Distant interaction of rock mass clusters around underground opening

Abstract

Purpose. To experimentally prove the fact of distant interaction between rock clusters during the irreversible displacements of rock mass. Disintegration of the rock mass does not necessarily imply loss in underground working stability. Methods. Telltales were used to monitor rock mass around the underground development working in conditions of intensive rock pressure manifestation. Findings. This experiment has demonstrated that the boundary of the rock mass failure expands asynchronously by spatially and temporally discrete increments. Such mechanism of the rock failure zone development is the consequence of the minimum entropy production principle according to which dissipative structures can occur in open thermodynamic systems. Originality. Distant interaction of rock clusters has been experimentally detected for the first time, which is important for geomechanics because it reveals the mechanism of the rock mass self-organization. Practical implications. The most efficient special technologies have been selected and quantitatively assessed for the control of rock mass state in conditions of severe rock pressure manifestation.

Мета. Експериментально довести наявність дальньої взаємодії породних кластерів під час необоротних зрушень масиву гірських порід. Дезінтеграція масиву гірських порід не обов’язково тягне за собою втрату стійкості підземної виробки. Методика. Використовуючи глибинні репери, здійснено моніторинг масиву гірських порід навколо підземної підготовчої виробки в умовах інтенсивного прояву гірського тиску. Результати. Даний експеримент продемонстрував, що границі зруйнованого масиву розширюються асинхронно, прирощуючи зону руйнування окремими порціями у просторі й часі. Такий механізм розвитку зони зруйнованих порід є наслідком закону про мінімум виробництва ентропії, який стверджує, що у відкритих термодинамічних системах можуть виникати дисипативні структури. Наукова новизна. Дальня взаємодія породних кластерів у масиві гірських порід була експериментально зареєстрована вперше, що є важливим у галузі геомеханіки, оскільки було підтверджено механізм самоорганізації масиву гірських порід. Практична значимість. Найбільш ефективні спеціальні технології були виявлені й кількісно оцінені для управління станом масиву гірських порід в умовах інтенсивного прояву гірського тиску.

Цель. Экспериментально доказать наличие дальнего взаимодействия породных кластеров во время необратимых сдвижений массива горных пород. Дезинтеграция массива горных пород не обязательно влечет за собой потерю устойчивости подземной выработки. Методика. Используя глубинные реперы, осуществлен мониторинг массива горных пород вокруг подземной подготовительной выработки в условиях интенсивного проявления горного давления. Результаты. Данный эксперимент продемонстрировал, что границы разрушенного массива расширяются асинхронно, приращивая зону разрушения отдельными порциями в пространстве и времени. Такой механизм развития зоны разрушенных пород является следствием закона о минимуме производства энтропии, который утверждает, что в открытых термодинамических системах могут возникать диссипативные структуры. Научная новизна. Дальнее взаимодействие породных кластеров в массиве горных пород было экспериментально зарегистрировано впервые, что является важным в области геомеханики, поскольку было подтверждено механизм самоорганизации массива горных пород. Практическая значимость. Наиболее эффективные специальные технологии были выявлены и количественно оценены для управления состоянием массива горных пород в условиях интенсивного проявления горного давления.