Девятков Сергей Юрьевич
Кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории Механики горных пород Горного института УрО РАН.
Геомеханическое сопровождение радарного мониторинга оседаний земной поверхности в процессе ведения горных работ
Контроль процесса сдвижения земной поверхности является важным элементом оценки негативного воздействия горных работ на здания, сооружения и объекты инфраструктуры. Традиционно для контроля оседаний применяются геодезические методы, позволяющие определить значения деформаций земной поверхности на отдельных линейных участках. В последние годы широкое распространение получили площадные измерения скоростей оседаний с помощью спутниковой радарной интерферометрии.
Площадной мониторинг оседаний земной поверхности осуществляется путем анализа радарных снимков со спутников в течение благоприятного погодного периода наблюдений. Методом суммирования смещений, полученных по парным интерферограммам, выявляются области значимых оседаний земной поверхности. Через каждую из данных областей строятся профили и оцениваются максимальные амплитуды субвертикальных оседаний, связанных с подземной разработкой месторождений.
Поскольку получение адекватных оценок оседаний с помощью спутниковых снимков зачастую невозможно из-за наличия снежного или растительного покрова, исследование процесса сдвижения выполняют совместно с геомеханическим моделированием. Это позволяет как получить представление о сдвижениях за пропущенные периоды радарных наблюдений, так и оперативно скорректировать геомеханическую модель на основе актуальных данных мониторинга.
На примере Старобинского месторождения показано геомеханическое сопровождение спутникового мониторинга. Выполнено сопоставление результатов математического моделирования динамики сдвижения земной поверхности в процессе подвигания очистного забоя лавы с данными радарной интерферометрии.
Использованная геомеханическая модель учитывала основные особенности строения подработанного массива, а также обрушение пород кровли отрабатываемого пласта с заполнением ими выработанного пространства лавы. Математическое моделирование осуществлялось в упруго-пластической постановке с численной реализацией методом конечных элементов.
Сравнение результатов математического моделирования с данными спутниковой радарной интерферометрии показало хорошую пространственную корреляция областей максимальных оседаний и согласование вида формируемых мульд сдвижения. Выполненный анализ свидетельствует об адекватности математического описания процесса деформирования породного массива при отработке калийных руд.
Показана возможность восстановления и прогноза оседаний земной поверхности на интервалы времени, где отсутствуют данные радарной интерферометрии. Качественная радарная съемка позволяет выполнить калибровку геомеханической модели, верификацию результатов геомеханического сопровождения, а при необходимости внести уточнения в математическую модель напряженно-деформированного состояния подработанного массива.
Совместное использование результатов анализа спутниковой радарной интерферометрии и геомеханического моделирования может быть использовано на практике при анализе и прогнозе развития сдвижения земной поверхности в процессе ведения горных работ.
Попов Максим Дмитриевич
Кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории Механики горных пород Горного института УрО РАН.
Физические моделирование процессов тепломассопереноса в наклонных горных выработках с интенсивными источниками тепловыделения
Экспериментальное исследование процессов тепломассопереноса в наклонных горных выработках в шахтных условия практически невозможно. В первую очередь из-за стихийности процесса возникновения очага возгорания и как следствие невозможности заранее разместить измерительное оборудование в месте пожара. Во-вторых воздействие высоких температур которые характеризуют подземные пожары накладывает серьёзные ограничение ни только на пребывание человека в подземной части рудника, но и на измерительные приборы, которые могут быть использованы в ходе измерения.
Одним из инструментов позволяющих провести анализ процессов тепломассопереноса наклонной выработке при возвратных и частично-возвратных течениях, вызванных тепловой депрессией с учетом изменяемых характеристик исследуемого объекта является физическое моделирование.
В докладе рассмотрены особенности разработки и реализации испытательного аэродинамического стенда с точки зрения соблюдения условий подобия процессов тепломассопереноса между лабораторным стендом и реальными условиями в шахте.
Сероваев Григорий Сергеевич
Младший научный сотрудник Института механики сплошных сред УрО РАН (г. Пермь). По сведениям РИНЦ автор 82 публикации, которые процитированы 298 раз, в том числе 131 – из зарубежных журналов.
Особенности применения распределенных волоконно-оптических датчиков на основе рэлеевского рассеяния для измерения деформаций
Достоверное измерение деформаций в различных участках контролируемой конструкции является важной задачей при создании систем мониторинга механического состояния. Для решения данной задачи большой потенциал имеют волоконно-оптические датчики (ВОД) благодаря малым размерам, высокой чувствительности, возможности внедрения в различные материалы на этапе их изготовления. Среди ВОД набирают распространение распределенные ВОД на основе рэлеевского рассеяния, открывающие возможности для точного измерения градиентных полей деформаций с высоким пространственным разрешением. Данный тип ВОД позволяет проводить измерения деформаций в сотнях точек на протяжении тестируемого оптического волокна.
В отличие от точечных ВОД на основе волоконных брэгговских решеток, для которых длина измерительного участка фиксирована, для распределенных ВОД на основе рэлеевского рассеяния возможен выбор оптимальной для конкретного распределения деформаций базы датчика, что позволяет увеличить точность измерения деформаций, в особенности для существенно неоднородного типа распределения деформаций.
В рамках мастер-класса будут продемонстрированы особенности измерения деформаций с помощью распределенных ВОД на основе рэлеевского рассеяния, связанные с выбором базы датчика, диапазона длин волн сканирования, наличием в тестируемом оптическом волокне волоконной брэгговской решетки.
