Теоретичні основи геофізичної діагностики геомеханічного стану породного масиву з урахуванням синергетичних процесів - Автореферат

Національна академія наук України Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наукДисертація присвячена вирішенню важливої науково-прикладної проблеми, повязаної з розробкою теоретичних основ поточного геофізичного контролю та прогнозної діагностики стану геомеханічних систем з урахуванням їх структурної неоднорідності та синергетичних процесів, що відбуваються в масиві гірських порід. У дисертації розроблено теоретичні основи геофізичного моніторингу стану геомеханічних систем, встановлено закономірності поведінки різних фізичних полів у складно-структурному напружено-деформованому породному масиві з урахуванням синергетичних процесів і виявлені найбільш інформативні параметри як активних, так і пасивних геофізичних методів. Сукупність теоретичних розробок та комплексу лабораторних і натурних експериментів по дослідженню взаємодії гео-і гідросистем з породними та грунтовими масивами, з урахуванням синергетичних, фільтраційних процесів та можливої їх зміни у часі та просторі, дозволила розробити методичне забезпечення геофізичної діагностики стану геомеханічних та гідротехнічних обєктів. Ключові слова: теорія, масив гірських порід, напружено-деформований стан, хвильові, синергетичні процеси, геофізична діагностика, методика. Установлено, что соотношение динамических и кинематических параметров акустических и электромагнитных полей, возникающих в процессе деформирования массива горных пород, внешних воздействий и синергетических эффектов, является информативным показателем, характеризующим изменение напряженно-деформированного состояния породного массива и наиболее вероятное направление высвобождение внутренней энергии в массиве.Ефективність технологічних рішень і ритмічність роботи устаткування залежать від ступеня вивченості гірничо-геологічних умов, напружено-деформованого стану, властивостей масиву, структурних неоднорідностей, таких як границі розділу гірських порід, тектонічні порушення в пластах, карсти, порожнечі та тріщини. Однією з вирішальних умов зниження собівартості видобутку корисних копалин і підвищення безпеки робіт є своєчасний контроль стійкості геотехнічних споруджень, властивостей і напружено-деформованого стану породного масиву, який з погляду оперативності й інформативності повинний базуватися на експресних методах гірничої геофізики. Для діагностики й прогнозу стану масиву, наслідків його впливу на підземні споруди необхідно знати закономірності, по яких протікають в ньому процеси самоорганізації (синергетики), володіти методикою контролю цих процесів, а також методологією керування ними. Дисертаційна робота виконана в рамках держбюджетних тим: "Розробити фізичні основи контролю властивостей і стану гірського масиву (у тому числі й викидонебезпечного) при веденні гірничих робіт", № держреєстрації 02900020182; "Розробити геофізичні способи оперативного контролю напружено-деформованого стану масиву гірських порід, у тому числі викидонебезпечних, з метою прогнозу проявів гірського тиску на великих глибинах", № держреєстрації 0295U302544; "Наукові основи автоматизованого контролю геомеханічних процесів у вуглепородному масиві при гірничо-технологічних роботах", № держреєстрації 0195U015134; "Наукові основи геофізичного моніторингу і керування геомеханічними процесами з урахуванням синергетичних ефектів породного масиву для підвищення безпеки та експлуатації підземних споруджень", № держреєстрації 0199U001752; теми в рамках програми ГКНТ 5.41.02 "Розробити і впровадити комплекс методів і способів визначення міцностних, пружних і електричних властивостей високонапружених гірських порід без механічної обробки кернів і зразків стосовно до задач прогнозу й контролю ударонебезпечного та викидонебезпечного масиву", № держреєстрації 0193U009370; теми, затвердженої Мінвуглепромом України, "Розробити комплекс вибухозахищеної апаратури і методики оперативного контролю геомеханічних параметрів масиву гірських порід і процесів, що відбуваються в ньому", № держреєстрації UA0100192Р. Ідея роботи полягає в комплексному урахуванні особливостей хвильового характеру геомеханічних процесів і синергетичних ефектів, що відбуваються в породному масиві навколо гірських виробок, при розробці теоретичних і методичних основ прогнозної діагностики і поточного контролю напружено-деформованого стану геотехнічних систем.При цьому найважливішими фізико-механічними характеристиками гірських порід, що застосовуються для рішення задач прогнозу стійкості виробок, є межі міцності на стиск і розтягування, кут внутрішнього тертя, коефіцієнт зчеплення, модулі пружності, коефіцієнт Пуассона, реологічні параметри і т.д.

2. Основний зміст роботи