Geoteh. meh. 2020, 150, 176-187

https://doi.org/10.15407/geotm2020.150.176

 

ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ ГЕОМЕХАНИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НА ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ

1Булат А.Ф., 1Слащёва Е.А., 1Слащёв И.Н., 1Стаднийчук Н.Н.

1Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины

УДК 622.831.31 : 622.112.3

Язык: Украинский

Аннотация.

Статья посвящена развитию методов контроля геомеханической безопасности на горных предприятиях с целью возможности их использования для определения рисков потери устойчивости горных выработок и принятия своевременных решений по безопасности горных работ. Цель работы: обоснование и систематизация наиболее эффективных методов контроля геомеханической безопасности на горных предприятиях. Аппаратная часть автоматизированной системы контроля безопасности шахт только фиксирует параметры составных частей геотехнической системы. Однако этого недостаточно. Прежде всего, необходимы отработанные методологии интерпретации получаемой информации, включающие надежные методы контроля состояния породного массива и проявлений горного давления в горных выработках, обоснованные критерии и алгоритмы оценки рисков. Многие из этих методов используются мало по экономическим причинам, отсутствия системности и последовательности их использования. Но основным является невозможность определять необходимые параметры и риски потери устойчивости выработок в результате разнообразия, сложности, слабой прогнозируемости поведения горных пород под воздействием горных работ. Поэтому для прогнозирования предаварийных ситуаций в геотехнической системе, вызванных геомеханических факторами, предложено использовать апробированную модель теории случайных марковских процессов с дискретными состояниями и непрерывным временем на базе линейной системы дифференциальных уравнений А.М. Колмогорова. Для применения модели оценки рисков обоснованы наиболее эффективные методы прогнозирования напряженно-деформированного состояния горных пород и мониторинга горных выработок, что позволяет адекватно идентифицировать входные доминирующие параметры и повысить безопасность применения горных технологий. Определены потенциальные изменения показателей рисков, возникающие вследствие обводнения горных пород и влияющие на потерю устойчивости горных выработок. Получены зависимости, которые определяют исходные условия для идентификации устойчивости обводненного породного массива и способствуют созданию технологий поддержания горных выработок шахт. Для оценки устойчивости систем крепления или породного массива предложен метод, который отличается проведением поочередного выявления взаимосвязанных и наиболее изменяемых факторов риска путем автоматизированной статистической обработки величин изменений и максимальных темпов изменений параметров во времени. По параметрам периодических сигналов от контролируемого геомеханического объекта идентифицируются потенциальные риски возникновения аварийных ситуаций от факторов, влияющих на безопасность горных предприятий.

Ключевые слова:

методы контроля безопасности, идентификация факторов риска, устойчивость горных выработок, геомеханические процессы, безопасность горных работ.

Список  литературы

1. Ідентифікація факторів ризиків втрати стійкості гірничих виробок / Слащов І.М. та ін. Геотехнічна механіка. Дніпро : ІГТМ НАНУ, 2019. № 149. С. 209-222.

https://doi.org/10.15407/geotm2019.149.209

2. Глушко В.Т., Ямщиков В.С., Яланский А.А. Геофизический контроль в шахтах и тоннелях. М.: Недра, 1987.

3. Булат, А.Ф., Слащёв, И.Н., Слащева, Е.А. Комплексирование методов оценки геомеханических и газодинамических процессов в породном массиве для систем контроля производственной среды шахт // Геотехническая механика: межвед. сб. научю тр. / ИГТМ НАНУ. Днепр, 2017. № 134. С. 3-21.

https://doi.org/10.15407/geotm2017.134.003

4. Дердін О. Система «УТАС» – презумпція безальтернативності / Все про охорону праці. 2009, № 10. С. 2-9.

5. Колмогоров А.Н. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Наука, 1986. 534 с.

6. Турчанинов И.А., Иофис М.А., Каспарьян Э.В. Основы механики горных пород. Л.: Недра, 1989. 488 с.

7. Иконников М.Ю. и др. Математическое моделирование в задачах оценки эффективности и безопасности горных работ / Иконников М.Ю. и др. Днепропетровск: Национальный горный ун-т, 2015. 215 с.

8. Слащева Е.А. Разработка экспресс-методики прогноза устойчивости геоматериалов по изменению их электропроводящих свойств под воздействием гидрогеологических факторов // Геотехническая механика: межвед. сб. науч. тр. /  ИГТМ НАНУ. Днепропетровск, 2003. №. 42. С. 143-148.

9. Слащева Е.А., Слащев И.Н, Яланский А.А. Особенности решения геомеханических задач для условий обводненного газонасыщенного массива горных пород // Геотехническая механика: межвед. сб. науч. тр. / ИГТМ НАНУ. Днепропетровск, 2014. №. 115. С. 232-244.

10.  Slashchov I.M., Shevchenko V.G, Kurinnyi V.P., Slashchova O.A., and Yalanskyi O.A. (2019) Forecast of potentially dangerous rock pressure manifestations in the mine roadways by using information technology and radiometric control methods. MiningofMineralDeposits, no. 13(4), pp. 9-17

https://doi.org/10.33271/mining13.04.009

11. Slashchov I.M. (2019), Estimation of fracture systems parameters in rock massif by the finite element method, E3S Web of Conferences, Vol. 109.

https://doi.org/10.1051/e3sconf/201910900094

12. Слащев И.Н., Шевченко В.Г, Слащев А.И. Оптимизация информационной системы оперативного прогноза геомеханических процессов для поддержки принятия решений по безопасности шахт // Геотехническая механика: межвед. сб. науч. тр. / ИГТМ НАНУ. Днепропетровск, 2013. № 112. С. 129-144.

13. Шевченко В.Г., Слащев А.И. Информационные системы безопасности и производительности подземных горных работ. Київ: Наукова думка, 2018. 285 с.

14. Слащев И.Н. Разработка математической модели и технологии компьютерного анализа тектонически нарушенного структурно-неоднородного породного массива // Геотехническая механика: межвед. сб. науч. тр. / ИГТМ НАНУ. Днепропетровск, , 2012. № 104. С. 94-109.

15. Булат А.Ф., Слащев И.Н. Разработка компьютерных систем математического моделирования геомеханических процессов // Геотехническая механика: межвед. сб. науч. тр. /  ИГТМ НАНУ. Днепропетровск, 2012. № 99. С. 16-27.

16. Слащев, И.Н., Слащева Е.А. Исследование процесса формирования зон разрушения в породном массиве при отработке смежных выемочных участков шахт // Геотехническая механика: межвед. сб. науч. тр / ИГТМ НАНУ. Днепропетровск, 2016. № 128. С. 179-191.

https://doi.org/10.15407/geotm2018.141.216

17. Слащев А.И. Совершенствование цифровой системы прогноза напряженно-деформированного состояния породного массива // Геотехническая механика: межвед. сб. науч. тр. / ИГТМ НАНУ. Днепропетровск, 2018. № 141. С. 216-231.

https://doi.org/10.15407/geotm2018.141.216

18. Слащев И.Н. и др. Иерархическая модель формализации нечеткого логического вывода для цифровых систем оценки устойчивости горных выработок //  Геотехническая механика: межвед. сб. науч. тр. / ИГТМ НАНУ. Днепр, 2019. № 149. С. 122-131.

https://doi.org/10.15407/geotm2019.149.122

19. Слащев А.И., Яланский А.А. (2019).  Обоснование алгоритмов нечеткой логики  для задач контроля геотехнических систем. E3S Web of Conferences, Vol. 109.

https://doi.org/10.1051/e3sconf/201910900091

Об авторах:

Булат Анатолiй Федорович, академік Національної академії наук України, доктор технічних наук, професор, директор інституту, Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова Національної академії наук України (ІГТМ НАН України), Дніпро, Україна, This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Слащов Ігор Миколайович, кандидат технічних наук, старший науковий співробівтник, старший науковий співробітник відділу проблем розробки родовищ на великих глибинах, Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова Національної академії наук України (ІГТМ НАНУ), Дніпро, Україна, This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Слащова Олена Анатоліївна, кандидат технічних наук, старший науковий співробітник, старший науковий співробітник відділу проблем розробки родовищ на великих глибинах, Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова Національної академії наук Українит (ІГТМ НАН України), Дніпро, Україна, This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Стаднійчук Микола Миколайович, магістр, головний конструктор у відділі проблем шахтних енергетичних комплексів, Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова Національної академії наук України (ІГТМ НАНУ), Дніпро, Україна, This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.