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

Проект направлен на 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. На отчетном этапе обоснован способ контроля за состоянием породного массива по особенностям распространения поверхностных сейсмических волн вдоль горных выработок. Дано обоснование и разработаны способы флюидоотдачи и мониторинга фильтрационных свойств породного массива при подземной разработке месторождений твердых полезных ископаемых. Выполнены лабораторные исследования и дано обоснование способа контроля за напряженно-деформированным состоянием массива горных пород методом пассивной томографии. Установлены эмпирические регрессионные зависимости деформационно-прочностных показателей свойств для различных типов горных пород от факторов, отвечающих за условия нагружения. Созданы эффективные способы мониторинга процессов накопления и высвобождения упругой энергии при моделировании разрушения образцов горной породы. Разработаны программные приложения для обработки данных лабораторных испытаний образцов керна в условиях объемного нагружения. Получены результаты исследований электрофизической модели структурно неоднородного породного массива х с учетом вариации электромагнитных свойств слоев, частоты излучающей системы и волновых размеров неоднородностей. Разработана совместная постановка и получено численное решение задачи о гидроразрыве угольного пласта в рамках методов дискретных и конечных элементов с целью предотвращения динамических проявлений горного давления. С применением аналитических и численных методов исследовано напряженно-деформированное состояние горных пород при отработке месторождений на больших глубинах, дан прогноз перераспределения напряжений в окрестности выработанного пространства. Разработаны алгоритмы решения задач определения природных и техногенных полей напряжений угольных месторождений Кузбасса на больших глубинах с учетом последовательности ведения горных работ, обрушения налегающей толщи в выработанное пространство, восстановления горного давления в зоне подработки. Разработаны постановки типовых краевых задач горного дела о перераспределении напряжений в окрестности горных выработок для решения трехмерных задач для выработок круглой и сводчатой форм поперечных сечений. Экспериментально исследовано напряженно-деформированное состояние образцов структурно-неоднородных геоматериалов в условиях допредельной статической нагрузки с одновременным нанесением многократных слабых динамических ударов. Проведена модернизация способа контроля напряженно-деформированного состояния массивов различных горных пород на больших глубинах по их электромагнитному излучению. Разработана система мониторинга сдвижений закладочного массива на основе скважинных инклинометрических наблюдений и контроля горизонтальных деформаций по реперным станциям. Разработано программное обеспечение для автоматизации процесса измерений смещений контура скважины и статистической обработки данных для определения НДС породного массива методом параллельных скважин на месте проведения эксперимента.