ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ПРОГНОЗУ НАПРУЖЕНОГО СТАНУ СКЛАДНОСТРУКТУРНОГО ПОРОДНОГО СЕРЕДОВИЩА НАВКОЛО ВИРОБОК ШЛЯХОМ АНАЛІЗУ ШТУЧНИХ АКУСТИЧНИХ КОЛИВАНЬ (заключний звіт) ГП-421

Abstract

Реферат Звіт про НДР: 230 с., 89 рис., 1 табл., 81 джерела, 5 додатків Метою роботи є встановлення критеріїв оцінки напруженого стану складностуруктурного породного середовища та головних параметрів амплітудно-частотної характеристики (АЧХ) акустичного сигналу, що є теоретичною основою контролю та прогнозування граничного напруженого стану масиву навколо виробок шляхом аналізу штучних акустичних коливань і є підставою для розробки методики і апаратури акустичного контролю та прогнозу катастрофічних явищ при підземному видобутку корисних копалин. Проведено запис, оцифрування та накопичення даних на шахтах «Краснолиманська» та ім. О.О. Скочинського, за тривалий час спостережень (2008-2011р.). Розроблена математична модель розповсюдження коливань у вугільному пласті з урахуванням неоднорідності акустичних властивостей, обумовлених неоднорідним напруженим станом привибійної області масиву. Аналіз отриманого аналітичного рішення дозволив встановити наявність областей в яких амплітуда коливань значно перевищує амплітуду зовнішнього навантаження. Встановлено, що області підвищених амплітуд коливань мають місце як при кінематичному, так і при силовому навантаженні. Визначені частоти при яких має місце підвищення амплітуд й ступеня такого підвищення в залежності від довжини та відносної акустичної жорсткості ділянки неоднорідності. Показано, що зміна довжини та відносної акустичної жорсткості ділянки неоднорідності призводить до зміни амплітудно-частотних коливань, що розповсюджуються в пласті. Побудована математична модель описує процес як задачу про збудження пружного середовища з початковими (можливо не кінцевими) деформаціями. Процес описується в змінних актуального (початково-деформованого) стану і (після відділення часу) зводиться до рівняння рівноваги та граничних умов, записаних за допомогою несиметричного тензору другого рангу у свою чергу вираженим через тензор початкових і поточних (додаткових) напружень. У найбільш простому вигляді задача розглядається для стрижня з кусково-постійним деформованим станом. З метою моделювання особливостей розповсюдження коливань у напруженому середовищі проведено дослідження акустичних характеристик складених стержневих систем. Встановлені особливості зміни амплітуд коливань, що виповнені кініматичним навантаженням на торці, при зміні початкового статичного навантаження. Проведений аналіз інформації, що отримана в шахтних умовах за тривалий час спостережень та по результатах лабораторних досліджень із застосуванням розроблених методик обробки сигналів.. Розпізнано ряд зон в масиві, які можна інтерпретувати як підхід до геологічного порушення, з точки зору міри неоднорідності вуглепородного масиву усередині пройдених порушень, зони можна розподілити між собою на стабільно неоднорідні, та які характеризуються наявністю широкого діапазону неоднорідностей.