ІДЕНТИФІКАЦІЯ РИЗИКІВ ВТРАТИ СТІЙКОСТІ ГЕОТЕХНІЧНОЇ СИСТЕМИ ЗА ГЕОМЕХАНІЧНИМИ ТА ГІДРОГЕОЛОГІЧНИМИ ЧИННИКАМИ

Анотація

Постановка проблеми. Найбільш небезпечне з гірничих технологій − це спорудження виробок підземним способом та їх підтримання в робочому стані. Виникають некеровані деформації породного масиву, раптові вивали порід, руйнування кріплення та завали виробок. Травматизм персоналу від цих факторів ризику, які безпосередньо пов’язані з геомеханічними процесами, досягає половини від загального числа постраждалих. Тому завдання ідентифікації ризиків втрати стійкості геотехнічної системи за геомеханічним чинником з урахуванням водонасичення порід (фактора, що істотно впливає на властивості міцності порід) стало актуальним і служить фундаментом для розроблення ефективних і безпечних технологій гірничих робіт. Мета роботи − обґрунтувати методи ідентифікації ризиків втрати стійкості підземних виробок за геомеханічними та гідрогеологічними чинниками в умовах гірничих виробництв. Результати. Потенційний ризик виникнення аварійної ситуації для кожного з елементів геотехнічної системи запропоновано визначати: за значеннями параметрів у поточний момент часу, а також за амплітудою відхилення та за швидкістю відхилення параметрів від точки рівноваги за попередній проміжок часу. Для прогнозу напружено-деформованого стану гірських порід вдосконалено методи реалізації геомеханічних моделей, оцінення ризиків і сценаріїв розвитку ситуацій. На базі моніторингу деформацій порід установлено ризики втрати стійкості кріплення лави внаслідок обвалення покрівлі. Для ідентифікації ризиків, що виникають через вплив фактора обводнення масиву гірських порід на їх міцність, а, відповідно, і на стійкість гірничих виробок, досліджено зразки порід. Установлено, що при обводненні ризики лінійно зростають з інтенсивністю 0,62…0,71 – для аргілітів, 0,49…0,58 – для алевролітів, 0,25…0,37 – для пісковиків у діапазоні глибин 400…800 м. Для автоматизованих систем безпеки запропоновано ці параметри обробляти методами нечіткої логіки. Наукова новизна. Подальший розвиток отримав метод ідентифікації ризиків втрати стійкості геотехнічної системи, що відрізняється: визначенням закономірностей змін показників ризиків виникнення небезпечного стану контрольованого об’єкта за статистично значущою кількістю геомеханічних і гідрогеологічних параметрів моніторингу попередніх подій або за трендами і прогнозами подальших подій, залученням моделей нечіткої логіки, які враховують відхилення параметрів кожного з елементів геотехнічної системи і швидкості зміни цих відхилень за проміжок часу. Висновок. Отримані залежності визначають вхідні умови для ідентифікації стійкості обводненого породного масиву та створення технологій підтримання гірничих виробок. Дослідження дозволили відповісти на низку раніше не вирішених питань, що пов'язані з ризиками втрати стійкості гірничих виробок, забезпечити більш високу ефективність і безпеку ведення гірничих робіт.