Диссертация: Прогноз устойчивости откосных сооружений угольных разрезов на основе объемных геолого-геофизических моделей.

Актуальность темы. 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 геологогеофизических 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. Работа является развитием и научно-практическим продолжением проекта № П234 «Диагностирование физического состояния при укреплении неустойчивых зон грунтовых оснований горнотехнических сооружений для снижения риска техногенных аварий», выполненного при поддержке ФЦП «Научные и научнопедагогические кадры инновационной России», а также НИР № 110-2015, №100- 2016, №104-2017, выполненных по заказам АО «УК «Кузбассразрезуголь» и НФ «КУЗБАСС-НИИОГР».