name: Прогноз устойчивости откосных сооружений угольных разрезов на основе объемных геолого-геофизических моделей
keyword_list: обратная задача геофизики электропрофилирование круговое сейсмическое зондирование оползнеопасное сечение объемная геолого-геофизическая модель коэффициент запаса устойчивости автоматизированный прогноз устойчивости откосов угольных разрезов
abstract: Разработка угольных месторождений открытым способом неразрывно связана с формированием откосных сооружений – бортов горных выработок и отвалов. В процессе их формирования происходит изменение параметров напряженно-деформированного состояния массива горных пород, увеличивается риск возникновения геомеханических процессов в виде осыпей, обрушений, оползней, оплывин и просадок. Анализ причин нарушения устойчивости бортов разрезов и откосов отвалов показывает, что развитие геомеханических процессов в большинстве случаев приурочено к зонам массивов, имеющим аномальные характеристики по плотности, влажности и прочности. Геомеханическое обоснование параметров откосных сооружений выполняют на основе баз данных, включающих сведения о пространственно-геометрических, инженерно-геологических и гидрогеологических условиях залегания структурных элементов геологической среды путем интерполяции скважинных данных в межскважинном пространстве, полученных прямыми методами изысканий – построением скважинных сетей, что исключает возможность своевременного выявления аномальных зон. В результате факторы, влияющие на возникновение геомеханических процессов, могут быть не выявлены или выявлены частично за счет недостаточной детализации.
  В настоящее время широкое распространение получили геофизические методы, основанные на взаимосвязи параметров состояния и свойств горных пород с параметрами разного рода физических полей, обеспечивающие необходимую детализацию. Наибольшее распространение нашли методы сейсмического и электромагнитного зондирования с земной поверхности. Классические методики электрических зондирований и профилирований используются для контроля пространственно-временных изменений свойств прибортового массива, диагностирования формирования локальных аномальных зон, прогнозирования свойств глинистых пород в этих зонах. Весьма перспективно развитие электротомографии (многоэлектродного зондирования), обеспечивающего построение двумерных геоэлектрических разрезов. Методы сейсмомониторинга с использованием различных схем измерений, методик и программных комплексов для интерпретации их результатов применяются для оценки деформаций прибортовых массивов, определения физико-механических свойств пород, степени разрушения породных массивов.
  Накоплен значительный опыт в проведении исследований прямыми и геофизическими методами на угольных разрезах, наработаны информативные базы данных, функционируют системы непрерывного геомониторинга, разработаны программные комплексы для автоматизированного прогноза процессов оползнеобразования откосов. Вместе с тем, точность прогноза устойчивости откосных сооружений угольных разрезов остается недостаточной по следующим причинам: не разработаны методы количественной интерпретации результатов геофизических зондирований, обеспечивающие построение объемных геолого-геофизических моделей (ОГГМ) бортов разрезов; не обоснованы принципы автоматизированного выбора наиболее опасного сечения в объемной постановке; не изучены особенности применения ОГГМ для прогноза устойчивости откосных сооружений естественного сложения и техногенных.
  Таким образом, актуальным является развитие методов прогноза процессов оползнеобразования откосных сооружений в объемной постановке.
  Цель работы – обоснование и разработка методики прогноза устойчивости откосных сооружений угольных разрезов на основе ОГГМ, обеспечивающей повышение точности оценки вероятности оползнеобразования для безопасного ведения горных работ и снижения затрат на предотвращение технологических аварий.
  Основная идея работы заключается в объединении в объемной цифро-вой модели баз данных маркшейдерско-геодезических измерений, инженерно-геологических изысканий, гидрогеологического мониторинга и геофизических зондирований, разработке на этой основе алгоритмов построения расчетных сечений и автоматизированного поиска наиболее оползнеопасных участков откосного сооружения. Таким образом, под ОГГМ понимают базу цифровых данных, объединяющую результаты инженерно-геологических изысканий, маркшейдерских измерений, геофизических зондирований, необходимую и достаточную для автоматизированного прогноза устойчивости откосных сооружений угольных разрезов.
  Объект исследований – прибортовые массивы горных выработок и отвалов угольных разрезов, сложенные природными песчано-глинистыми, дисперсными мягкими связными и техногенно перемещенными дисперсными рыхлыми породами.
  Предмет исследования – процессы оползнеобразования в откосных сооружениях (бортах) угольных разрезов, взаимосвязанные с неоднородностью физических свойств слагающих их горных пород.
  Основные задачи исследований: совершенствование методов обработки баз данных геофизических зондирований, разработка алгоритмов прогноза устойчивости откосных сооружений на основе объемных геолого-геофизических моделей; исследование особенностей прогноза устойчивости откосных сооружений естественного сложения; исследование особенностей прогноза устойчивости откосных сооружений техногенного сложения; разработка и реализация методики прогноза устойчивости откосных сооружений угольных разрезов на основе объемных геолого-геофизических моделей.
  Методы исследований: ретроспективный анализ методов исследований состояния и свойств прибортовых массивов и прогноза их устойчивости; метод статистических испытаний ("Монте-Карло") при обработке данных геофизических зондирований; методы формирования триангуляционной модели прибортового массива, построения вероятной поверхности скольжения, расчета устойчивости откосного сооружения векторным сложением сил; обратные геомеханические расчеты при прогнозе свойств деформированных массивов; методы разработки циклических алгоритмов обработки баз данных, геомеханических расчетов и их реализации в программных продуктах.
chairman_dissertation_council.name: Вениамин
chairman_dissertation_council.surname: Хямяляйнен
chairman_dissertation_council.patronymic: Анатольевич
chairman_dissertation_council.position: Председатель диссертационного совета
chairman_dissertation_council.degree: Доктор технических наук
chairman_dissertation_council.rank: Профессор
chairman_dissertation_council.wos_research_id: H-48292016
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 6505950169
chairman_dissertation_council.rinc_id: 68559
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Алексей
organization_supervisor.surname: Яковлев
organization_supervisor.patronymic: Николаевич
organization_supervisor.position: Ректор
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 52.13.04
rubrics.name: Маркшейдерское дело. Сдвижение горных пород и земной поверхности
oecds.code: 02.07.ZQ
oecds.name: MINING & MINERAL PROCESSING
speciality_codes.name: Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр
speciality_codes.code: 25.00.16
supervisors.fio: Простов С.М.
supervisors.scientific_degree: Доктор технических наук
supervisors.speciality_code: Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Кутепов Ю.И.
opponents.scientific_degree: Доктор технических наук
opponents.speciality_code: Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Конурин А.И.
opponents.scientific_degree: Кандидат технических наук
opponents.speciality_code: Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ФГБОУ ВО "КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Т.Ф. ГОРБАЧЕВА" КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Т.Ф. ГОРБАЧЕВА КУЗГТУ
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Т.Ф. ГОРБАЧЕВА"
protection_organization.ogrn: 1024200708069
protection_organization.supervisor_name: АЛЕКСЕЙ
protection_organization.supervisor_surname: ЯКОВЛЕВ
protection_organization.supervisor_patronymic: НИКОЛАЕВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: ФГБОУ ВО "КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Т.Ф. ГОРБАЧЕВА" КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Т.Ф. ГОРБАЧЕВА КУЗГТУ
author_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Т.Ф. ГОРБАЧЕВА"
author_organization.ogrn: 1024200708069
author_organization.supervisor_name: АЛЕКСЕЙ
author_organization.supervisor_surname: ЯКОВЛЕВ
author_organization.supervisor_patronymic: НИКОЛАЕВИЧ
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения