ІДЕНТИФІКАЦІЯ РИЗИКІВ ВТРАТИ СТІЙКОСТІ ГЕОТЕХНІЧНОЇ СИСТЕМИ ЗА ГЕОМЕХАНІЧНИМИ ТА ГІДРОГЕОЛОГІЧНИМИ ЧИННИКАМИ

Автор(и)

  • І. М. СЛАЩОВ Кафедра безпеки життєдіяльності, Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Ukraine
  • А. С. БЄЛІКОВ Кафедра безпеки життєдіяльності, Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Ukraine
  • О. А. СЛАЩОВА Відділ проблем розробки родовищ на великих глибинах, Інститут геотехнічної механіки ім. М. С. Полякова Національної академії наук України, Ukraine
  • А. А. КУЛЬБАЧ Кафедра безпеки життєдіяльності, Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.30838/J.BPSACEA.2312.251022.89.896

Ключові слова:

ідентифікація ризиків; стійкість виробок; геотехнічна система; моделювання; моніторинг; безпека гірничих робіт

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.

Посилання

Krukovskiy A.P. and Krukovskaya V.V. Obzor sushchestvuyushchikh metodov rascheta napryazhenno-deformirovannogo sostoyaniya i ustoychivosti massiva gornykh porod [Review of existing methods for calculating the stress-strain state and stability of a rock massif]. Geotekhnicheskaya Mekhanika [Geotechnical Mechanics]. 2020,

no. 36, pp. 178−185. (in Russian).

Krukovskaya V.V., Molchanov A.N. and Kalugina N.A. Osobennosti matematicheskogo modelirovaniya fil'tratsii metana vblizi tektonicheskikh narusheniy [Features of mathematical modeling of methane filtration near tectonic faults]. Geotekhnicheskaya Mekhanika [Geotechnical Mechanics]. 2015, no. 121, pp. 115−127. (in Russian).

Bulat A.F. et al. Kompleksirovaniye metodov otsenki geomekhanicheskikh i gazodinamicheskikh protsessov v porodnom massive dlya sistem kontrolya proizvodstvennoy sredy shakht [Evaluation methods of interconnected geomechanical and gas dynamic processes in the rock massif for the systems of working medium control in the mines]. Geotekhnicheskaya Mekhanika [Geotechnical Mechanics]. 2017, no. 134, pp. 3−21. URL: https://doi.org/10.15407/geotm2017.134.003. (in Russian).

Bulat A.F. et al. Nova fizyko-heolohichna modelʹ henezysu vuhilʹnoho metanu ta perspektyvy yiyi zastosuvannya [A new physico-geological model of coalbed methane genesis and prospects for its application]. Vuhillya Ukrayiny [Coal of Ukraine]. 2014, no. 4, pp. 29−34. (in Ukrainian).

Slashchov A. and Yalanskyi O. Substantiation of fuzzy logic algorithms for control problems of a geotechnical systems. E3S Web of Conferences. 2019, vol. 109, p. 91. URL: https://doi.org/10.1051/e3sconf/201910900091.

Slashchov I.M. et al. Forecast of potentially dangerous rock pressure manifestations in the mine roadways by using information technology and radiometric control methods. Mining of Mineral Deposits. 2019, no. 13 (4), pp. 9−17. URL: https://doi.org/10.33271/mining13.04.009.

Pavlov S.N. Sistemy iskusstvennogo intellekta : ucheb. posob. [Artificial intelligence systems : textbook allowance]. Part 1, Tomsk : El Kontent, 2011, 176 p. (in Russian).

Rudko H.I. et al. Heoinformatsiyni tekhnolohiyi v nadrokorystuvanni (na prykladi HIS K-MINE) : monohrafiya [Geoinformation technologies in subsurface management (by the example of K-MINE geoinformation system)]. Kyiv : Akadempres Publ., 2011, 335 p. (in Ukrainian).

Bulat A.F. et al. Obgruntuvannya metodiv i alhorytmiv otsinky heomekhanichnoyi bezpeky vedennya hirnychykh robit [Validation of methods and algorithms for estimating geomechanical safety of mining operations]. Geotekhnicheskaya Mekhanika [Geotechnical Mechanics]. 2017, no. 135, pp. 16−31. (in Ukrainian).

Slashchov I.N. Primeneniye informatsionnykh tekhnologiy dlya povysheniya effektivnosti i bezopasnosti gornykh rabot [The use of information technology to increase the efficiency and safety of mining operations]. Ugol' Ukrainy [Coal of Ukraine]. 2013, no. 2, pp. 40−43. (in Russian).

Slashchov A.I. et al. Iyerarkhicheskaya model' formalizatsii nechetkogo logicheskogo vyvoda dlya tsifrovykh sistem otsenki ustoychivosti gornykh vyrabotok [The hierarchical model of fuzzy logic output formalization for digital systems evaluating mine workings stability]. No. 149, Dnipro : IGTM NASU Publ., 2019, pp. 122−131. URL: https://doi.org/10.15407/geotm2019.149.122 (in Russian).

Slashchova O.А., Yalanskyi O.A. and Slashchov A.I. Control of geomechanical processes using intelligent algorithms on the basis of fuzzy logic methods. Innovative development of resource-saving technologies and sustainable use of natural ources : book of abstracns of the 3d International sc. and tech. conf. Petroșani, Romania : UNIVERSITAS Publ., 2020, pp. 126−127.

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-11-09

Номер

Розділ

Статті