Скачать (download): Пленарные доклады (рус) | Plenary lectures (eng)
Гендлер Семен Григорьевич
Gendler Semen Grigorievich
Доктор технических наук, профессор Санкт-Петербургского горного университета (г. Санкт-Петербург). Почетный работник высшего профессионального образования Российской Федераци. Академик РАЕН, академик МАНЭБ, член тоннельной ассоциации России, член международного бюро по Горной теплофизике.
Doctor of Technical Sciences, Professor of the St. Petersburg Mining University (St. Petersburg). Honorary Worker of Higher Professional Education of the Russian Federation. Full member of the Russian Academy of Natural Sciences, Full member of MANEB, member of the Tunnel Association of Russia, member of the International Bureau for Mining Thermophysics.
Мониторинг радиационной обстановки в подземных сооружениях, расположенных в радоноопасных районах России
Приведены краткие сведения о физических свойствах радона. Описан механизм его влияния на здоровье людей. Изложены основы нормирования радиационной обстановки, в том числе в подземных объектах, характеризующихся наличием в воздушной среде радона и его дочерних продуктов. Дана характеристика территории России с точки зрения радоноопасности и выделены районы, где подземные объекты расположены в районах повышенной опасности с точки зрения выделения радона.
Представлены данные об особенностях формирования радиационной обстановки в урановых, металлических и полиметаллических рудниках, угольных шахтах, подземных сооружениях, не связанных с добычей полезных ископаемых. Выделены основные процессы, определяющие закономерности формирования радиационной обстановки в различных подземных объектах. Особое внимание уделено описанию факторов, влияющих на процессы переноса радона в горных породах и в рудничном воздухе, в протяжённых железнодорожных тоннелях Байкало-Амурской магистрали (Байкальский, Северо-Муйский тоннели), Санкт-Петербургском метрополитене, Яковлевском металлическом руднике.
Изложены подходы к выбору исходных данных для анализа радиационной обстановки с учётом высокой величины поступления радона в воздушную среду горных выработок, в частности методическому обеспечению определения величины удельных выделениями радона. Описаны математические модели переноса радона в горных породах и рудничном воздухе дано сопоставление данных натурных наблюдений с результатами вычислений.
Изложены методы контроля радиационной обстановки в горных выработках с высокими дебитами радона.
На примере Байкальского и Северо-Муйского железнодорожных тоннелей дана оценка эффективности использования различных мероприятий по нормализации в протяжённых горных выработках этих тоннелей радоновой обстановки.
Monitoring of the radiation situation in underground structures located in radonhazardous regions of Russia
Brief information about the physical properties of radon is given. The mechanism of its influence on human health is described. The principles of regulation of the radiation environment, including that in underground facilities, characterized by the presence of radon and its daughter products in the air, are described. The characteristics of the Russian territory in connection with radon hazard are presented, and the areas where underground objects are located in radonhazardous areas are highlighted.
The peculiarities of radiation environment generation in uranium, metal and polymetallic mines, coal mines, underground structures not related to the extraction of minerals are described. Main processes that determine the mechanisms responsible for radiation environment generation in various underground objects are outlined. Particular attention is paid to the description of the factors affecting radon transfer in rocks and mine air, in long railway tunnels of the Baikal-Amur Mainline (Baikalsky, Severo-Muisky tunnels), in the St. Petersburg metro, and in the Yakovlevsky metal mine.
Approaches to selecting initial data for the analysis of a radiation situation are described. These approaches take into account the high radon intake into the air of mine workings and provide methodological support for determining the level of specific radon emissions. Mathematical models of radon transport in rocks and mine air are described, and the full-scale test results are compared with the results of calculations.
Methods for monitoring radiation situations in mine workings with high radon flow rates are presented.
Using the example of the Baikalsky and Severo-Muisky railway tunnels, an assessment of the effectiveness of various measures used to normalize the radon situation in the extended mine workings of these tunnels is given.
Гладковский Сергей Викторович
Gladkovsky Sergei Victorovich
Доктор технических наук, главный научный сотрудник, заведующий лабораторией деформирования и разрушения Института машиноведения УрО РАН (г. Екатеринбург). Область научных интересов: структурные аспекты процессов деформации и разрушения высокопрочных и метастабильных сталей и сплавов, слоистых композиционных и метеоритных материалов, экспериментальная механика разрушения и фрактографический анализ. Автор (соавтор) свыше 300 научных публикаций, включая 95 статей в реферируемых научных журналах, 5 изобретений, 2 учебных пособий и 1 коллективной монографии.
Doctor of Technical Sciences, Chief Researcher, Head of the Laboratory of Deformation and Fracture of the Institute of Mechanical Engineering of the Ural Branch of the Russian
Academy of Sciences (Yekaterinburg). Research interests: structural aspects of deformation and fracture of highstrength and metastable steels and alloys, layered composite and meteorite materials, experimental fracture mechanics and fractographic analysis. Author (co-author) of over 300 scientific publications, including 95 articles in peer-reviewed scientific journals, 5 inventions, 2 textbooks and 1 collective monograph.
Мониторинг трещиностойкости технических и природных материалов при различных условиях механического нагружения
В лекции даны основы теории и краткая история развития экспериментальной механики разрушения. Рассмотрены основные критерии механики разрушения для различных условий нагружения (статика, циклика, динамика) и возможности их использования для оценки сопротивления материалов хрупкому разрушению и прогнозирование надежности работы изделий и элементов конструкций по величине критической длины трещины. Представлены значения важнейшего показателя статической трещиностойкости (вязкости разрушения) К1с ряда машиностроительных сталей и сплавов, неметаллических, композиционных и природных материалов (лед, дерево, метеориты). Проанализированы известные подходы по прогнозированию статической трещиностойкости металлических материалов с использованием микромеханических моделей разрушения. Показаны возможности повышения трещиностойкости и конструкционной прочности широкого класса материалов и возможные причины их деградации за счет неблагоприятных структурных изменений в процессе эксплуатации изделий. Рассмотрены существующие представления о единой физической природе разрушения материалов различного класса с позиций синергетики и фрактальной геометрии строения изломов.
Monitoring of crack resistance of technical and natural materials under various mechanical loading conditions
The report provides the principles underlying the theory of experimental fracture mechanics and a brief history of its development. The main criteria of fracture mechanics for various loading conditions (statics, cyclic, dynamics) and the possibility of their use for assessing the resistance of materials to brittle fracture and predicting the reliability of products and structural elements by analyzing the critical crack length are considered. The values of the most important indicator of static crack resistance (fracture toughness) K1c, obtained for of machine-building steels and alloys, non-metallic, composite and natural materials (ice, wood, meteorites), are presented. The well-known approaches to predicting the static crack resistance of metallic materials within the framework of micromechanical fracture models are analyzed. Possibilities of increasing crack resistance and structural strength of a wide class of materials and probable causes of their degradation due to unfavorable structural changes in products during their service are shown. Existing concepts of the unified physical nature of destruction of materials of various classes are considered from standpoint of synergetics and fractal geometry of fracture structure.
Зайцева Нина Владимировна
Zaitseva Nina Vladimirovna
Академик РАН, доктор медицинских наук, профессор, Заслуженный деятель науки РФ, научный руководитель ФБУН «ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения». Область научных интересов: профилактическая медицина, влияние факторов окружающей, производственной и социальной среды на здоровье человека, методология оценки, мониторинга и управления рисками здоровью, технологии профилактики. Автор более 850 научных работ, 58 патентов на изобретения.
Full Member of the Russian Academy of Sciences, Doctor of Medical Sciences, Professor, Honored Scientist of the Russian Federation, Scientific Director of the Federal Scientific and Research Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies. Research interests: preventive medicine, impact of environmental, industrial and social factors on human health, methodology of assessment, monitoring and health risk management, preventive technologies. Author of more than 850 scientific papers, and 58 patents for inventions.
Анализ риска здоровью работающих. Совершенствование методических подходов к оценке и митигации профессиональных рисков
Вопросы минимизации рисков воздействия на здоровье работников множества производственных факторов (шум, ЭМИ, вибрация, температура, химические соединения, биологическая и информационная нагрузки и др.) остаются весьма актуальными. Вопросы сохранения трудового долголетия в условиях законодательно закрепленной более длительной трудовой деятельности требуют разработки методических подходов к поиску «узких мест» путем прогноза последствий для здоровья.
Одним из современных методов прогноза возможных потерь здоровья и продолжительности жизни, связанных с производственной деятельностью, является анализ профессионального риска, состоящий из оценки риска, управления риском и информации о риске. Каждый из этих этапов в комплексе позволяет установить уровень профессиональных рисков, их категорию (от пренебрежимо малого–допустимого, до экстремально высокого, ассоциированного со смертностью на рабочем месте), принадлежность работника к группе профессионального риска (с учетом характера и тяжести негативных изменений состояния здоровья), вероятность развития профессиональной непригодности для работников разных профессий. В докладе будет сделан обзор методических подходов в мире и России к определению профессиональных рисков, будет приведена сравнительная оценка методических подходов (моделей) оценки профессионального риска (США, Австралия, Румыния, Сингапур, ICMM, COSHH Essential, Россия). Будут рассмотрены методы оценки профессионального риска: токсикологический, эпидемиологический, гигиенический и их этапы. Чрезвычайно важным аспектом является оценка наличия и степени связи нарушений здоровья с работой (от нулевой силы связи до почти полной). На этом этапе все возможные ошибки оценки могут иметь катастрофические последствия для жизни и дальнейшей трудовой деятельности работника.
В докладе будут рассмотрены принципы, алгоритм, дизайн, математический аппарат, тяжесть профессиональных заболеваний, прогноз профессионального риска, способы управления им, современная российская риск-ориентированная модель надзора, корпоративные программы профилактики риск-ассоциированных производственных заболеваний, модели страхования, информирование о риске работников.
В целом будет представлен материал о современных способах защиты здоровья и жизни на основе научно обоснованной превенции негативных последствий для работающих в условиях вредных и опасных производств.
Analysis of workers' health risks. Improvement of methodological approaches to the assessment and mitigation of occupational risks
Minimization of risks associated with the impact of numerous industrial factors on workers’ health (noise, EMR, vibration, temperature, chemical compounds, biological and informational loads, etc.) remains the hottest topic of the day. The issues of securing labor longevity in conditions of legislated longer labor activity require the development of methodical approaches to identification of "bottlenecks" by means of predicting health effects.
One of the modern methods of predicting possible health losses and duration of life associated with industrial activity is the analysis of occupational risks, which consists of risk assessment, risk management and risk information. Each of these stages taken as a single set allows one to establish the level of occupational risks, their category (from negligibly low to extremely high, associated with mortality at the workplace), the employee's belonging to the occupational risk group (taking into account the nature and severity of negative changes in health), the probability of developing medical unfitness for employees of various professions.
The report presents an overview of methodical approaches to definition of occupational risks developed worldwide and in Russia, and gives a comparative assessment of methodical approaches (models) used to evaluate occupational risks (USA, Australia, Romania, Singapore, ICMM, COSHH Essential, Russia). Special attention is given to the methods of occupational risk assessment: toxicological, epidemiological, hygienic and their stages. An extremely important aspect is the assessment of the presence and the degree of connection between health disorders and work (from zero to almost total dependence). At this stage all possible assessment errors can have catastrophic consequences for life and further labor activity of the worker. The report considers principles, algorithm, design, mathematical apparatus, severity of occupational diseases, prediction of occupational risk, ways of its management, modern Russian risk-based supervision model, corporate programs of risk-associated occupational disease prevention, insurance models, providing information about workers’ risk.
In general, the primary focus of the report is on modern ways of health and life advocacy using science-based prevention of negative consequences for workers in conditions of harmful and hazardous production activities.
Костин Владимир Николаевич
Kostin Vladimir Nikolaevich
Доктор технических наук, доцент, заместитель директора по научной работе Института физики металлов УрО РАН (г. Екатеринбург), заведующий лабораторией комплексных методов контроля, главный научный сотрудник.
Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Deputy Director for Research of the Institute of Metal Physics of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences (Yekaterinburg), Head of the Laboratory for Integrated Control Methods, Chief Researcher.
Методы и средства мониторинга трубопроводов
К настоящему времени большая часть нефтегазовых сооружений РФ выработала плановый ресурс на 60-70 процентов. 25 процентов газопроводов работают больше 20 лет, 50 процентов - от 10 до 20 лет, а 5 процентов вообще превысили нормативный резерв - 33 года. По магистральным нефтепроводам показатели тоже неутешительны: свыше 30 лет - 26 процентов, от 20 до 30 лет - 30; от 10 до 20 лет - 34 процента, до 10 лет только 10 процентов. Основная причина отказов нефтегазовых сооружений — коррозионные повреждения. В России 40-50 процентов машин и сооружений работают в агрессивных средах, 30 процентов — в слабоагрессивных, и только около 10 процентов не требуют активной антикоррозийной защиты. На внутрипромысловых трубопроводах нефти, воды и газа 95 процентов отказов приходится на внутритрубную и наружную коррозию. Трубы различных производителей существенно отличаются по эксплуатационным характеристикам. В ряде случаев уложенные в ремонтируемые трубопроводы новые трубы разрушаются быстрее, чем уложенные ранее. Основными причинами аварий на магистральных газопроводах являются наружная коррозия и стресс-коррозия (44,8 % случаев). Другими причинами являются повреждения при эксплуатации; нарушение условий и режимов эксплуатации; строительные дефекты; дефекты изготовления труб и оборудования; стихийные бедствия. Таким образом, контроль состояния трубопроводов из научно-технического направления по необходимости перерастает в одну из производственных отраслей. Большая протяженность, старение, разнообразие условий эксплуатации трубопроводов и большая опасность их аварийных отказов обуславливают потребность в развитии и расширении сферы применения физических методов и средств контроля качества труб и диагностики трубопроводов. В докладе анализируются виды и источники дефектов труб, указываются факторы, повышающие ресурс эксплуатируемых труб, описываются существующие и перспективные физические методы и средства диагностики труб как при изготовлении, так и при эксплуатации.
Methods and tools for monitoring pipelines
To date, the planned potentials of most of the oil and gas facilities in the Russian Federation have been exhausted by 60-70 percent. 25 percent of gas pipelines have been in operation for more than 20 years, 50 percent - from 10 to 20 years, and 5 percent have generally exceeded the normative resource - 33 years. The indicators for trunk pipelines are also disappointing: over 30 years - 26 percent, from 20 to 30 years – 30 percent; from 10 to 20 years old - 34 percent, up to 10 years - only 10 percent. The main reason for failures of oil and gas facilities is corrosion damage. In Russia, 40-50 percent of machines and structures operate in aggressive environments, 30 percent in mildly aggressive environments, and only about 10 percent do not require active anti-corrosion protection. For infield oil, water and gas pipelines, 95 percent of failures are attributed to inline and external corrosion. Pipes from different manufacturers differ significantly in performance. In some cases, new pipes that are laid in the pipelines being repaired break down faster than those laid earlier. The main causes of accidents on main gas pipelines are external and stress corrosion (44.8% of cases). Other causes are as follows: operational damage; violation of conditions and operating modes; construction defects; defects in the manufacture of pipes and equipment; natural disasters. Therefore, monitoring the condition of pipelines develops, as needed, from a scientific and technical object to a production branch. The large length, aging, variety of operating conditions of pipelines and the high risk of their emergency failures pose a need for the development and expansion of the scope of application of physical methods and means of pipe quality control and pipeline diagnostics. The report analyzes the types and sources of pipe defects, indicates the factors that increase the service life of the pipes in use and describes the existing and promising physical methods and tools for pipe diagnostics both during manufacture and during operation.
Кривцов Антон-Иржи Мирославович
Krivtsov Anton-Irzhi Mirislavovich
Член-корреспондент РАН, доктор физико-математических наук, директор - Высшей школы теоретической механики Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (г. Санкт-Петербург). А. М. Кривцов — специалист в области механики дискретных сред и сред с микроструктурой, механики деформируемого твёрдого тела, компьютерного моделирования механических систем. Автор свыше 150 научных публикаций, суммарно процитированных более 1400 раз.
Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, Doctor of Physics and Mathematics, Director of the Peter the Great Higher School of Theoretical Mechanics of the St. Petersburg Polytechnic University (St. Petersburg). A. M. Krivtsov is a specialist in the field of mechanics of discrete media and media with microstructure, mechanics of deformable solids, computer modeling of mechanical systems. Author of over 150 scientific publications, cited more than 1400 times in total.
Динамика массы и энергии
Анализируется волновой перенос энергии в неоднородной цепочке взаимодействующих частиц. Изучается эволюция произвольного возмущения конечной энергии. Аналогия между переносом массы и переносом энергии используется для разработки математических инструментов, позволяющих использовать уравнения классической динамики вещества для описания динамики энергии. Эффективная масса, импульс, момент инерции и другие величины, характерные для материальных тел, вводятся для тел энергетических. Вводятся понятия носителя и фантома, где носитель – это среда, способная передавать энергию, фантом – это виртуальное материальное тело, имеющее распределение массы, пропорциональное распределению энергии в носителе. Показано, что для неоднородной цепочки фантомы удовлетворяют второму закону динамики Ньютона. Для конкретных систем выводятся определяющие уравнения для суммарной силы, действующей на фантом, в результате чего получаются замкнутые уравнения динамики. Показано, что, подбирая определенным образом параметры цепочки, возможно получить для фантома уравнение динамики в гравитационном поле. Аналогичные методы используются для изучения дисперсии энергии в системе. Скорость переноса и скорость дисперсии вводятся для анализа эволюции фантома. Показано, что в зависимости от соотношения этих скоростей, фантом может вести себя либо как волна, либо как частица.
Обсуждаются приложения энергетической динамики для описания процессов в других областях современной физики, таких как квантовая механика, электродинамика и общая теория относительности. Предлагается концепция, согласно которой материю можно рассматривать как фантом в некотором носителе, являющимся иной сущностью, нежели материя. Обсуждаются взаимосвязь подобного носителя с известными моделями физического пространства. На основе представленной концепции предлагается качественное объяснение некоторых открытых вопросов современной физики.
Dynamics of mass and energy
Wave energy transfer in an inhomogeneous chain of interacting particles is analyzed. The evolution of an arbitrary finite energy perturbation is studied. The analogy between mass transfer and energy transport is used to develop mathematical tools that allow the equations of classical matter dynamics to be used to describe energy dynamics. For energy bodies, effective mass, momentum, moment of inertia and other quantities characteristic of material bodies are used. The concepts of a carrier and a phantom are introduced, where the carrier is a medium capable of transmitting energy, a phantom is a virtual material body with a mass distribution proportional to the distribution of energy in the carrier. It is shown that phantoms for an inhomogeneous chain satisfy Newton's second law. For specific systems, constitutive equations describing the total force acting on the phantom are derived, and closed-form dynamic equations are obtained. It is shown that, by choosing the parameters of the chain in a certain way, one can derive the dynamic equation for the phantom in the gravitational field. Similar methods are used to study the dispersion of energy in a system. The transfer and dispersion rates are introduced to analyze the evolution of the phantom. It is shown that, depending on the rate ratio, a phantom can behave either as a wave or as a particle.
Applications of energy dynamics to describe processes in other areas of modern physics, such as quantum mechanics, electrodynamics, and general relativity, are discussed. A concept is proposed, according to which matter can be considered as a phantom in some carrier, which is a different entity than matter. The interrelationship between this carrier and the known models of physical space is discussed. On the basis of the concept just described, some open questions in modern physics have been qualitatively analyzed.
Маркелов Юрий Иванович
Markelov Yuri Ivanovich
Кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией эколого-климатических проблем Арктики Института промышленной экологии УрО РАН (г. Екатеринбург). Область научных интересов: мониторинг загрязнения атмосферном воздухе, моделирование распространения примеси в атмосфере, исследование современных процессов изменений климата.
Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Head of the Laboratory of Ecological and Climatic Problems of the Arctic at the Institute of Industrial Ecology, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences (Yekaterinburg). Research interests: monitoring of air pollution, modeling the spread of pollutants in the atmosphere, study of present-day climate changes.
Опыт наземного мониторинга парниковых газов в атмосфере арктических широт
Проблема понимания механизмов изменения климата в связи с происходящими процессами в Арктике имеет фундаментальный научный интерес и важна при обсуждении политических и экономических мер, направленных на смягчение последствий изменения климата. Парниковые газы – оптически активные компоненты атмосферы, которые, наряду с аэрозолями, оказывают ключевое влияние на энергетический баланс планеты, обеспечивают её парниковый эффект. Изучение процессов поступления, переноса, трансформации и удаления оптически активных атмосферных компонентов является в настоящее время одним из основных направлений исследований возмущающих климатическую систему воздействий. Ключевой инструмент для получения объективной информации об антропогенных и природных источниках эмиссий/стоков – мониторинг, получение длительных рядов наблюдений in-situ.
В докладе будут представлены результаты мониторинга парниковых газов на острове Белый (ЯНАО) с использованием измерительно-вычислительного комплекса на базе газоанализатора Picarro и метода пассивной ветровой локации атмосферы.
Experience of ground-based monitoring of greenhouse gases in the atmosphere of Arctic latitudes
The understanding the mechanisms of climate change in connection with the ongoing processes in the Arctic is the issue of fundamental scientific interest and is important when discussing political and economic measures aimed at mitigating climate changes. Greenhouse gases are optically active components of the atmosphere, which, along with aerosols, have a key impact on the energy balance of the planet and provide its greenhouse effect. The study of the processes of entry, transfer, transformation, and removal of optically active atmospheric components is currently one of the main areas of research into the impacts that disturb the climate system. A key tool for obtaining objective information on anthropogenic and natural sources of emissions/sinks is monitoring, i.e., obtaining long-term in-situ observation series.
The report presents the results of monitoring greenhouse gases on Bely Island (Yamalo-Nenets Autonomous Okrug) using a measuring and computing complex based on the Picarro gas analyzer and the method of passive wind location of the atmosphere.
Наговицын Олег Владимирович
Nagovotsin Oleg Vladimirovich
Доктор технических наук, зам. директора по научной работе Горного института – ФИЦ Кольского научного центра Российской академии наук (ГИ КНЦ РАН, г.Апатиты, Мурманская обл.). Область научных интересов: автоматизированное проектирование и планирование горных работ, горно-геологические информационные системы.
Doctor of Technical Sciences, Deputy Director for Research of the Mining Institute - FRC of the Kola Scientific Center of the Russian Academy of Sciences (GI KSC RAS, Apatity, Murmansk region). Research interests: automated design and planning of mining operations, mining and geological information systems.
Цифровые инструменты решения задач горной технологии
В основе современных методов инженерного обеспечения горных работ для решения геологических, маркшейдерских и технологических задач лежит использование трёхмерных цифровых моделей, включающих информацию о геометрических размерах объекта, пространственном положении, физико-механических, технологических и технико-экономических свойствах объектов горной технологии. Структура и состав цифровых моделей и баз данных, программные средства создания и управление ими, методы и инструменты решения прикладных задач, способы визуализации моделей и подготовки на их основе технологической документации формируют цифровую технологию работы с пространственной геотехнологической информацией.
Моделирование объектов горной технологии и технологических процессов позволяет создавать цифровые двойники горнодобывающих предприятий, с помощью которых решаются задачи проектирования и планирования горных работ, обеспечение их безопасности, управления горными работами на основе диспетчеризации горнотранспортного оборудования, контроля за перемещением персонала и состоянием воздушной среды. Это, наряду с широким использованием дистанционно управляемой и роботизированной техники создает условия для перехода к малолюдным технологиям добычи и обогащения полезных ископаемых.
Digital tools for solving mining technology problems
The modern methods of engineering support of miningoperations for solving geological, mine surveying and technological problems are based on three-dimensional digital models which provide information on the geometric dimensions of the object, spatial position, physico mechanical, technological and technical and economic properties of mining technology objects. The structure and composition of digital models and databases, software for creating and managing them, methods and tools for solving applied problems, methods for visualizing models and preparing technological documentation on their basis form a digital technology for working with spatial geotechnological information.
Modeling of mining technology objects and technological processes makes it possible to create digital twins of mining enterprises in order to solve the problems of designing and planning of mining operations, ensuring their safety, managing mining operations based on dispatching mining transport equipment, monitoring the movement of personnel and the state of the air environment. This, along with the widespread use of remotely controlled and robotic technology, creates conditions for the transition to minimally-manned technologies for extraction and processing of minerals.
Назарова Лариса Алексеевна
Nazarova Larisa Alekseyevna
Доктор физико-математических наук, заведующая отделом Института горного дела им. Н.А. Чинакала СО РАН (г. Новосибирск), специалист в области механики твердого тела и механики нефтяных пластов, автор 221 научной работы, 5 монографий и 5 объектов интеллектуальной собственности. Назарова Л.А. член Российского Национального комитета по теоретической и прикладной механике, Международного общества по механике горных пород, Программных комитетов международных симпозиумов EUROCK.
Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Head of the Department of the Institute of Mining. ON. Chinakala SB RAS (Novosibirsk), specialist in the field of solid mechanics and mechanics of oil reservoirs, author of 221 scientific works, 5 monographs and 5 objects of intellectual property. L.A. Nazarova member of the Russian National Committee for Theoretical and Applied Mechanics, the International Society for Rock Mechanics, Program Committees of the international EUROCK symposia.
Техногенная сейсмичность и эволюция полей напряжений при разработке месторождений полезных ископаемых: моделирование и эксперимент
Л.А. Назарова, Л.А. Назаров
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.
Technogenic seismicity and evolution of stress fields during the development of mineral deposits: modeling and experiment
Nazarova L.A., Nazarov L.A.
I. Hierarchical approach to the construction of geomechanical models of natural objects. A method has been proposed to develop a stepwise solution of boundary value problems based on the hierarchy of volumetric geomechanical models. Boundary conditions at the first (global level) are formulated on the basis of indirect (seismotectonic, geodesic) information about stress fields in the lithosphere. At the second (regional) and third (local) levels, this task is performed using the results of calculations made at the previous hierarchical level, which are refined according to in situ measurements of the parameters of geomechanical fields. The approach was implemented within the framework of such projects as "Central Asia and its framing", "AltaiSayan folded region" and "Tashtagol iron ore deposit". For the lastproject a detailed geomechanical model was built and applied to describe the process of evolution of the stressstrain state during its development in 1978- 2018.
II. Evolution of the stress field in the process of field development and technogenic seismicity. The statistical analysis of the characteristics of the spatial-temporal distribution of nuclei of dynamic events induced by mining made has revealed their correlation with the parameters of the stress state.. With account of mining plans and forward calculations of stress fields, the proposed approach, which was tested using the database of seismic events of the Tashtagolskoye field in 1989 2018, makes it possible to give a predictive quantitative assessment of the level of anthropogenic seismicity and spatial localization of sources of dynamic phenomena during the development of solid mineral deposits.
III. Reconstruction of the stress field of the geomechanical space of the field deposit by solving inverse problems based on tomographic data. An approach to the interpretation of mine seismic information has been substantiated. It can be used to reconstruct the stress fields in the rock mass at each stage of the field development. The approach includes: triaxial compressive testing of samples to determine the empirical dependence of the velocity of propagation of elastic waves on stresses; stratum tomography using a standard observation system and impulses from dynamic events (with energy exceeding the background level) as sounding signals; the formulation and solution of the inverse problem of determining the boundary conditions for the geomechanical model of the examined object, which uses, as the input data, the velocity field in the illuminated part of the stratum reconstructed as a result of tomography.
Laboratory tests of coal samples were carried out according to the Karman scheme, The approximation of test results made it possible to construct analytical dependences of the velocity of longitudinal waves on the axial stress and lateral pressure.
Numerical experiments carried out for a typical configuration of an underground space during conveyor mining of coal strata at the Vorkutaugol mines have shown that for the configuration of the observation system adopted at the mine facilities, an effective way to ensure the unambiguous solvability of the inverse problem, is to provide good illumination of those sections of the stratum where there is an increased spatial stress gradient.
Ярмошенко Илья Владимирович
Yarmoshenko Illia Vladimirovich
Кандидат физико-математических наук, директор Института промышленной экологии УрО РАН ( г. Екатеринбург), заведующий лабораторией урбанизированной среды. Область научных интересов: экологическая безопасности урбанизированной среды, геоэкология, радиационная безопасность, радиоэкология, радиобиология, радиационная эпидемиология. Автор и соавтор более 180 научных работ, 6 монографий.
Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Director of the Institute of Industrial Ecology of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences (Yekaterinburg), Head of
the Urbanized Environment Laboratory. Research interests: ecological safety of the urbanized environment, geoecology, radiation safety, radioecology, radiobiology, radiation
epidemiology. Author and co-author of over 180 scientific papers, 6 monographs.
Радон как фактор облучения человека
Радон – природный инертный радиоактивный газ, повсеместно распространенный в окружающей среде. В результате низкого воздухообмена содержание радона и его дочерних продуктов распада в помещениях зданий значительно выше, чем в атмосфере. В среднем объемная активность радона в жилых помещениях составляет 50 Бк/м3, однако при определенных условиях эта величины может вырасти до нескольких сотен Бк/м3. Высокий уровень объемной активности радона в воздухе может стать причиной развития рака легкого. Проблема защиты человека от облучения радоном в жилищах – междисциплинарная, изучается и решается в рамках целого спектра естественнонаучных дисциплин – радиобиологии, радиоэкологии, геоэкологии, газовой динамики, строительной физики и других наук. В лекции будут систематизированы данные об облучении человека радоном, полученные в последние годы как в ИПЭ УрО РАН, так и других научных организациях.
Radon as a factor in human exposure
Radon is a naturally occurring inert radioactive gas that is all-pervasive in the environment. As a result of low air exchange, the content of radon and its daughter products in the building premises is significantly higher than in the atmosphere. On average, the volumetric activity of radon in residential premises is 50 Bq / m3, however, under certain conditions this value can grow up to several hundred Bq / m3. A high level of radon volumetric activity in the air can cause the development of lung cancer. Protection of a person against radon exposure in dwellings is an interdisciplinary problem, which is studied and solved within the framework of a whole spectrum of natural science disciplines - radiobiology, radioecology, geoecology, gas dynamics, structural physics and other sciences. The lecture will systematize data on human exposure to radon, obtained in recent years both at the IPE UB RAS and other scientific organizations.
Захаров Валерий Николаевич
Zakharov Valery Nikolayevich
Член-корреспондент РАН, доктор технических наук, профессор, директор Института проблем комплексного освоения недр РАН, вице-президент Всемирного горного конгресса. Область научных интересов: геодинамические, газодинамические и гидродинамические процессы в техногенно изменяемых массивах горных пород, геконтроль, прогноз и управление технологическими процессами в физико-технических и физико-химических геотехнологиях. Автор (соавтор) более 200 научных публикаций.
Corresponding member of RAS, Doctor of Technical Sciences, Professor, Director of the Institute of Problems of Complex Development of Mineral Resources of RAS, Vice-President of the World Mining Congress. Research interests: geodynamic, gas-dynamic and hydrodynamic processes in technogenically changeable rock masses, geocontrol, forecasting and control of technological processes in physical-technical and physical-chemical geotechnologies. Author (co-author) of more than 200 scientific publications.
Природоподобные и конвергентные технологии комплексного освоения и сохранения недр Земли
Горнодобывающему и перерабатывающему комплексу на Земле принадлежит одно из ведущих мест как в разрушении и загрязнении всех геосфер нашей планеты, так и в накоплении на земной поверхности твёрдых отходов, количество которых составляет не менее 65-70% от общего объёма извлекаемого из литосферы вещества. При этом в недрах Земли образуется огромное количество полостей и пустот в виде отработанных шахт и карьеров, а также техногенно нарушенных массивов горных пород, что неизбежно приводит к изменению сбалансированного за предшествующие эпохи напряжённого состояния массивов, режима подземных и поверхностных вод, деформации и деградации дневной поверхности.
И, тем не менее, получение полезных ископаемых является сегодня и в обозримом будущем безальтернативной необходимостью для существования антропосферы. Поэтому, от того, как в ближней и дальней перспективе будут развиваться технологии комплексного освоения недр Земли зависит сохранение или необратимое разрушение подвижного равновесия в природной среде, сложившегося за геологическое время.
В процессе реализации ряда фундаментальных проектов, выполненных задолго до появления современного понятия «природоподобные технологии», создано и развито новое научное направление, базирующееся на идее структурной и функциональной конвергенции антагонистических компонентов природно-технических систем разработки месторождений.
Для основных геологических типов месторождений рассматриваются возможности и предлагаются практические решения по созданию и применению конвергентных горных технологий, обеспечивающих безопасность и эффективность разработки месторождений полезных ископаемых.
Nature-like and convergent technologies for complex development and conservation of the Earth's interior
The Earth’s mining and processing complex plays one of the key roles both in destruction and pollution of all geospheres of our planet, and accumulation of solid wastes on the Earth's surface, the amount of which is not less than 65-70% of the total volume of extracted from the lithosphere substance. At the same time a great number of cavities and voids are formed in the Earth interior in the form of worked out mines and open pits, as well as technogenic disturbed rock masses, which inevitably leads to a change in the stress-strain state of rock masses, regimes of underground and surface waters, deformation and degradation of the daylight surface, which were balanced during previous epochs.
However, nowadays and in the foreseeable future, extraction of commercial minerals is the noncompetitive necessity for the existence of the anthroposphere. Therefore, the preservation or irreversible destruction of the movable equilibrium in the natural environment, which has developed over geological time, depends on how the technologies for full-filled development of the Earth's bowels will be developed in the сlose-up and long perspective.
In the process of implementing a number of fundamental projects carried out long before the advent of the modern concept of "nature-like technology", a new scientific direction was created and developed based on the idea of structural and functional convergence of antagonistic components of natural and technical systems for the developments of mineral deposits.
For the main geological types of deposits, the possibilities and practical solutions to the problems of creation and application of convergent mining technologies are considered, and measures to ensure the safety and efficiency of deposit exploitation are discussed.
Марсавина Ливиу
Marsavina Liviu
Профессор кафедры прочности материалов и механики разрушения Университета Политехника Тимишоара, Румыния, член-корреспондент Румынской академии. Его основные научные интересы лежат в области механики материалов, механики разрушения и структурной целостности и долговечности применительно к различным материалам и конструкциям. Профессор Марсавина опубликовал более 100 статей в рецензируемых международных журналах и около 70 статей в материалах международных конференций. Профессор Марсавина является вице-президентом Европейского общества структурной целостности (ESIS) и сопредседателем Технического комитета 13:Образование ESIS. С 2020 года проф. Марсавина является почетным членом Итальянской группы поддержки исследований по разрушению (IGF) и стипендиатом ESIS. В 2021 году проф. Марсавина получил медаль Паоло Лаццарина от IGF. Он участвует в нескольких научных редакционных мероприятиях, являясь членом редакционного совета журналов Proceedings of Romanian Academy, Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures (Wiley), Frattura ed Integrita Strutturale (Italian Group of Fracture), International Journal of Structural Integrity (Emerald), Materials Design & Processing Communication (Wiley).
Full professor in Strength of Materials and Fracture Mechanics at University Politehnica Timisoara, Romania, Corresponding member of Romanian Academy. His main research interests are in the field of mechanics of materials, fracture mechanics and structural integrity and durability applied to different materials and structures. Prof. Marsavina has published more than 100 papers in peer – review international journals and about 70 papers in the proceedings of international conferences. Prof. Marsavina is Vice President of European Structural Integrity Society (ESIS) and Co - chairmen of Technical Committee 13:Education of ESIS. From 2020 prof. Marsavina is Honorary Member of Italian Group of Fracture (IGF) and ESIS Fellow. In 2021 prof. Marsavina received the Paolo Lazzarin medal from IGF. He is involved in several scientific editorial activities being member of the editorial board of Proceedings of Romanian Academy, Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures (Wiley), Frattura ed Integrita Strutturale (Italian Group of Fracture), International Journal of Structural Integrity (Emerald), Materials Design & Processing Communication (Wiley).
Структурная целостность компонентов, полученных методом селективного лазерного спекания (SLS)
Аддитивное производство (АМ) является частью Индустрии 4.0. В настоящее время АМ интегрировано во многие отрасли промышленности благодаря безграничным геометрическим возможностям изделий и относительному сокращению времени производства. Селективное лазерное спекание (SLS), как одна из технологий AM, использует лазерный луч для селективного скрепления частиц порошка. Очень важно знать взаимосвязь между технологическими параметрами и механическими, разрушающими и геометрическими свойствами. Для полной характеристики свойств образцов, полученных методом SLS, были проведены обширные механические испытания и испытания на излом. Кроме того, большую озабоченность вызывает вопрос, в какой степени полученные свойства относятся к материалу или к технологии, используемой для изготовления.
Structural integrity of components obtained via Selective Laser Sintering (SLS)
The additive manufacturing (AM) is part of Industry 4.0. Now the AM is integrated in many industries due to limitless geometrical possibilities of the products and to relative reduced production time. Independently, the Selective Laser Sintering (SLS), as one of the AM technologies, uses a laser beam to selectively bound the powder particles together. The relation between technological parameters and mechanical, fracture and geometrical properties is very important to be known. Extensive mechanical and fracture tests, for fully characterizing the properties of samples obtained by SLS were performed. In addition, in what extend the obtained properties belong to the material or to the technology used for fabrication represents a major concern.
Сусмел Лука
Susmel Luca
Профессор кафедры структурной целостности Шеффилдского университета (Великобритания). С 1998 года Лука сосредоточил свое внимание в основном на проблемах, связанных со статической, динамической и усталостной оценкой инженерных материалов и компонентов. Работа, проделанная в указанных областях исследований, привела к появлению более 250 научных статей, а также книги, посвященной оценке многоосной усталости (Susmel, L., Multiaxial Notch Fatigue: from nominal to local stress-strain quantities. Woodhead & CRC, Кембридж, Великобритания, ISBN: 1 84569 582 8, март 2009). Его научные работы вызвали значительный интерес со стороны международного научного сообщества, о чем свидетельствует h-индекс 33 с примерно 4,1 тыс. цитирований в целом по Scopus (h-индекс 38 с более чем 5,2 цитированиями по Google Scholar). Он является членом редакционных советов двух ведущих международных журналов в области усталости и разрушения, а именно "International Journal of Fatigue" и "Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures". Лука является главным редактором журнала "Theoretical and Applied Fracture Mechanics" (издательство Elsevier), который является ведущим журналом в области механики разрушения (импакт-фактор=4.017).
Professor of Structural Integrity of the University of Sheffield (UK). Since 1998 Luca has focussed his attention mainly on problems related to the static, dynamic and fatigue assessment of engineering materials and components. The work done in the above research areas has led to more than 250 scientific papers as well as to a book devoted to the multiaxial fatigue assessment (Susmel, L., Multiaxial Notch Fatigue: from nominal to local stress-strain quantities. Woodhead & CRC, Cambridge, UK, ISBN: 1 84569 582 8, March 2009). His scientific papers have attracted significant interest from the international scientific community, evidenced by an h-index of 33 with about 4.1k citations in total according to Scopus (h-index of 38 with more than 5.2 citations according to Google Scholar). He is a member of the Editorial Boards of the two leading international journals in the fatigue and fracture field, namely “International Journal of Fatigue” and “Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures”. Luca is the Editor-in-Chief of “Theoretical and Applied Fracture Mechanics” (published by Elsevier) which is the top journal in the fracture mechanics field (Impact Factor=4.017).
Статическая оценка аддитивно изготовленного полилактида (PLA) с надрезами
Теория критических расстояний (ТКД) - это название, которое было дано группе методик проектирования, все из которых используют параметр масштаба длины материала для последующей обработки локальных линейно-упругих полей напряжений вблизи мест зарождения трещин. Целью данного доклада является исследование того, насколько простая линейно-упругая ВЗР успешна в прогнозировании статической прочности деталей с надрезом, изготовленных из 3D-печати полилактида (PLA), при этом PLA является термопластичным алифатическим полиэстером, который производится из возобновляемых биоразлагаемых ресурсов.
Впоследствии был сформулирован передовой подход, основанный на концепции эквивалентного гомогенизированного материала и теории критических расстояний, для статической оценки простых/зазубренных объектов из полилактида (PLA) при аддитивном производстве этого полимера с различными уровнями наполнения. Основная идея заключается в том, что внутренняя сетчатая структура, возникающая в результате процесса 3D-печати, может быть смоделирована, если рассматривать материал как линейно-упругий, континуальный, однородный и изотропный, при этом влияние внутренних пустот учитывается с точки зрения изменения механических/прочностных свойств. Эта идея первоначально используется для оценки негативного влияния производственных пустот на статическую прочность простого (т.е. незазубренного) материала. Это делается путем решения этой проблемы в рамках метода Китагавы-Такахаши с помощью теории критических расстояний. Впоследствии этот подход распространяется на статическую оценку компонентов с надрезом из 3D-печати PLA, т.е. он используется для одновременного учета влияния как производственных пустот, так и макроскопических геометрических особенностей.
Точность и надежность методологии проектирования, рассмотренной в настоящем докладе, систематически проверяется на большом количестве экспериментальных данных, полученных при испытании образцов 3D-печати PLA. Высокий уровень полученной точности убедительно подтверждает мнение о том, что статическая оценка 3D-печатных материалов со сложной геометрией и изготовленных с различными уровнями наполнения может быть получена путем простой постобработки обычных линейно-упругих конечно-элементных (КЭ) твердотельных моделей, т.е. без необходимости явного моделирования пагубного влияния производственных пустот.
Static assessment of notched additively manufactured polylactide (PLA)
The Theory of Critical Distances (TCD) is the name which has been given to a group of design methodologies that all make use of a material length scale parameter to post-process the local linear-elastic stress fields in the vicinity of the crack initiation locations. The aim of the present talk is to investigate whether the simple linear-elastic TCD is successful in predicting static strength of notched components made of 3D-printed polylactide (PLA), with PLA being a thermoplastic aliphatic polyester that is produced from renewable biodegradable resources.
Subsequently, an advanced approach based on the equivalent homogenised material concept and the Theory of Critical Distances is formulated to perform static assessment of plain/notched objects of polylactide (PLA) when this polymer is additively manufactured with different infill levels. The key idea is that the internal net structure resulting from the 3D-printing process can be modelled by keeping treating the material as linear-elastic, continuum, homogenous and isotropic, with the effect of the internal voids being taken into account in terms of change in mechanical/strength properties. This idea is initially used to assess the detrimental effect of the manufacturing voids on the static strength of the plain (i.e., un-notched) material. This is done by addressing this problem in a Kitagawa-Takahashi setting via the Theory of Critical Distances. Subsequently, this approach is extended to the static assessment of notched components of 3Dprinted PLA, i.e., it is used to take into account simultaneously the effect of both manufacturing voids and macroscopic geometrical features.
The accuracy and reliability of the design methodology considered in the present talk is checked systematically against a large number of experimental data generated by testing, specimens of 3D-printed PLA. The remarkable level of accuracy being obtained strongly supports the idea that static assessment of 3D-printed materials with complex geometries and manufactured with different infill levels can be performed by simply post-processing conventional linear-elastic Finite Element (FE) solid models, i.e., without the need for modelling explicitly the detrimental effect of the manufacturing voids.
Программа мастер-классов Третьей Школы молодых ученых «Мониторинг природных и техногенных систем»
Program of master classes of the Third School of Young Scientists «Monitoring of Natural and Technogenic Systems»
22-24 ноября 2021 г. Пермь
Мубассарова Виргиния Анатольевна
Mubassarova Virginia Anatolyevna
Кандидат физико-математических наук, научный сотрудник «Института механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук» – филиала Пермского Федерального Исследовательского Центра Уральского отделения Российской академии наук.
Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Researcher of the "Institute of Continuous Media Mechanics of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences" - a branch of the Perm Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences.
Возможности технологии компьютерной рентгеновской микротомографии в науке и технике
Мастер-класс посвящен применению компьютерной рентгеновской микротомографии для решения проблем фундаментальной и прикладной науки и техники. Компьютерная рентгеновская микротомография позволяет получить трехмерную внутреннюю микроструктуру объектов в высоком разрешении.
Компактный микротомограф Skyscan 1272 (Брукер, Бельгия), размещенный на базе ИМСС УрО РАН – филиала ПФИЦ УрО РАН, оснащен микрофокусным источником рентгеновского излучения и детектором – 16-мегапиксельной широкоформатной ПЗС матрицей, и позволяет исследовать структуру объектов с субмикронным разрешением. В комплекте с микротомографом Skyscan 1272 используется 16-позиционный ченджер для автоматического сканирования объектов и ряд платформ для механических испытаний на сжатие и растяжение, а также платформы нагрева и охлаждения для исследований температурных эффектов на внутреннюю микроструктуру объектов.
Микротомография имеет широчайшую сферу применения для визуализации микроструктуры объектов, материалов и сред для целей медицины, биологии, археологии, почвоведения, минералогии, горной и нефтедобывающей промышленности, а также прикладных задач материаловедения, включая композиционные и инновационные материалы. Отдельное внимание будет уделено вопросам настройки параметров сканирования, последующей реконструкции, а также 2D и 3D анализу.
Мастер-класс ориентирован на ознакомление студентов и аспирантов ВУЗов, специалистов предприятий с одним из передовых и активно совершенствующихся методов неразрушающего контроля внутренней структуры объектов с субмикронным разрешением.
Possibilities of computer X-ray microtomography technology in science and technology
The master class is devoted to the use of computerized X-ray microtomography for solving problems of fundamental and applied science and technology. The application of Computerized X-ray microtomography allows high resolution 3D imaging of internal microstructure of objects.
A compact Skyscan 1272 microtomograph (Brooker, Belgium), located at the test complex of IMSS UB RAS, a branch of the PFIC UB RAS, is equipped with a microfocus X-ray source and a detector - a 16-megapixel wide-format CCD matrix, and provides a submicron resolution in studying the structure of objects. The Skyscan 1272 microtomograph uses a 16-position changer for automatic scanning of objects and a range of platforms for mechanical tests in compression and tension, as well as heating and cooling platforms for studying temperature effects on the internal microstructure of objects.
Microtomography has a wide range of applications for visualizing the microstructure of objects, materials and media for the purposes of medicine, biology, archeology, soil science, mineralogy, mining and oil-extracting industries, as well as applied problems of materials science, including composite and innovative materials. Special attention will be paid to the problems of adjusting the scanning parameters, subsequent reconstruction, and 2D and 3D analysis.
The master class is focused on familiarizing students, graduate students of universities, and specialists of enterprises with one of the most advanced and actively improving methods of nondestructive testing of the internal structure of objects with a submicron resolution.
Евсеев Антон Владимирович
Yevseyev Anton Vladimirovich
Кандидат технических наук, научный сотрудник лаборатории Физических процессов освоения георесурсов «Горного института Уральского отделения Российской академии наук» – филиала Пермского Федерального Исследовательского Центра Уральского отделения Российской академии наук. Область научных интересов: оценка напряженного состояния породных массивов, инструментальные методы контроля устойчивости горных выработок. Автор и соавтор более 100 научных работ. Член Международного сообщества по механике горных пород (ISRM).
Candidate of Technical Sciences, Researcher of the Laboratory of Physical Processes of Development of Georesources at the Mining Institute of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences - a branch of the Perm Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences. Research interests: assessment of the stress state of rock masses, instrumental methods for monitoring the stability of mine workings. Author and co-author of over 100 scientific papers. Member of the International Society for Rock Mechanics (ISRM).
Инструментальные методы контроля напряженно-деформированного состояния горных выработок
Одним из критериев обеспечения безопасности при отработке месторождений полезных ископаемых подземным способом является соответствие фактических деформаций несущих элементов системы разработки проектным величинам. Это требование особенно актуально при разработке месторождений водорастворимых руд, где неравномерные оседания подработанной толщи могут привести к образованию водопроводящих трещин и прорыву пресных вод в горные выработки. Регулярный мониторинг и оценка напряженно-деформированного состояния породного массива позволяет снизить риск возникновения аварийных ситуаций на горном предприятии за счёт своевременной корректировки параметров ведения работ и применения необходимых горнотехнических мер охраны.
В лекции будут представлены различные способы контроля деформационных процессов вокруг горных выработок и методики оценки напряжений в несущих элементах системы разработки. На примере рудников Верхнекамского месторождения калийных солей рассмотрен опыт организации регулярного инструментального мониторинга состояния междукамерных целиков, оставляемых для поддержания подрабатываемой толщи.
Instrumental methods for monitoring the stress-strain state of mine workings
One of the criteria for ensuring safety in the development of mineral deposits by the underground method is the compliance of the actual deformations of the bearing elements of the mining system to the design values. This requirement is especially important in the development of water-soluble ore deposits, where uneven subsidence of the underworked strata can lead to the formation of water-conducting cracks and the breakthrough of fresh water into mine workings. Regular monitoring and assessment of the stress-strain state of the rock mass allows reducing the emergency risks at the mining enterprise due to timely adjustment of the parameters of mining works and the application of the necessary mining technical protection measures.
The lecture will present various methods for controlling deformation processes around mine workings and methods for assessing stresses in the bearing elements of the mining system. The experience of organizing regular instrumental monitoring of the state of interchamber pillars left to support the underworked strata is illustrated by the example of mines at the Verkhnekamskoe potassium salt deposit.
Шулаков Денис Юрьевич
Shulakov Denis Yurievisch
Кандидат технических наук, заведующий лабораторией природной и техногенной сейсмичности «Горного института Уральского отделения Российской академии наук» – филиала Пермского Федерального Исследовательского Центра Уральского отделения Российской академии наук.
Candidate of Technical Sciences, Head of the Laboratory of Natural and Technogenic Seismicity of the Mining Institute of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, - branch of the Perm Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences.
Сейсмологический мониторинг Верхнекамского месторождения солей
На сегодняшний день сейсмологический мониторинг
является одним из наиболее эффективных инструментов, позволяющих контролировать процессы, связанные с геодинамической активностью недр – как природной, так и техногенной. Сеть сейсмических станций на территории Верхнекамского месторождения развивается с 1995 г. и на сегодняшний день представляет собой сложную иерархически организованную систему, позволяющую регистрировать широчайший спектр сейсмических событий – от тектонических землетрясений, происходящих на расстоянии в тысячи км, до чрезвычайно слабых сигналов, связанных с разрушением горных пород в окрестностях горных выработок. Это позволяет использовать данные для решения множества задач, связанных с безопасностью горных работ: плановый мониторинг на территории действующих рудников, детальные наблюдения на потенциально опасных участках, контроль аварийных зон в режиме реального времени и т.д. Для решения данных задач разработан малопотребляющий цифровой регистратор, служащий ключевым элементом мониторинговых систем как на земной поверхности, так и в горных выработках. Созданы программные комплексы, позволяющие эффективно детектировать целевые сейсмические сигналы на фоне интенсивных техногенных помех, а также определять основные параметры их источников (координаты очага и выделившуюся в нем сейсмическую энергию).
Seismological monitoring of the Verkhnekamskoe salt deposit
Today, seismological monitoring is one of the most effective tools for controlling the processes associated with the geodynamic activity of the subsoil, both natural and man-made. The network of seismic stations on the territory of the Verkhnekamskoye potash-magnesium salt deposit has been developing since 1995 and today it is a complex hierarchically organized system that allows recording the widest spectrum of seismic events - from tectonic earthquakes occurring at a distance of thousands of kilometers to extremely weak signals associated with the destruction of mountain rocks in the vicinity of mine workings. This allows the data to be used to solve a variety of tasks related to the safety of mining operations: routine monitoring in the area of operating mines, detailed observations at potentially hazardous areas, monitoring emergency zones in real time, etc. To solve these problems, a low-power digital recorder has been developed, and utilized as a key element of monitoring systems both on the earth's surface and in mine workings. Software systems have been created to provide effective recording target seismic signals against the background of intense technogenic interference, as well as to determine the main parameters of their sources (coordinates of the source and the seismic energy released in it).
