Разработка методов, измерительных и геоинформационных средств для построения комплексных мониторинговых систем и геомеханико-геодинамической безопасности ведения горных работ на горнодобывающих предприятиях Норильска, Кузбасса и Якутии

Горное дело и обеспечивающие стратегию его развития горные науки являют собой один из «локомотивов» научно-технического прогресса стран-лидеров мировой экономики, аккумулируя в себе передовые достижения науки и техники по широчайшему спектру дисциплин (физика, химия, математика, информатика, машино- и приборостроение, геомеханика, геология, геофизика, экология, экономика и др.). Последние десятилетия в мировой горной науке и горном деле являются периодом повышенного интереса к проблемам разработки месторождений полезных ископаемых в сложных горно-геологических, геомеханико-геодинамических и природно-климатических условиях. Развитие горных работ по освоению новых по глубине горизонтов залегания твердых полезных ископаемых нередко сопровождается ростом температуры и уровня горного давления, сопоставимого по величине с пределом прочности пород на одноосное сжатие. Это сопряжено с возникновением катастрофических событий в виде техногенных землетрясений, горных ударов, внезапных выбросов породы, угля и газа, взрывов метана, подземных пожаров и проч., наносящих большой социально-экономический ущерб. Настоящий проект относится к важному этапу реализации одной из «критических технологий» Российской Федерации: «Технология предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» (Постановление Правительства РФ от 24.12.2008 г. № 988). Как известно, результаты фундаментальных и прикладных исследований обычно закладываются в основу реализации подобного рода инновационных проектов государственной значимости. Авторы проекта при его оформлении опирались на долговременный личный опыт исследований и руководства рядом крупных интеграционных междисциплинарных проектов с участием специалистов из многих академических институтов и университетов, в т.ч. зарубежных, в области наук о Земле по комплексным проблемам безопасного недропользования. Соответствующий опыт фундаментальных и прикладных исследований и разработок, их основных результатов отражен в ряде широко известных монографических публикаций и научных статей в ведущих российских и зарубежных изданиях. Опираясь на этот научно-технологический задел, в качестве основных взаимосвязанных направлений (блоков) планируемых исследований и инновационных разработок в рамках настоящего проекта выделены: (I) Установление главных механизмов формирования и особенностей развития очаговых зон повышенной концентрации напряжений и деструкции массивов горных пород и геоматериалов, обладающих блочно-иерархической структурой, многофазностью и проявляющих свойства открытых самоорганизующихся систем, находящихся в тектоническом поле напряжений и подверженных высоким техногенным нагрузкам в процессах добычи полезных ископаемых; (II) На основе комплексного анализа и теоретического обобщения современных достижений в области нелинейной геомеханики, геофизики, облачных геоинформационных технологий и с учетом ожидаемых результатов по направлению (I) – разработка методологических основ, методов, технических и информационных средств для формирования многослойной геоинформационно-мониторинговой системы геомеханико-геодинамической и экологической безопасности стратегически важных горно-добывающих регионов Сибири. Предполагаемые к реализации проекта исследования и разработки будут обладать несомненной новизной и высоким научным уровнем, как основанные на современных достижениях и открытиях в области нелинейной геомеханики и геофизики (явление знакопеременной реакции горных пород на динамические воздействия, волны маятникового типа, эффект аномально низкого трения, зональной дезинтеграции массивов горных пород, энергетический критерий объемного разрушения твердых тел и др.), а также облачные и BIG DATA геоинформационные технологии при объединении комплексной мониторинговой системы в единую «интеллектуальную оболочку» с управляющими функциями принятия решений, которая должна быть организована на принципах обучаемости и обратной связи с контролируемыми объектами горно-добывающих предприятий по набору важнейших влияющих параметров ведения горных работ. Это будет осуществлено впервые в России. В качестве базовых объектов для проведения натурных исследований и апробации научно-методических, приборно-измерительных и геоинформационных разработок предполагаются горнодобывающие предприятия Норильска, Кузбасса и Якутии (угольные и рудные месторождения).