Speaker
Description
I. Иерархический подход к построению геомеханических моделей природных объектов. Предложен метод поэтапного решения краевых задач на основе иерархии объемных геомеханических моделей. Граничные условия на первом – глобальном уровне – формулируются на основе косвенной (сейсмотектонической, геодезической) информации о полях напряжений в литосфере. На втором (региональном) и третьем (локальном) уровнях для этой цели используются результаты расчетов с предыдущего иерархического уровня, уточняемые по данным измерений in situ параметров геомеханических полей. Реализация подхода выполнена для объектов: «Центральной Азия и ее обрамление», «Алтае-Саянская складчатая область» и «Таштагольское железорудное месторождение». Для последнего объекта построена детальная геомеханическая модель, с использованием которой описан процесс эволюции напряженно-деформированного состояния при его отработке в 1978-2018 гг.
II. Эволюция поля напряжений в процессе отработки месторождения и техногеннаясейсмичность. На основе статистического анализа характеристик пространственно-временного распределения очагов индуцированных горными работами динамических событий установлена их корреляционная связь с параметрами напряженного состояния. Предложенный подход, который апробирован с использованием базы данных сейсмических событий Таштагольского месторождения в 1989-2018 гг., позволяет на основе планов горных работ и форвардных расчетов полей напряжений дать прогнозную количественную оценку уровня техногенной сейсмичности и локализации в пространстве очагов динамических явлений при отработке месторождений твердых полезных ископаемых.
III. Реконструкция поля напряжений геомеханического пространства месторождения на основе решения обратных задач по томографическим данным. Обоснован подход к интерпретации шахтной сейсмической информации, позволяющий реконструировать поля напряжений в породном массиве на каждом этапе отработки месторождения. Подход включает: эксперименты по трехосному сжатию образцов для определения эмпирической зависимости скорости распространения упругих волн от напряжений; томографию пласта с использованием штатной системы наблюдений и импульсов от динамических событий (с превышающей фоновый уровень энергией) в качестве зондирующих сигналов; формулировку и решение обратной задачи определения граничных условий для геомеханической модели рассматриваемого объекта, входными данными для которой является восстановленное в результате томографии поле скоростей в освещенной части пласта.
Выполнены лабораторные испытания угольных образцов по схеме Кармана, аппроксимация результатов которых позволила построить аналитические зависимости скорости продольных волн от осевого напряжения и бокового давления.
Численные эксперименты, проведенные для типичной конфигурации подземного пространства при конвейерной отработке пластов шахт ОАО “Воркутауголь”, показали, что при принятой на объекте конфигурации системы наблюдений для однозначной разрешимости обратной задачи необходима хорошая освещенность тех участков пласта, где имеет место повышенный пространственный градиент напряжений.
