Исследование и моделирование поведения породного массива при физических воздействиях, модернизация и создание способов и средств мониторинга состояния породного массива при добыче твердых полезных ископаемых в сложных горно-геологических условиях

Объектом исследования являются поведение породного массива при физических воздействиях, способы и средства мониторинга состояния породного массива при добыче твердых полезных ископаемых в сложных горно-геологических условиях. Цель работы – повышение информативности наблюдений за изменением состояния недр при разработке месторождений твердых полезных ископаемых для обеспечения эффективного и безопасного ведения горных работ в сложных горно-геологических условиях, разработка теории и методов моделирования процессов деформирования массива горных пород как активной многомасштабной среды при воздействиях природного и техногенного характера с целью предотвращения катастрофических проявлений горного давления. На отчетном этапе выполнены: 1) исследование сейсмоакустического излучения фильтрационных потоков в естественных и искусственных трещинах; 2) определение особенностей проявления электромагнитного излучения горных пород (ЭМИ) и возможности его применения для контроля напряженно-деформированного состояния массива при ведении горных работ на больших глубинах; 3) исследование влияния напряженного состояния породного массива и его локального нагружения на раскрытие естественных трещин и техногенных разрывов; 4) исследование температурных влияний при проветривании горных выработок в криолитозоне на изменения НДС и смещений их контура; 5) обоснование и постановка задач механики горных пород для аналитического и численного определения напряженно-деформированного состояния массива вокруг выработанных пространств при отработке месторождений полезных ископаемых на больших глубинах, в т.ч. при переходе от открытой к подземной отработке и с учетом температурных воздействий; 6) разработка континуальной математической модели деформирования многомасштабного массива горных пород с учетом внутренней структуры, порового материала и дилатансии; 7) развитие метода дискретных элементов, учитывающего собственные деформации частиц; 8) экспериментальное исследование влияния многократных слабых ударов на ползучесть геоматериалов; 9) создание экспериментально обоснованных способов контроля изменения напряженно-деформированного состояния массивов горных пород методами высокоточной термометрии в комплексе с регистрацией деформационного поля и микросейсмического излучения; 10) разработка алгоритмов для численного решения двух и трехмерных граничных задач теории упругости в кусочно-однородных средах; 11) обоснование структуры построения системы мониторинга и его функционирования во времени для обеспечения безопасности горных работ; 12) модернизация многоканальной измерительно-вычислительной системы для мониторинга геомеханического состояния приразломных зон и бортовых откосов на глубоких карьерах алмазоносных трубок. В результате исследования дано теоретическое и экспериментальное обоснование разрабатываемых способов мониторинга состояния породного массива, получены результаты моделирования поведения горных пород и их массивов при физических воздействиях, выполнены модернизация и создание способов наблюдения за состоянием породного массива при добыче твердых полезных ископаемых в сложных горно-геологических условиях, разработаны технические решения и экспериментальные образцы аппаратно-программных средств для реализации этих способов в горнодобывающей промышленности.