Методика использования многокомпонентных датчиков деформаций для первичной оценки и мониторинга напряженно-деформированного состояния массива горных пород

Обеспечение безопасного состояния горных выработок на удароопасных месторождениях базируется на основе применения различных систем сейсмического мониторинга, которые в настоящее время не дают надёжного результата. Для повышения достоверности прогноза динамических проявлений горного давления предлагается использовать комплексные системы мониторинга. В настоящей статье рассмотрены основные положения методики использования многокомпонентных датчиков деформаций как части комплексной системы мониторинга деформаций, а также для первичной оценки напряженно-деформированного состояния массива горных пород. Методики включают аппаратные средства, такие как многокомпонентные датчики деформаций, автономные комплексы контроля, буровое и вспомогательное оборудование для первоначальной оценки напряженно-деформированного состояния и обустройства деформационных станций мониторинга, программное обеспечение для проведения наблюдений и обработки результатов, предварительные критерии наступления опасных состояний и методические рекомендации для проведения соответствующих работ. Пороговые значения деформаций на автономных комплексах контроля в совокупности с пороговыми данными других видов мониторинга должны заверяться локальными методами контроля и, в случае подтверждения, обуславливать необходимость проведения технических мероприятий по приведению массива в безопасное состояние. Также в статье приведены примеры некоторых результатов совместного деформационного, сейсмического и технологического мониторингов при оценке напряженно-деформированного состояния исследуемого массива.

Морозов К. В., Демёхин Д. Н., Бахтин Е. В. Методика использования многокомпонентных датчиков деформаций для первичной оценки и мониторинга напряженно-деформированного состояния массива горных пород // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2024. — № 11−1. — С. 25—38. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_111_0_25.

Морозов Константин Валентинович¹ — канд. техн. наук, заведующий лабораторией геомеханики Научного центра геомеханики и проблем горного производства, Горный университет, е-mail: morozov_kv@pers.spmi.ru, https://orcid.org/ 0000−0003−3597−756X, Scopus Author ID: 57196008021;
Демёхин Дмитрий Николаевич¹ — старший научный сотрудник лаборатории геомеханики Научного центра геомеханики и проблем горного производства, е-mail:
demyokhin_dn@pers.spmi.ru, https://orcid.org/0000−0001−7958−2290, Author ID: 56462968700;
Бахтин Евгений Валерьянович¹ — ведущий инженер лаборатории геомеханики Научного центра геомеханики и проблем горного производства, е-mail: bahtin_ev@pers. spmi.ru, Author ID: 57211915520;
¹ Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, СанктПетербург, Россия, 199106, Васильевский остров, 21 линия, д. 2, Россия.

Морозов Константин Валентинович, е-mail: morozov_kv@pers. spmi.ru.

1. Зубов В. П., Сокол Д. Г. Технологии интенсивной разработки калийных пластов длинными очистными забоями на больших глубинах: актуальные проблемы, направления совершенствования // Записки Горного института. — 2023. — Т. 264. — С. 874– 885.

2. Евсеев А. В., Васильева Е. Л. Учёт влияния места установки контрольных точек при оценке устойчивости междукамерных целиков по скорости горизонтальной конвергенции очистных камер // Горное эхо. — 2022. — № 3 (88). — С. 15–19. DOI: 10.7242/echo.2022.3.3.

3. Барях А. А., Девятков С. Ю., Денкевич Э. Т. Математическое моделирование развития процесса сдвижения при отработке калийных руд длинными очистными забоями // Записки Горного института. — 2023. — Т. 259. — С. 13–20. DOI: 10.31897/ PMI.2023.11.

4. Паньков И. Л., Аникин В. В., Бельтюков Н. Л., Евсеев А. В., Кузьминых В. С., Ломакин И. С., Морозов И. А., Токсаров В. Н., Ударцев А. А. Изучение деформирования и разрушения соляных пород для разработки методов геомеханической оценки устойчивости грузонесущих элементов камерной системы разработки калийных месторождений // Вестник Пермского федерального исследовательского центра. — 2022. — № 3. — С. 14–24. https://doi.org/10.7242/2658−705X/2022.3.2/.

5. Рассказов И. Ю. Исследования удароопасности на подземных рудниках Дальнего Востока и Забайкалья // Проблемы недропользования. — 2018. — № 3(18). — С. 128–139.

6. Li C. C., Mikula P., Simser B., Hebblewhite B., Joughin W. C. Discussions on rockburst and dynamic ground support in deep mines // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2019, vol. 11(5), pp. 1110–1118. DOI: 10.1016/j.jrmge.2019.06.001.

7. Трофимов В., Киркин А. П., Румянцев А. Е., Колганов А. В. Использование данных акустического сканирования стенок глубоких скважин для воссоздания действующего режима напряжений на полиметаллическом месторождении интрузивного генезиса // Горный журнал. — 2024. — № 1. — С. 68–74. DOI: 10.17580/ гж.2024.01.11.

8. Рассказов И. Ю., Батугин А. С., Федотова Ю. В., Потапчук М. И. Оценка предрасположенности месторождения полезных ископаемых к тектоническим горным ударам: на примере месторождения Южное // Горный журнал. — 2023. — № 1. — С. 74–78. DOI: 10.17580/gzh.2023.01.12.

9. Зацепин М. А., Господариков А. П. О некоторых подходах к численному моделированию динамического разрушения массива горных пород при ведении буровзрывных работ // Горный журнал. — 2023. — № 9. — С. 21–27. DOI: 10.17580/gzh.2023.09.03.

10. Noskov V. A., Tsirel S. V., Korchak P. A. Investigation of the impact of geodynamic risk on the financial and economic activities of mining enterprises // Rock Mechanics for Natural Resources and Infrastructure Development — Proceedings of the 14th International Congress on Rock Mechanics and Rock Engineering, ISRM 2019, 2020, pp. 330–335.

11. Адушкин В. В., Опарин В. Н. От явления знакопеременной реакции горных пород на динамические воздействия — к волнам маятникового типа в напряженных геосредах. Ч.II // ФТПРПИ. — 2013. — № 2. — C. 3–46.

12. Ямщиков В. С. Методы и средства исследования и контроля горных пород и процессов. — М.: Недра, 1982. — 296 с.

13. Морозов К. В., Демёхин Д. Н., Бахтин Е. В. Многокомпонентные датчики деформаций для оценки напряженно-деформированного состояния массива горных пород // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 6−2. — С. 80—97. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_62_0_80.

14. Беляков Н. А., Емельянов И. А. Развитие подхода к отработке результатов измерений напряженного состояния методом кольцевой разгрузки // Известия Тульского государственного университета. — 2022. — № 2. — С. 192–207. DOI: 10.46689/2218−5194−2022−2-1−192−207.

15. Протосеня А. Г., Беляков Н. А., Буслова М. А. Моделирование напряженнодеформированного состояния блочного горного массива рудных месторождений при отработке системами разработки с обрушением // Записки Горного института. — 2023. — Т. 262. — С. 619–627.

16. Morozov K., Shabarov A., Kuranov A., Belyakov N., Zuyev B., et al. Geodynamic monitoring and its maintenance using modeling by numerical and similar materials methods // E3S Web Conf. 1st International Scientific Conference «Problems in Geomechanics of Highly Compressed Rock and Rock Massifs», 2019, vol. 129, article 01012, pp. 1–12. DOI: 10.1051/e3sconf/201912901012.

17. Ulusay R., Hudson J. The complete ISRM suggested methods for rock characterization, testing and monitoring: 1974−2006. Ankara, Turkey: ISRM Turkish National Group, 2007, 628 p.

18. Daniel A. Analysis of overcoring rock stress measurements preformed using the CSIRO HI. International Progress Report IPR-04−06. Sweden, 2003, 266 p.

19. Патент РФ № 2763565 07.07.2021. Морозов К. В., Бахтин Е. В., Демёхин Д. Н., Бакуменко С. В., Яковлев Н. А. Устройство для оценки напряжённо-деформированного состояния горного массива. 2021. Бюл. № 1.

20. Ерёменко А. А., Конурин А. И., Штирц В. А., Приб В. В. Выявление зон повышенного норного давления на удароопасном железорудном месторождении // Горный журнал. — 2020. — № 1. — С. 78–81. DOI: 10.17580/gzh.2020.01.15.

21. Котиков Д. А., Шабаров А. Н., Цирель С. В. Становление связи между распределением сейсмособытий в массиве горных пород и его тектоническим строением // Горный журнал. — 2020. — № 1. — C. 28–32. DOI: 10.17580/gzh.2020.01.05.