ бейнесі үшбұрыш, төртбұрыш,   бесбұрыш.     Осы тарихи үшбұрышты Ыдырыс үшбұрышы деп атайды.   Сол тарихи кезеңде  дүниедегі барлық заттарды 5 топқа бөліп,  солардың әрқайсысына 5 түзу көпжақ бейнені тағайындаған: төрт үшбұрыш жақты /тетраэдр/; оттекті; сегіз үшбұрыш жақты /октаэдр/ -жұлдыз текті. Ғылыми геометрия негізі осы болып табылады.   А.Машанов ежелден келе жатқан есептен мысал келтіреді: бір бөлшек оттекке екі бөлшек ауа /желтек/ қосса бір сутекке тең болады.   Айтылған үшбұрыш жақтылар бойынша жақтар сыры осылай шығады: 4+8х2=4+16=20. Мұның өзі үшбұрышты атом  ретінде алғанын көрсетеді /су молекуласының негізін береді/.    Бұл есеп  Платон енбегінде бар,оның да шыққан  тегі Мысыр болу керек деп болжау жасайды. Платон Пифагордың ізіндегі адам, деп тағыда бір рет ерешке басып айта отырып, геометрияның бастауы қайданбасталғанына назар аударған.«Абу Насыр әл-Фараби өзінің барлық ғылыми әдістерінде геометриялық құрылыс жолын ұстаған.Ол кісінің геометрия негізін  талдаудағы жолы былай: алдымен  заттың көзге көрініп  тұрған бейнесінен,яғни  ол заттың сыртқы бетінен бастау керек.    Ол беттін ең кіші жазық бөлшегі – үшбұрыш. Ол үшбұрыштың шеті сызық. Ол сызықтардың ұшығы /түйіні/ - ноқат. Топографиялық триянгуляция,       яғни  үшбұрыштан  зерттеу осыны көрсетеді»   [5, 9 б.].

Ғалым топографиялық беттің мүшелеріне де  тоқталған:    Қазақстан жері кең және оның бет-бедері өте бай  деуге болады.   Яғни, теңіз ойпатынан бастап, қарлы құзға дейін бар: жазық дала,  бұйрат,  кезең,  жал,  жота,  асу,   қырқа,  белес,  адыр,    сай,  сала, шатқал, ойпат, қырат, үстірт, міне осылардың бәрін математикалық түрде бейнелейтін болсақ қазіргі көптеген математикалық фигураны /бейнені/ қолдануға тура келер еді. Тақта тас қабаттарының иілген түрінен пайда болған бір қатпар төбенің математикалық өрнегін келтірген.  Қатпар тас бөлшектерінен тұрады. Ол   бөлшектердің  жазық беті ауданы -   ds, көлемі – d v, n – ол бөлшектердің қысым бағыты, y – қатпардың жалпы бедерлік қысым ауданы, dᴪ - оның бедері.  Осылар бойынша  беттік және көлемдік жинақ/интеграл/ жазған.

Осы өрнектен тас қабаттарының құрылыс негізін түсінуге болатындығына тоқталған. Бұл мәліметтер тек жаратылыстану ғылым саласына ғана қызықты емес, тарихшылар үшінде керек мәлімет. Тас қабаттарының жазық беттер бойынша, жарықтар бойынша жылжуларының әсерін тастың көлем кесектері тіреп, бірін-бірі теңгеріп тұрады.  Егер осыдан бір кесекті –блокті /мысалы, бір текшені/ алып тастасақ, оның бос қалған орнына кернеу қысым күш жиналады.  Сонымен қатар табиғи қалпында тұрған тас қабаттарының қай жерінде қандай кернеу күштер бар екендігін білу керектігіне тоқталған. Онда алдымен ол кернеу күштің ең жоғарғы және ең төменгі орындарын табу керектігін  талдап,таулар құрылатын аймақтардың шегін айыру керектігін атап өткен. Жердің екі полюсінен белдеуге қарай және батысқа қарай ығысқан жер қабаттары белдеудің /экватордың/ екі жағынан келіп қарсы тоғысады, соғысады, онан зор таулар пайда болады дейді. Енді соның математикалық дәлдік түсінігінде жердің өзіндік сырт пішінібар, ол геометриялық пішінге /шарға/  дәл келе қоймайды деп санайды    [8.]. Сондықтан жердің пішінін геоид деп біледі. Алайда ол геоид пішіні үш осьті эллипсоид пішініне жақын келеді. Оның ең ұзын осі Тынық мұхит пен Африка құрлығына бағытталған /15° шығыс бойлық - 165° батыс бойлық/. Эллипсоидтың кіші осі Америка мен Австралия арасында  /105°-75°/. Осы екі ось арасында орташа есептер бар. Олар: /30°-40°/ - /140°-150°/ және /60°-70°/ - /110°-120°/. Ең ірі таулы аймақтар көбінесе осы кейінгі екі бағытқа байланысты келеді. Осы заңдылық жердің тұтас қалпында ғана емес, оның жеке бөлшектерінде де кең орын алды. Мысалы, тау қатпарының сырт бейнесінде.

Жерасты қазбасының бір жеріне кейбір себептен ауа жетпей қалған болса, ондағы адамдардың өміріне қауіп келеді. Ал адамдардың шахтадан шығатын жолы құлап, бекітіліп қалған болса, ол үлкен апат болмақ. Сондай жағдайларда апатпен күресу үшін алдымен адамдардың өмірін сақтап қалу үшін қолдағы план дәл болуы керек. Сол жерасты қазбаларының планы жер үстіндегі планмен дәлдеп жалғастыру үшін жер бетінен кемінде екі жерден шахта астына тік сым түсіру керек. Ол үшін сымның ұшына салмақ (гир) байлап, шахта аузынан сым арқылы түсіреді. Мұндағы жиі кездесетін қиындық – айтылған салмақ байлаған сым тігінен барып, қозғалмай тұрмай, теңселіп, шайқалып қозғалуы. Оның себебі – жердің айналысы. Бір басы бекітулі – ілулі, бір басы – бос салбырап тұрған сымның екі басы жердің айналуы әсерінен екі  түрлі қозғалыста болады. Басқаша айтсақ, сымның ілулі басы жермен, шахтамен бірге қозғалмайды деуге болады. Ал оның екінші ұшындағы салмақ жер айналасынан алған әсер бойынша өзінше қозғалыста болмақ. Сым қысқа болса, бұл айырма болымсыз, сезіле қоймайды. Ал  сым ондаған, жүздеген метр болса, бұл айырма едәуір шамаға жетеді. Кен өлшеу мамандары осыны еске алады.Осы айтылған сияқты сымға жіпке салмақ байлап, жер бетіндегі биік мұнаралардың төбесінен жіберсе, ол да жер айналу әсерінен, ылғи қозғалыста болып, айналып отырады.  Сонда бұл құбылысты маятник (рақыс) ретінде алуға болады.Ерте заманда уақытты анықтаудың бір әдісі көлеңке өлшеу – күн сағаты болса, екінші әдіс – осы маятник қозғалысын өлшеу болған. Кейбір жағдайларда, мысалы – ертедегі Мысыр ғимараттарында күн сағатымен манар-маяк, рақас – маятник бәрі бірге бір орында болған.

   Сондай рақас (маятник) Ахмед Яссауи ғимаратында болған. Оның орталық Бас күмбезінің ішінде төбесіне жібек жіп бекітілген, оның ұшында байлаулы салмақ болмақ. Ол салмақ тайқазанның ортасына келіп түрған. Қазан бетіне қақпақ жасап, оның үстіне майда құм сеуіп қойса, айтылған салмақтың ұшындағы үшкір тұмсығы құмды шимайлап сызып отырады  [5, 14 б.].

Сонымен байланысты жанамаға перпендикуляр жүргізген сызық ВДЖА бұрышын екіге бөлген. Сонда Р/ЖЖ₀ = Sinu немесе Р₁= ЖЖ₀. Мұның өзі сәуленің түскен және шағылысқан  бұрыштары шұғыла ноқаттары арқылы тең болатынын көрсетеді. Осы негізде әл-Фараби парабола бейнелес ойыс айна жасаған, оны өзі пайдаланған. Кейіннен ол 700 жыл шамасы өткенде Еуропа елдеріне тарағанын білеміз. Ол үшін Әл-Фараби алдымен парабола ағаштан имек үлгі қылып жасады. Сол арқылы қазанша, табақша, мыстан, қоладан, темірден шағын ойыс айна жасаған: линза,  көзілдірік.

Әл-Фарабидің  парабола- қита мукафи сызығы үлгісін бүгінде тек қима деп атайды. Әл-Фарабидің бұл саладағы еңбегі басқа орында талданады. Бұл арада тек парабола салудың әл-Фарабидің әдісін ғана береді: Шеңбер өрісі /радиусы/АД=АЖ=z=(б₁-б₃). Шеңбер ортасы А- шұғыла орны, Ж- жанама сызық орны. Осы орнынанн шеңбер шегіне Д ноқатына дейін көлбеу сызық жүргіземіз: ЖД. Осы сызықты шұғыладан бастап созсақ, оның ұзындығы АБ болады. Сонымен негізгі теңдік әдісі шығады: АБ=ЖД.  Осы бағыт  осы әдісті шеңбердің бірнеше  жерінен жүргізуге болады. Сонымен параболаның бірнеше ноқаттары табылады: АВ`= ЖД`; А``В``=ЖД,``...

Солардың арасын майысқақ  сызықпен  қоссақ парабола шығады. Ол әдісті есте сақтау үшін  бір белгі алсақ, АБ басқа өлшем, оның мәні Ж=3, Д=4; 3+4=7 болады: екеуі қосылғанда толық сан В саны толық сан 1+2+3+4=10. Міне, бұл шұғла-мухарақ-нур саны. Әуелі 3кейін 7 жиыны кәміл сан болады. Біздің халқымыздың қасиетті сандары.Әл-Фараби әдісі бойынша арасының байланысын бір бағытта алғанда былай болып келеді:

Г= ,/√2 = 0.7б

Демек, бұл жоғарыда айтылған теориялардың орта тұсынан орын алады дейді ғалым.  Гриффитс теориясын да қарастырған. Геомеханикаға жақын келетін  бір теория А.А. Гриффитс (1893-1963 ж.ж.) атымен байланысты. Ол өзінің алғашқы пікірін 1920 жылы жариялаған. Гриффитс шыныдан жасалған жіп талшықтарының беріктігін зерттей келіп, талшық неғұрлым  жіңішке болса, оның беріктігі соғұрлым жоғары болатынын тапты. Бұның себебі, зат ірі болған сайын оның ішінде майда жарықтары көп болмақ. Ол жарықтар жай көзге  көрінбеуі мүмкін/заңды/. Бірақ қысым тұрғысынан алғанда сол жарықтар маңының қысымы жоғары болмақ   [5, 28 б.].

 

 

 

 

 

 

Қорытынды

Қазақстан кен байлықтарының қоры мен әр алуандығы жағынан Жер шарындағы бай аймақтардың бірі. Минералдық шикізат қорлары Қазақстанның ұлттық экономикасының тұрақты дамуы мен қауіпсіздігінің маңызды кепілі. Қуатты минералдық шикізат базасының қазіргі жай-күйі республиканы шет елдердің кен қазбаларына тәуелділіктен толық арылтып, Қазақстанның дүниежүзілік рынокқа минералдық шикізат қорлары мен оның өңделген өнімдерін шығаруына мүмкіндік берді. Минералдық шикізат ресурстары еліміздің даму стратегиясын анықтайтын негізгі факторлардың бірі. Маңыздылығы жағынан олар үш топқа бөлінеді. Бірінші топқа негізгі қаржы түсімін қамтамасыз ететін және экономикалық-саяси мәні бар стратегиялық кен байлықтары жатады: мұнай, газ, көмір, уран, хромит кен орындары. Екінші топты қаржы түсімін қамтамасыз ететін әрі Қазақстанның индустриялық бет-бейнесінің негізі болып табылатын маңызды кен байлықтары құрайды: темір, марганец, мыс, қорғасын, мырыш, алюминий және алтын кен орындары. Үшінші топқа ішкі және сыртқы рыноктарда жоғары сұранымға ие қалайы, күміс, фосфор, барит кен орындары кіреді. Кен байлықтардың барланған қоры негізінде ондаған мұнай-газ және кентас өндіретін кәсіпорындар жұмыс істейді, олар 70-тен аса әр түрлі минералдық шикізат түрлерін өндіреді және өңдейді. Қазақстан    сирек    металдарға бай өлке.Сондықтан да осы геомеханика саласының дамуы өте маңызды.

Шағын зерттеуімізде жоба бойынша  ұсыныстар  бергіміз келеді:

-      Жерасты кенорнын өңдірудің қазіргі заман мәселелерін зерттеу;

-       Тау-кен  кенорны үшін кадрды дайындау мақсатында мектеп табалдырығында оушыларға профагитация жұмыстарын жүргізу.

Ойымды қорытындылай келе, А.Машановтың геология, геомеханика саласындағы ғылыми еңбектері, көп жылдардағы далалық, өндірістік, ғылыми-зерттеу жұмыстарының нәтижелері бүгінде еліміздің жоғарғы оқу орындарының тау-кен мамандықтарына геомехани­каны жаңа ғылыми пән ретінде оқу үрдісіне енгізілді. Ол тау-кен саласындағы ғалымдар ішінде алғашқысы болып «Геомеханика»  пәнінің мақсаты мен мазмұнын тұжырымдады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Әдебиеттер тізімі

1.                 ҚР біліммен ғылымды дамытудың 2020-2025 ж.ж. мемлекеттік бағдарламасы. Нурсултан, - Ақ Орда. -2019.

2.                 Казикаев Д.М. Геомеханика подземной разработки руд. - М.: Издательство МГГУ, 2005. - 542 с.

3.                 Певзнер М.Е., Иосиф М.А., Попов В.Н. Геомеханика. – М.: Изд-во МГГУ, 2008. – 438 с.

4.                 Нурпейсова М. Геомеханика. Алматы, 2012.

5.                 Машанов А.Геомеханика. Алматы.

6.                 Макаров А.Б. Практическая геомеханика: пособие для горных инженеров. – М.: Издательство «Горная книга», 2006. - 391 с.

7.                 Баклашов И.В. Геомеханика: учебник для вузов / в 2 т. Основы геомеханики. – М.: Издательство МГГИ, 2004. - Т. 1. - 208 с.

8.                 2. Протосеня А.Г., Тимофеев О.В. Геомеханика. - Спб.: Санкт-Петербургский государственный горный институт, 2008. - 117 с.

9.                 Баклашов И.В., Картозия Б.А., Шашенко А.Н., Барисов В.Н. Геомеханика: учебник для вузов / в 2 т. Геомеханические процессы. – М.: Издательство МГГИ, 2004. - Т. 2. – 249 с

10.            Машанов, А.Жер астына саяхат [Электрондық ресурс] : ғылыми- фантастикалық әңгімелер / А. Машанов. - Алматы : Қазмемкөркемәдеббаспасы, 1957. - 230 б.

11.            Машанов, А.Ғажайып от ошағында [Мәтін] / А. Машанов, Ж. Машанова. - Алматы : Қазақстан, 1978. - 144 б.

12.            Машанов, А. Табу [Мәтін] : ғылыми фантастика / А. Машанов. - Алматы : Қазақстан , 1982.

13.            Машанов, А.Әл-Фараби және Абай [Мәтін] / А. Машанов. - Алматы : Қазақстан, 1994. - 192 б.

14.            Машани, А. Многотомное собрание сочинений [Текст] / А. Машани; ред. Ш. А. Абдраман.

15.            Т. 8 : Аль-Фараби и современная наука. Солнечные часы в Казахстане : монография, научная статья / ред. Ш. А. Абдраман. - Алматы : Алатау, 2008. - 218 с. - Библиогр.: с. 201-205, 216.

 

Скачано с www.znanio.ru