Разработка методов и геоинформационных средств комплексной оценки влияния нелинейных деформационно-волновых процессов, индуцированных сейсмическими воздействиями, на геомеханическое состояние бортов карьеров и газодинамическую активность угольных шахт

Целью настоящего проекта является разработка методов и геоинформационных средств комплексной оценки влияния нелинейных деформационно-волновых процессов, индуцируемых сейсмическими воздействиями от природно-техногенных землетрясений и технологических взрывов на геомеханическое состояние бортов карьеров с учётом медленно протекающих механо-эрозионных преобразований и газодинамическую активность угольных шахт Кузбасса с учетом поршневого механизма массо-газообменных процессов ‒ на основе новых экспериментальных данных, сбора и систематизации необходимой имеющейся информации по объектам недропользования, её обработки и комплексной интерпретации, с привлечением возможностей современных геоинформационных систем Big Data. Особое внимание здесь будет уделено также условиям и ситуациям, когда источником возникновения низкоскоростной группы маятниковых волн становятся очаги природно-техногенных землетрясений (например, горно-тектонические удары или мощные технологические взрывы), а их последствием ‒ нелинейные сейсмо-деформационные, газодинамические и иные ассоциированные физические события на рудниках, угольных шахтах, в породах бортов карьеров и угольных разрезов.Для системного анализа большого объема натурной информации необходимое внимание будет уделено исследованиям и разработке специального локального геопортала, ориентированного на информационно-аналитическое обеспечение решения задач комплексной оценки геомеханического влияния на районы активного недропользования, включая важные компоненты для определения состояния окружающей среды горнодобывающих предприятий Кузбасса.По итогам выполнения настоящего проекта предполагается получить следующие основные результаты: (1). Будут обоснована методология, разработаны и опробованы методы комплексного геомеханико-газодинамического мониторинга и прогнозирования крупных динамических (до катастрофических) событий на карьерах и шахтах Кузбасса, индуцированных распространением низкоскоростных нелинейных деформационно-волновых процессов из их очаговых зон, а также с оценкой их скоростных диапазонов и амплитудно-периодных спектров; (2). Будет создана и апробирована на натурных данных распределенная интегрированная информационно-аналитическая среда, позволяющая решать широкий класс задач по анализу и управлению физическими процессами горного производства в районах с высокими техногенными нагрузками; собрана и структурирована уникальная разнородная информация, в том числе по базовым деформационным процессам, происходящим в массиве горных пород при добыче полезных ископаемых, а также организован удаленный доступ к ней на основе систем облачного сервиса;(3). В соответствии с п. (2), методами искусственного интеллекта (нейронных сетей с глубоким обучением) будут разработаны принципиально новые модели прогноза газодинамических явлений в шахтах и механо-эрозионных процессов в прибортовых зонах карьеров, коррелирующие с процессами смещения на поверхности земли и учитывающие структурную иерархию блоков по их размерам в массиве горных пород, с учетом геотектонических. При этом будет также создана прогнозная геомеханико-геоэкологическая карта, связывающая районы с наиболее интенсивными смещениями на поверхности земли, полученными средствами радарной интерферометрии, с районами отработки угольных пластов с интенсивными газодинамическими процессами.Поставленные в данном проекте задачи и их решение способны значительно расширить теоретические и прикладные возможности для принятия технологических решений по безопасной угледобыче, в первую очередь, в Кузбассе.