Разработка методов и инструментальных средств геомеханического мониторинга породных массивов тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.07 ВАК РФ

Российская Академия наук Сибирское о тделение Институт горного дела

РГ6 од

» • • ' 5

^ ' ' На правах"рукописи

Леонтьев Аркадий Васильевич

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СРЕДСТВ ГЕОМЕХАНИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ПОРОДНЫХ МАССИВОВ

Специальность 01.02.07 -"Механика сыпучих тел, грунтов и горных пород"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Новосибирск - ] 997

Работа выполнена в Институте i орного дела Сибирского отделения Российской Академии наук

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Ревуженко А.Ф.

доктор технических наук Барях A.A.

доктор технических наук Сашурин А.Д.

Ведущая организация - Горный институт Кольского научного центра РАН. г.Апатиты

Защита состоится 1997 г. в /О часов на

заседании диссертационного совета Д 003.17.01 при Институте горного дела СО РАН (630091, г. Новосибирск, Красный проспект, 54, факс 3822 200678).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института горного дела СО РАН.

Автореферат разослан (HUVJLt/14 1997 г

Ученый секрет арь диссертационного совета докт.'1'ехн.маук, проф.

А.И.Федулов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Специфика горного производства в настоящее время состоит в том, что по мере отработки месторождений приходится осваивать все более глубокие горизонты и залежи в неблагоприятных горно-геологических условиях. Эта общемировая тенденция сопровождается ростом интенсивности негативных проявлении горного давления, что обусловливает постоянное возрастание роли надежного информационного обеспечения горных работ.

С увеличением глубины разработки месторождений коренным образом изменяются условия функционирования горного предприятия. Глубокие шахты и рудники - сложные производственные системы, которые должны быть органично "встроены" в природные условия всеми своими составными элементами.

Современный взгляд на стратегию освоения месторождений в экстремальных условиях выдвигает в число актуальных и важных как в научном. так и в практическом плане проблему мониторинга напряженно-деформированного состояния (НДС) массива горных пород. Информация о геомеханическом состоянии породного массива необходима на всех стадиях функционирования горного предприятия - начиная с этапа разведки месторождения п завершая стадией использования подземного пространства по окончании добычи. Причем, ввиду высокой ответственности принимаемых решений, информация должна быть "полной" и своевременной. Отсюда с очевидностью вытекает потребность в создании надежных, методологически обоснованных способов и совершенных технических средств контроля, диагностики и прогноза состояния и движений породных массивов как в локальных частях, так и в зоне влияния всего предприятия.

Исследования выполнялись в соответствии с плановой тематикой ИГД СО РАН: "Исследование способов управления горным давлением при разработке крутых пластов" (71056488, 1971-1975 гг.); "Развитие методов диагностики контроля и управления состоянием и свойствами горных пород" (81081325, 1985-1990 гг.); "Изучение процессов деформирования и разрушения горных пород и сыпучих материалов при статическом и динамическом нагружениях" (01860072595, 1991-1995 гг.), а также по программам ГК11Т СССР, Л11 СССР и друг их ведомств, по планам межотраслевого и международного сотрудничества: "Создать и ввести в опытную эксплуатацию типовую автоматизированную систему непрерывного контроля и прогноза состояния и поведения массивов горных пород, опасных но динамическим проявлениям, на глубоких рудниках Минцвегмета СССР" (задание 01.33 комплексной целевой научно-технической програм-

мы 0.Ц.027, Пост. ГКНТ. Госплана СССР и Президиума АН СССР Хе492/245/164 от 08.12.81г.; РАН СССР №10103-1016 от 21.06.82 r.); "Создание и внедрение эффективной н безопасной юхнолоши ведения горных работ, систем автоматизированного прогноза удароопасностн при разработке удароопасных рудных и нерудных месторождении и строительстве подземных сооружений" (Пост. Г'КН'Г СССР № 552 от 29.10.85 г., РАН СССР № 10103-2027 от 28.11.85 г.); "Разработка комплекса приборов для горной геофизики" (задание 1-16.3.7 темплана СЭВ, 1975-1985 гг.); "Создание комплекса научных геофизических приборов" (тема 09.10 темплана СЭВ, 1986-1990 гг.); "Разработка методики и техники определения напряжений в массивах горных пород с учетом развития аварий и катастроф" (задание 2.5.4. Государственной научно-технической программы № 16 "Безопасность населения и народохозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф", 19901995 гг.); "Комплексный подход к исследованию геомеханических объектов с использованием экспериментальных данных о полях напряжений и свойств нарушений" - (грант 95-05-15604а, РФФИ) и др.

Цель работы заключается в физико-техническом обосновании п разработке комплекса методов и инструментальных средств геомеханического мониторинга породных массивов, применение которых обеспечивает получение достоверной оперативной информации, необходимой для эффективного и безопасного ведения горных работ.

Идея работы состоит в том, что геомеханичеекпй мониторинг, как система методов и инструментальных средств достоверного оценивания текущего НДС породного массива и прогнозирования катастрофических проявлений горного давления, объединяет в себе три равнозначимых функциональных компонента: получение представительной выборки геофизических данных о поведении массива; оперативная обработка геофизической информации на основе современных фундаментальных результатов геомеханики и вероятностно-статистических моделей анализа данных; использование эмпирических подходов, эвристических моделей и экспертных методов при оценивании геомеханнческой обстановки на контролируемом объекте.

Задачи исследований.

1. Построение общей концепции исследования напряжении в массиве горных пород, направленной на получение качественной и достоверной информации о состояниях породного массива; развитие в рамках этой концепции теоретических и методических основ способов экспериментального контроля НДС массива в натурных условиях, учитывающих специфические свойства горных пород.

2. Разработка принципов построения, синтез функциональных и конструктивных схем аппаратуры для этих способов, обеспечивающей точность и надежность в регистрации измерительной информации, её сохранность, автоматизированную обработку и документирование экспериментальных данных.

3. Исследование напряженно-деформированного состояния угольных и рудных массивов в условиях действующих шахт и рудников; отработка в этих условиях новых способов определения напряжении, измерительных средсм) п оборудования для их реализации, а писже алгоршмов обработки и процедур интерпретации экспериментальных данных.

4. Разработка технологии геомехаппческого контроля стационарных состояний породного массива в природных объектах различного масштабного уровня, учитывающей данные инструментальных измерений.

5. Разработка принципов организации методологического и ннсгру-метального наполнении системы геомеханическою мониторинга, обеспечивающей долговременный и непрерывный контроль и диагностику напряжённо-деформированного состояния массива горных пород, а также прогноз техногенных катастроф.

Методы исследования. Применен комплекс методов, включающий: анализ н обобщение отечественного п зарубежного опыта в области геомеханического контроля; теоретические исследования, математическое моделирование, лабораторный и натурный эксперименты в процессе создания и совершенствования способов и технических средств контроля напряженно-деформированного состояния горных пород; экспериментальные "in situ" исследования напряжений в массиве: использование моделей геомеханпки и геофизики, вероятностно-статистических моделей анализа данных при разработке методологических основ геомеханического мониторинга.

Основные научные результаты, защищаемые автором.

1. При экспериментальном определении напряжений в породах осадочного происхождения необходимо учитывать их способность деформироваться во времени без увеличения нагрузок, вызванных объемными или поверхностными силами. Параметры прямой и обратной ползучести при этом могут быть определены инструментально в натурных условиях. Учет наследственных свойств осадочных пород, к примеру в случае метода разгрузки, позволяет снизить погрешности при вычислении величин напряжений на 3-13%.

2. На точность расчетной схемы п надежность метода параллельных скважин существенное влияние оказывают его геометрические параметры, к которым относятся диаметры возмущающей - D и измерительной - d скважин, а также размер межскважинной перемычки - S. Если скважины выполняются с применением стандартного алмазного инструмента, оптимальными, исходя из уровня "полезного сигнала" (проявляющиеся в процессе контроля напряжений смешения контура измерительной скважины) и интенсивности касательных напряжений на её контуре (минимизируемый параметр), являются S=( 1,5-2,5) d при соотношении D/d=2,4.

3. Мгновенные значения коэффициентов касательной и нормальной жесткости контакта между блоками горной породы связаны с амплитудой первого вступления сигнала при активном прозвучивании нарушения сплошности. При определенной схеме расположения излучателя и приёмников по разным берегам контакта эта связь не зависит от мощности и

нестабильности зондирующего сигнала: первая группа приемников должна размещаться напротив излучателя, вторая - па равном удалении как от первой группы приемников, так и от поверхности контакта. При контроле К„ и К| зондирующий сигнал должен возбуждаться в направлениях нормально и параллельно поверхности нарушения, соответственно.

4. Получение количественных, имеющих практический смысл, оценок стационарных состояний породног о массива, обеспечивается нетрадиционной технологией геомеханического контроля, в основе которой лежит численный анализ действующих в массиве полей напряжений с использованием системы взаимосвязанных объемных конечноэлементных геомеханп-ческих моделей, построенных по иерархическому принципу в соответствии с блочно-иерархическим строением реального массива так, что в моделях низшего ранга отражается напряженно-деформированное состояние массива в целом, как более крупной системы, и при формулировке граничных условии учитывается разнородная (геологическая, геофизическая, сенсмо-логнческая и т.д.) информация, адекватная масштабу модели, прямо пли косвенно характеризующая поле действующих в массиве напряжении.

5. Прогноз катастрофических проявлений горного давления, как одна из сложнейших функций мониторинга, возможен на базе развитых методов контроля и диагностики НДС породного массива, адаптируемых в реальном времени к текущей геомеханической ситуации. Основными критериями адаптации являются реальная структура геомеханического пространства и динамические свойства процессов, развивающихся в элементах данной структуры (компактах). Введенная система компактов, которая характеризуется либо статистически слабым взаимодействием между отдельными компактами, либо установленной в результате контроля и днш-ностнкп картиной взаимодействия между ними, обеспечивает достижение практически значимой точности существующих и перспективных прогнозных моделей для случайных нелинейных процессов в реальном массиве.

6. Достоверность прогностических оценок в системе мониторинга достигается за счет объединения в квазпреальпом времени и общей информационной базе двух компонентов: представительного статистического материала о поведении массива и совершенных методов его обработки на основе детерминированных геомеханических моделей, вероятностно-сга-тистпческих моделей анализа данных, моделей экспертного оценивания.

Автором защищаются принципы построения портативных геомеханических измерительно-вычислительных комплексов, обеспечивающих автоматизированный съём, хранение и обработку информации при экспериментальном определении напряжений в локальных участках массива.

Обоснованное 11. и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается комплексным характером работы, которая включает теоретические исследования с привлечением современного аппарата математической физики и экспериментальные исследования в лабораторных п натурных условиях с использованием новейших образцов метрологически обоснованной и обеспеченной средствами вычислительной те.х-

пики геофизической аппаратуры; сопоставимостью полученных теоретических и экспериментальных результатов; непротиворечивостью данных натурных определений напряжений, полученных с использованием предлагаемых и традиционных методов геоконтроля, а также с данными визуальных наблюдений за состоянием горных выработок и проявлениями горного давления в них; положительными результатами испытаний и практического применения разработанных методов и технических средств геомеханического контроля различными научными и производственными организациями в нашей стране и за рубежом.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработана общая концепция исследования напряжений в верхней части земной коры, отражающая основные принципы и подходы в получении, обработке и интерпретации измерительной информации. В соответствии с требованиями международного проекта карты мировых напряжений проанализированы обобщенные экспериментальные данные о параметрах полей напряжений в основных горнодобывающих регионах СНГ.

2. Модифицированы теоретические основы метода разгрузки керна с центральной скважиной применительно к задаче контроля напряжений в горных породах с выраженными реологическими свойствами. Разработана процедура инструментального определения параметров ползучести горных пород в натурных условиях. Определены относительная погрешность и область применения метода, а также технические требования к первичным преобразователям.

3. Предложен и теоретически обоснован принципиально новый способ определения напряжений в массиве горных пород, предусматривающий возмущение НДС вокруг измерительной скважины с первичным преобразователем путем бурения параллельно ей дополнительной скважины. Искомые напряжения устанавливают по реакции контура измерительной скважины на эти возмущения. Выявлены особенности распределения кольцевых напряжений на контуре измерительной скважины и в межскважин-ной перемычке при равномерном подпоре стенок скважины. Обоснованы оптимальные геометрические параметры метода, определены его относительная погрешность и область применения, а также технические требования к первичным преобразователям.

4. Разработаны алгоритм, методическое и аппаратурное обеспечение контроля мгновенных значений коэффициентов нормальной н касательной жесткости нарушений сплошности в массиве горных пород.

5. Разработана методика подготовки данных для построения трехмерных конечноэлементных геомеханических моделей природных объектов различного масштабного уровня; построена модель крупномасштабного геологического объекта, охватывающего юг Западной Сибири и Алтае-Саянскую горно-складчатую область. В результате численного анализа определены параметры регионального ноля напряжении для района железорудных месторождений Горном Шорни.

6. Разрабошна логическая сфуктура системы геомеханического мониторинга. основными компонентами которой являются методологическое, технологическое и системное наполнения; обоснована структурно-функциональная схема системы геомониторинга для группы месторождений Горной Шории и базовые архитектурные решения её основных компонентов.

7. Разработаны модельные компоненты методологического наполнения системы геомониторинга как системы моделей, методов, алгоритмов и процедур, обеспечивающих решение комплекса задач по своевременному обнаружению катастрофических явлений, а также по поиску и обоснованию оптимальной страте! пи управления г орным давлением.

Личный вклад автора заключается: в формулировании основных идей и разработке новых способов контроля напряженно-деформированного состояния массива горных пород; в выработке общей идеологии и принципов построения портативных геомеханических измерительно-вычислительных комплексов; в выполнении комплекса экспериментальных исследований напряжений в натурных условиях, в условиях действующих предприятий; в постановке задач и руководстве исследованиями по проблеме построения систем геомеханического мониторинга.

Практическая ценность работы заключается: в создании комплекса инструментальных способов определения величин абсолютных напряжений в массиве горных пород, особенностей их пространственного распределения в окрестности выработок, а также в нетронутом массиве, комбинированное применение которых позволяет решать обширный перечень задач по геомеханическому обоснованию технических решений при подземной добыче полезных ископаемых; в разработке общих принципов построения унифицированных геомеханпчеекпх измерительно-вычислительных комплексов, синтезе функциональных схем портативных регистраторов и конструктивных схем деформометрических первичных преобразователей, обеспечивающих автоматизированный сбор, хранение и обработку .женеримешальных данных, за сче! чего достигался возможное 1ь их сопоставления и надежного документирования; в установлении параметров регионального поля напряжении для Николаевского свинцово-нинкового месторождения на стадии его разведки и освоения, которые были использованы при утверждении государственных запасов, при обосновании стратегии разработки месторождения, а также в "Указаниях" по безопасному ведению горных работ.

Реализация результатов. Обоснованные в работе научно-технические решения, в том числе шесть созданных по результатам работы изобретений, использованы при выпуске на опытном заводе СО АН СССР образцов и опытных партий портативных геомеханпчеекпх измерительно-вычислительных комплексов. Отдельные экземпляры комплексов поставлены дли практического применения в НПО "Сибруда". ПО "Дальполнметали", ВНПИцветмет (г. Караганда). ВНППгпдроуголь (г.Новокузнецк), Прпан-гурский горно-химический комбинат (г. Краснокамеиск). Гидропроекч

(г. Москва), на рудник ГАЙ (ГАЙГСЖ). а также ряду НИИ горного профиля в ГДР, ПНР, ЧССР (по линии многостороннего сотрудничества в рамках СЭВ). Проект системы геомеханического мониторинга (альтернативный к обсуждавшимся вариантам) был выполнен по хозяйственному договору с Таштагольским рудоуправлением и получил положительное заключение заказчика.

Научные и практические результаты работы нашли отражение в учебных и лабораторных пособиях, применяемых при подготовке специалистов в области контроля физических процессов горного производства в Московском государственном горном университете.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на Всесоюзных семинарах "Измерение напряжений в массиве горных пород" (Новосибирск, 1967, 1969, 1971, 1973, 1975, 1977, 1979, 1984, 1987), Всесоюзном совещании по механике горных пород и горному давлению (Новосибирск, 1968), Всесоюзной конференции по механике горных пород (Новосибирск, 1971, Фрунзе, 1989), 11-й Пленарной научной сессии международного Бюро по механике горных пород (Новосибирск, 1989), Всесоюзном семинаре "Проблемы горного давления на больших глубинах при ведении подземных и открытых работ" (Кривой Рог, 1990), 10-й Международной конференции по механике горных пород (Москва, 1993), Всероссийской конференции "Управление напряженно-деформированным состоянием массива горных пород при открытой и подземной разработке месторождений полезных ископаемых" (Екатеринбург, 1994, 1996). Международной научной конференции "Современные проблемы механики горных пород" (Алма-Ата, 1997).

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 33 научные работы, в том числе 7 авторских свидетельств на изобретения.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, восьми глав и заключения. изложенных на 366 страницах машинописного текста, содержит 97 рисунков, 21 таблицу, приложение и список литературы из 254 наименований.

Автор выражает искреннюю благодарность всем членам творческого коллектива выдающихся отечественных ученых и специалистов, создавших и долгие годы осуществляющих научное руководство деятельностью Всесоюзного (ныне Всероссийского) семинара по измерению напряжений в массиве горных пород, внимание, советы и консультации которых, предопределили направления исследований, а также своим коллегам по лаборатории измерительной техники Института горного дела СО РАН за поддержку и практическую помощь в процессе выполнения работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Объективная необходимость в устранении разрыва между потребностями практики крупномасштабного горного производства и научным

осмыслением процессов. происходящих в массиве при добыче полезных ископаемых, привела к появлению новой научной дисциплнны-эксперп-ментальной "in situ" геомеханики. Большую роль в организации и методическом обеспечении исследований в области изучения напряжений в массиве сыграли Научный совет по проблеме горного давления и Всесоюзный семинар по измерению напряжений в массиве горных порол, созданные в Сибирском отделении АН СССР Т.Ф.Горбачевым в 60-х годах. У истоков проблемы стояли М.В.Гзовский, П.Н.Кропоткин, Г.Н.Кузнецов, М.В.Кур-леня. И.А.Турчанинов, Н.И.Шемякин. На разных стадиях в её обсуждении активное участие принимали Ж.С.Ержанов, Ю.Н.Работнов. С.А.Хрпстиа-нович.

Разработке методов и инструментальных средств контроля напря-жённо-деформнрованного состояния массива горных пород, а также широкомасштабным натурным исследованиям НДС горных пород, посвятили свои работы 11.Т. Айтматов, В.К.Аксенов, М.С.Анциферов, В.И.Ахматов, В.Д.Барышников, С.А. Батугнн, В.М. Барковскнй, A.A. Барях, В.И. Борш-Компаниец, Н.П. Влох, Б.В.Власенко, В.'Г.Глушко, Г.И.Грицко, П.В. Егоров. В.В.Иванов, В.Ю. Изаксон, Г.А.Катков, A.A. Козырев, C.B. Кузнецов, Г.И.Кулаков, В.С.Куксенко, М.В. Курленя, В.А.Мансуров. Г.А. Марков, Н.Р.Надирашвили. В.Н.Опарин. В.И. Панин, U.M. Петухов, С.Н.Попов,

A.Д.Рубан, Я.И.Рудаев. А.И. Савпч. А.Д. Сашурнн. О.И.Силаева,

B.А.Смирнов. Г.А.Соболев, В.Я.Степанов, Н.А.Турчанинов, Д.И.Фролов, Е.И. Шемякин. В.Л .Шкуратнпк, B.C. Ямщиков и многие др.

Породный массив постоянно находится в движении, так как непрерывно получает и диссипирует механическую энергию. При добыче полезных ископаемых число факторов силового воздействия на отрабатываемый массив и нарушающих его равновесное состояние существенно увеличивается. В стационарном состоянии движения породного массива устойчивы; приток механической энергии не превышает ее расхода в результате самоорганизации массива. Во всех других случаях развиваются переходные процессы из одного стационарного состояния в другое. В естественных условиях эти движения могут носить катастрофический характер и проявляться в виде внезапных обрушений, горных ударов, техногенных землетрясений и т.п. Обмен энергией между структурными элементами породного массива составляет главную его специфическую особенность как объекта геомеханики и как объекта контроля.

Соответственно стадиям движения породного массива развиваются методы и инструментальные средства геомеханнческого мониторинга. Основными предпосылками для решения поставленных в работе задач по этой проблеме являются отдельные результаты теоретических и экспериментальных исследований, полученные в разные годы в ИГД СО РАН, ИПКОНе и ОПФЗ РАН. в ГО И КНЦ РАН, ИГД и ГИ УрО РАН, MI ТУ, ЛГГУ. МГГРА. ИГТМ АН Украины. МГМ АН РГрузии. ИГД HAH PK.

ИФиМГП HAH КиргР, во ВНИМИ, НИГРИ, ВостНИГРИ, ИГД им. А.Л.Скочииского, в Гидропроекте и других организациях.

В главе 1 дается общая характеристика проблемы геомеханического мониторинга, под которым подразумевается комплекс методов и средств, обеспечивающих получение оперативной информации о НДС массива горных пород, применяемых с целью повышения эффективности и безопасности работ при эксплуатации размещенных в геомеханическом пространстве (ГП) производственных объектов. Пространство, за которым осуществляется геомеханический мониторинг предложено называть управляемым геомеханическим пространством (УГП).

Основными составляющими геомеханического мониторинга определены:

- контроль - выявление участков УГП, в которых значения параметров НДС приближаются к предельно допустимым, и обоснование мер по нормализации этих значений:

- диагностика - исследование внутренних механизмов и закономерностей поведения УГП, обусловливающих его текущее НДС;

- прогноз - определение вероятных тенденций в эволюции геомеханической обстановки.

В стратегическом отношении геомониторинг должен обеспечивать решение таких задач как: получение достоверных оперативных сведений о механической устойчивости наблюдаемых объектов; оценивание возможных последствий техногенных и природных воздействий на УГП: обоснование планов проведения профилактических мероприятий по предотвращению опасных проявлений горного давления; накопление фактического материала и совершенствование научных представлений о проблемах мониторинга геомеханических процессов.

В настоящее время при все возрастающей глубине горных работ и, как следствие, повсеместном ухудшении условий разработки месторождений, росте интенсивности динамических проявлений горного давления и обострении экологических проблем - с одной стороны; при ужесточении требований к качеству добываемого сырья и необходимости, как минимум, сохранения темпов и объемов добычи - с другой стороны, геомеханический мониторинг становится объективно необходимым элементом горной технологии, обеспечивающим её качественно новый уровень.

Из анализа современных представлений о НДС верхней части земной коры и существующих методов его контроля следует,что ключевая роль принадлежит натурным инструментальным способам определения напряжений. Актуальной остается проблема создания новых способов, а также совершенствования существующих, главным образом, за счет учета в их теоретических основах реальных свойств горных пород, повышения достоверности измерительной информации за счет автоматизации процессов сбора, обработки, документирования и представления экспериментальных данных. Неосуществимость этих мер приводит, в конечном счете, к потере качества получаемой в результате контроля информации и обусловливает

существенным разрыв между потенциальными возможностями методов геомеханическою контроля и реально достигнутой на сегодняшним день эффективностью их использования на горных предприятиях.

Программу развития геомониторинга, фактически, сформулировал академик М.А. Садовский с коллегами, который главными направлениями в геомеханике определил следующие:

- "систематическое изучение самоорганизации природной среды, ее структуры и режимов деформирования;

- разработку статистических моделей структурных сред, чтобы можно было исследовать во времени реакцию системы на возмущение, ее кинетические характеристики и т.д.;

- исследование самого структурного элемента - накопление в нем упругой энергии, релаксацию напряжений, условия локального разрушения в процессе деформирования среды, в которой структурный элемент находится и с которой постоянно обменивается энергией".

Решение перечисленных задач требует мощного методологического и технического оснащения и приводит к необходимости создания систем геомеханического мониторинга, по сложности адекватных поставленной проблеме изучения процессов движения породных массивов.

В главе 2 сформулированы основные положения концепции исследования полей напряжений в горных породах, в которой отражено, что непременным условием процесса является учет реального иерархического строения, дискретности, неоднородности и анизотропности массива. В силу этих особенностей породного массива поля напряжений в нём существенно неоднородны и анизотропны. Поскольку в земной коре существуют структурные элементы различных масштабных уровней и порядков, необходимо различать разномасштабные поля напряжений, параметры которых могут существенно изменяться под воздействием техногенных и природных факторов. Количественная оценка напряженного состояния массива горных пород должна быть увязана с конкретными практическими задачами, в зависимости от которых следует выбирать масштаб исследуемых полей напряжений и их наиболее информативные параметры.

Отмечено, что в горном деле наиболее значимыми являются исследования напряженного состояния массива в окрестности выработок, стволов, очистного пространства - при решении задач устойчивости конструкций и оптимизации их размеров; в пределах геомеханического пространства - при решении задач очередности и регламента горных работ, а также задач по охране наземных сооружений; в пределах зоны геодинамического опорного давления - при решении стратегических задач по отработке месторождения, а также вопросов предотвращения аварий и катастроф.

В соответствии с требованиями международного проекта карты мировых напряжений составлен обзорный материал по результатам экспериментального определения напряжений в основных горнодобывающих регионах СНГ. Общий анализ собранных сведений возможен лишь на качественном уровне, поскольку при получении экспериментальных данных ис-

пользованы различные, порой несовершенные, способы и средства контроля. 1'ем не менее можно отметить, что, большая часть экспериментальных данных в системе координат г,к = стп/о1 (рис.1) соответствует

общемировом статистике. Они в полной мере подтверждают, гак называемую, геодпнамическую модель напряженного состояния верхних слоев земной коры, которая отражает факт практически повсеместного присутствия в верхних слоях земной коры аномально высоких горизонтальных напряжений, превышающих гравитационные.

Установлено, что в приповерхностных частях земной коры (при 7.<500 м) величина к= ап/стх , где пп - среднее горизонтальное, а ау - вертикальное напряжение, изменяется ,в широких пределах от 0 до 4.5. При этом на глубинах до 2000 м. как правило, с^ст,. Многообразие картины распределения напряжений в отдельных регионах подтверждают также сведения о виде наблюдаемых напряженных состояний - коэффициент Лоде и Падал но экспериментальным данным установлен в пределах ог - 0,99 до 0.79 (рис.2). Из анализа экспериментального материала натурных измере -

:.■ К

Рис. 2. К оценке вида напряжёт/ого соетояш/я Рис. I. К оценке резу льтатов определения напряжений массива в основных горнодобывающих регионах СНГ на территории СНГ »" коэффициенту Лоде и Нидаи

нии можно заключить, что существующие методы исследования НДС горных пород порознь не могут дать полную информацию, требуемую для решения задач, связанных с обеспечением безопасных и эффективных процессов добычи полезных ископаемых. Для получения достоверных сведений и построения адаптивных математических моделей состояния породного массива необходимо комплексное использование разных методов при сочетании разномасштабных исследований, позволяющих изучать качес-

твенные и количественные локальные и общие особенности полей естественных напряжений.

Глава 3 посвящена развитию метода разгрузки керна с центральной скважиной для определения напряжений в породах осадочного происхождения, обладающих свойством выраженной наследственности.

Учет реологических свойств пород произведён в рамках линейной на-следствености. Согласно принципу Вольтерра, в упругом решении задачи произведена замена упругих констант интегральными операторами (1) и учтено истинное время разгрузки которое предложено определять по (2):

4

Е, = Е /

.1-4,

(1)

Е(\-а0) 2 а&

=-[[-(\-2 у)Е,/Е\ Е,(1.)

I',(/.) (И --е) + е- -к

р/. + г;'-"" (2)

где а=с1/2 - радиус измерительной скважины, V- упругие константы,Е и V - временные функции, 60 - параметры обратной ползучести, ли,, АН, -радиальные перемещения ползучести за промежуток времени х в двух взаимно перпендикулярных направлениях 0=0/ п 0=0+л/2, коэффициенты с и И вычисляются по экспериментальным данным.

В горных породах типа угля, соли закрепление (приклейка) тензоме-трических датчиков на поверхности скважины проблематично. В этом случае приходится идти на упрощение измерительной схемы метода и для определения напряжении использовать данные о радиальных перемещениях контура скважины. Их связь с действующими в массиве напряжениями в условиях ползучести горных пород имеет вид:

Ц(11 = +Л)-2(1-Л)сох2в]

4

1 - а*

(3)

где Я = аг/а\, 01>аг - отношение компонент напряжений, действующих в плоскости измерения радиальных перемещений. Из уравнения (3) следует,

что для определения о\,сц и # необходимо найти перемещения, по крайней мере, по трем произвольным направлениям 0. Пусть 0=0, д=в+л/2, 0=0+ +л/4, где 0/ - угол между направлением действия одного из главных напряжений и направлением, по которому измерено перемещение II (II / - перемещение двух точек поперечного контура скважин, лежащих на одном диаметре - 2а). Тогда искомые напряжения определятся по формулам:

=

Е(и, +иг)

о1 ,

4 а( 1 + к) 1+ Л"-

1 - а„

а г = Я

(4)

+

где

А =

-(■', i + 2(l\ +(/, ч»х20

-f.'. ,' + 2,7/, +{/. irav20 Я — -—f--—~-—f-—- ()

и направление их действия

1, (.'.

По мере удаления вглубь массива распределение напряжении отвечает условиям плоской деформации. В этом случае для вычисления напряжений следует пользоваться следующим соотношением:

Ь [Г,

/сох 201 _____

.__4^

-.о !-,,.

(5 -4r J -f I - 2г с'л/зГ— I - а„ г ' U ' (7)

L J 1 - гг..

CT; = л ст 1.

Параметры обратной ползучести могут быть установлены по данным о радиальных перемещениях поперечного контура скважины, проявляющихся после разгрузки. Заметим, что методика определения параметров обратной ползучести справедлива в том случае, когда время, затраченное на выбуривание разгружаемого керна, несущественно, ю еоь при l,:t,e«i<j. В каждый отдельный момент времени изменения диаметра скважины определяются зависимостью (3). Производя с помощью деформометра измерения перемещений стенок скважины по направлению одного из диаметров в различные моменты времени, параметр а„ обратной ползучести можно определить из соотношения:

......-/.:-"■ ii'.H'K) (8s

С--С" 'и{,,у и{,пУ

При известном а„ выражение для вычисления параметра Sn получено из отношения if(i„) к U(i,):

.....

Из анализа влияния обратной ползучести на величину определяемых напряжений установлено, что если процесс разгрузки длится более часа, то непринятие во внимание упругого последействия приводит к получению напряжений, отличающихся в отдельных случаях, в большую сторону от фактически действующих в угольном массиве на 11-13%, в алевролите - на 11-12%, в аргиллите - на 7-9% и в песчанике - на 3-4% (табл. 1).

В работе выполнен анализ метрологических и технических возможностей метода. Относительная погрешность метода при определении величины напряжений составляет 12-20%. Абсолютная погрешность при определении направления действия определяемых напряжений равна 1°. Уровень напряжений, контролируемый методом разгрузки, в породах осадоч-

ного происхождения может достигать 6,0-г79,0(МПа), а в крепких горных породах 7,0+90,0(МПа).

Установлен порог чувствительности и рабочий диапазон первичных преобразователей, предусмотренных в методе разгрузки. Первый параметр при регистрации радиальных перемещений, как изменений диаметра скважины, определен на уровне 0,7-1,0мкм; при регистрации тангенциальных перемещений на уровне 0,2-0,Змкм. Второй параметр имеет значения 0,2 и 0,07мм, соответственно.

Таблица 1

Относительная погрешность метода при определении напряжений в осадочных породах (/7, %)''

Горная порода Время (мин) с момента начала разгрузки

1 з 5 10 15 30 60

Плоско-напряженное состояние массива

Мслкозернн- 1.4 1.9 2,2 2,7 3,1 3,8 4,7

стыи песчаник 1.5 1,9 2,2 2,6 2.9 3,5 4,2

Алевролит 4,2 5,9 7,0 8,7 9,9 12,4 15,5

3,5 4,9 5,7 7,0 7,9 9,8 12,0

Алсврнтистып 6.6 9,4 10,0 13,8 15,7 19,6 25,4

аргиллит 2,8 3,8 4.4 5.4 6.0 7,3 8,9

Уголь 7,6 9,8 11,0 12,9 14.2 16,7 19,6

7,6 8.7 9.3 10.2 10.7 11,6 12,7

Плоско-деформированное состояние массива

Мелкозерни- 1,2 1,6 1,9 2,3 2,5 3,1 4,0

стый песчаник 1.2 1,6 1,8 2.2 2.4 3,0 3,5

Алевролит 3.5 4,9 5,9 7,3 8,4 10,5 13,1

3.0 4,1 4,8 5.9 6.6 8,1 10,2

Алеврптистын 5.6 7,9 9,4 11,5 13,2 16,5 20,7

аргиллит 2.4 2,8 3.3 4.0 4.5 5,5 6,7

Уголь 6,5 8,2 9,3 11,2 12,0 14,1 16,6

6.5 7,5 7,8 8,6 9.1 9,8 10.7

*'Вер.\ний ряд цифр получек с учсто)! параметров прямой, нижний- обратной ползучести.

Радиальные перемещения контура скважины, обусловленные разгрузкой, обладают тем свойством, что их сумма по взаимно перпендикулярным направлениям в любой момент времени - величина постоянная. Это свойство рекомендуется использовать при контроле качества опытных данных.

В главе 4 рассмотрены теоретические и методологические основы двух новых методов контроля НДС породных массивов.

Способ определения абсолютных напряжений в упругом изотропном массиве без выделения керна был предложен автором в 1971 году и получил название метода параллельных скважин. Сущность его состоит в следующем (рис.3). Из горной выработки на определенную глубину проводится измерительная скважина радиуса /0. В ней устанавливается первичный преобразователь для замера перемещений контура скважины. После снятия начальных показании прибора на расстоянии / параллельно изме-

рительнои проводится скважина радиуса В результате этого

поле напряжении вокруг измерительной скважины изменяется, что вызывает деформации её контура и изменения в показаниях первичного преобразователя. Значения и

ориентировка компонент напряже-» » »

ний (¿7л,йгг,гдг) определяются расчётным путем.

Задача о напряженном состоянии такого массива сводится к плоской задаче теории упругости для бесконечной области с двумя произвольно расположенными круговыми

Пероичнмй преобразователь'

измерительная скыяжинз -

' К ..i

- ваг перебура

~ параллельная (воэнувагаая) скважина - R

Горная выработка

Рис. 3. Схема операций при определении напряжений методом паралльных скважин

Се^

отверстиями различного диаметра, когда на бесконечности действуют напряжения <jv, <т,, г.„ .

Точного аналитического решения задачи в означенной постановке не существует.

Приближенная расчетная схема обладает наименьшими погрешностями, если удается реализовать геометрию эксперимента с 4<Rn ^ <10, что

невозможно обеспечить с применением стандартного бурового инструмента. Сравнение перемещений, вычисленных по приближенной н точной (на основе численного решения задачи) расчетным схемам, показывает, что их несоответствие может достигать 45,3% (табл.2). Поэтому расчетный аппарат метода параллельных скважин предложено строить па основе численного решения краевой задачи.

На выбор геометрических параметров, помимо соображений точности при обработке экспериментальных данных, влияют два обстоятельства полярного свойства. С одной стороны, межскважинная перемычка должна быть "тонкой", чтобы возмущающий ("полезный") сигнал от большой скважины уверенно регистрировался. С другой стороны, из-за концентрации напряжений в перемычке, она должна быть "толстой" (прочной).

Модельные эксперименты (МЮ) в целях получения сопоставимых результатов выполнены для породы с осредненными значениями упругих констант при трёх видах напряженного состояния массива (см.табл.2). Кроме того моделировалась ситуация, когда в качестве регистрирующего прибора "мягкого типа" предполагался прессиометр (идея С.Н.Попова), использование коюрош имитировалось равномерным подпором стенок измерительной скважины с разной интенсивностью.

По результатам моделирования оптимальными, исходя из уровня "полезного" сигнала и с точки зрения умеренной концентрации напряже-

ний на контуре измерительной скважины, установлены следующие геометрические параметры метода: 50=4 и Л Д() =2,434 (0 скважин 46 и 112 мм).

В отдельных случаях использование прессиометра даёт положительный эффект снижения уровня концентрации напряжений в межскважиннои перемычке. Однако чем более неравнокомпонентно поле действующих напряжений, тем выше опасность получить от подпора опасную концентрацию растягивающих напряжений на контуре измерительной скважины.

Таблица 2

К оценке погрешности приближенной расчетной схемы метода параллельных

скважин

в Радиальные перемещения контура измерительной скважины в разных направлениях и при разных видах напряженного состояния массива

ау = 1; <7 у =0,33(7, а у = 1; о*л = 0 * * (7 у — 0; а х = 1

1 2 3 I 2 3 1 2 3

0 -0,661 0,458 24,9 1,243 1,319 5,7 -1,764 -1,446 21,9

л/8 -0,662 0,604 7.1 1,153 1,204 3.8 -1,487 -1.193 20.3

л/4 -0,631 0,788 19,2 0,910 0,966 4,2 -0,847 -0,747 6,9

Зл/8 -0,521 0,815 36,0 0,531 0,632 7,6 -0,209 -0,270 4,2

л/2 -0,292 0,662 45,3 0,227 0,255 2,1 0,198 0,116 5,6

5л/8 -0,006 0,323 38,8 -0,112 -0,124 0,9 0,355 0,387 2,2

Зл/4 -0,278 -0,054 27,4 -0,395 -0,454 4,4 0,355 0,569 14,7

7 л/8 -0,485 -0,338 18,0 -0,586 -0,675 6,7 0,304 0,669 25,2

л -0,561 -0,433 15,7 -0,653 -0,750 7.3 0,279 0,703 29,3

Гд = 18; = 56; = 110; / - V - по приближенной расчетной схеме; 2 - V" - на основе численного моделирования; 3 - - относительная погрешность.

При использовании метода параллельных скважин в ситуациях одноосного нагружения массива, рекомендуется ось центров скважин располагать по оси действующей нагрузки и использовать при этом регистрирующий прибор "мягкого типа".

Определено, что: уровень напряжений, контролируемых методом параллельных скважин, достигает в осадочных породах 6,0^-73,0 (МПа), а в крепких горных породах 7,0^-90,0 (МПа); порог чувствительности и рабочий диапазон первичных преобразователей составляют 0,7 мкм и 0,2 мм,

соответственно; суммарная относительная погрешность метода при определении величин напряжении достигает 7-15%, а их ориентации - 5%.

Второй способ контроля НДС массива разработан для определения величин касательной (А';) и нормальной (К^) жесткости контакта между

блоками горных пород, играющих важную роль при математическом моделировании процесса деформирования массива с блочной структурой.

Идея подхода состояла в том, чтобы в сигнале, прошедшем через контакт, выделить параметры, по которым можно определить его физические свойства. В результате рассмотрения задач о моделировании касательного и нормального взаимодействий контакта, разделяющего два блока, на одном из которых расположен источник сигналов, на другом приемники (рис.4), была получена бесконечная система одномерных волновых уравнений, решение которой проводилось численно, с использованием схемы "крест" и метода минимизации численной дисперсии.

Для расчетов были выбраны одинаковые свойства верхней и нижней подобластей, а также следующие значения параметров:

ур = I; К = 0,5 / 2//, = Нг = 20/40; /С) = .чЬио!: со = 2л/"; / = 20.

Расчеты показали, что величины К п К не влияют на вертикальные

и горизонтальные ускорения, соответственно. На теоретических акселерограммах анализировались первые вступления сигналов, т.к. в дальнейшем при физическом моделировании предполагалось, что исследуемая область будет иметь конечные размеры и необходимо будет избегать отраженных от боковых границ сигналов. В частности установлено, что с увеличением касательной жесткости контакта амплитуда первого вступления растет,

Н,

Н2

Рис. 4. Схема расположения ил\ чатетя и приёмников при исследовании < чойста контакта

х=Н,

Рис. 5 Зависимость амплитуды первого вступления поперечной полны от абсциссы точки наблюдения при ратип значениях К,

причем при ЛТ(=0,1 прямо пропорционально, а при /^>0,5 дальнейший рост ЛГ( не оказывает существенного влияния на характеристики акселерограмм. Причина здесь, по-видимому, в том, что свойства контакта перестают влиять на поведение материала окружающей среды. С удалением от оси л-=0 такая явная зависимость амплитуды от К: исчезает (рис. 5).

Её особенностью является наличие узловой точки л- = Н?, где значе-

а) б)

Рис. 6 Зависимости акустических параметров Ч', (а) и Ч'„ (о) от касате 7ыюй и нормальной жёсткости

контакта, соответственно

ния и(х) для всех К практически одинаковы. Поэтому можно ввести функцию ) = и(Н2)Ш( 0), которая не зависит от абсолютных значений сигналов и в достаточно широком диапазоне значений К однозначно

связывает параметры сигнала, прошедшего через контакт, с величиной касательной жесткости (рис. 6а).

Характер изменения амплитуды первого вступления в зависимости от К при касательном взаимодействии аналогичен, хотя и менее ярко выражен (рис. 66). Функции, представленные на рис.6, показывают принципиальную возможность по данным акустического прозвучивания определит!, значения К, и Кп в натурных условиях.

Теоретические результаты подтверждены в серии опытов по физическому моделированию процесса взаимодействия двух блоков, осуществленные на специально созданном для этого лабораторном стенде.

В главе 5 рассмотрены принципы построения геомеханических измерительно-вычислительных комплексов (ИВК). При совместном рассмотрении блок-схем наиболее распространенных в экспериментальной геомеханике ИВК, а также функциональных назначений отдельных, входящих в их состав технических устройств, отмечено, что:

- в технологии контроля НДС массива различными способами могут быть выделены одноименные операции, а в структуре технических средств - однотипные устройства для их осуществления;

- унификация однотипных технических устройств открывает возможность применения блочпо-модульного принципа при построении геомеханических ИВК.

При этом выделено пять групп технических средств, обеспечивающих основные технологические операции в процессе контроля НДС: первичные преобразователи геофизических параметров, средства регистрации и хранения измерительной информации (регистраторы), средства обработки и документирования экспериментальных данных (ПК), сервисное оборудование и инструмент, буровое оборудование и инструмент.

При построении измерительных устройств в составе ИВК предложен единый подход, основу которого составляют следующие базовые решения:

- получение унифицированного (в цифровом виде) сигнала, поступающего с первичного преобразователя;

- использование микропроцессорных регистраторов для измерения, первичной обработки, хранения и визуализации полезного сигнала, имеющих стандартный выход на ПК;

- применение ПК и прикладного программного обеспечения для обработки измерительной информации и документирования конечных результатов.

На основе блочно-модульного принципа синтезированы функциональные схемы геомеханических ИВК для методов разгрузки, параллельных скважин и гидроразрыва скважин. В работе рассмотрены некоторые общие вопросы проектирования деформометров-периичных преобразователей для комплексов разгрузки и параллельных скважин, а также дано описание ряда разработанных конструкций этих устройств.

В основу проектирования регистраторов в составе геомеханических ИВК также положен блочно-модульный принцип. С целью унификации регистраторов в их конструкции выделен центральный блок управления, включающий микропроцессор МП 8085, ПЗУ, ОЗУ, таймер, устройство управления портами ввода-вывода измерительной информации и стандартный стык RS-232 для соединения регистратора с IBM совместимым компьютером (рнс.7). Показано, что на основе центрального блока возможно построение ряда регистраторов для ИВК различного назначения.

; 1 - ADDRESS BUS

I1 it II t fcomoL bus It it 1t

; it It tltUTA BU ft it ffoUT . TST

L IUI Ü 1L1U1 liiiii ii Uli lULft ii IUI

Щ CP ROM RRM | CLOCK IN/OUT RS232

i 1 1 | I IBM

; Q!

/'не. Функциональная схема центрального блока упратешт регистрстюрон ()ля .'пмк'Л анпчеек и\ IIIIК

Данный принцип реализован в конструкциях цифровой тензометрической станции ТС-1 и прессметра, входящих в состав комплексов "Эпсилон" (аппаратура для метода параллельных скважин). УК-"Тензор" (для метода разгрузки) и УК-"Гидрозонд" (для метода гидроразрыва скважин).

В заключении главы дано описание разработанных с использованием обоснованных выше принципов портативных измерительно-вычислительных комплексов "Эпсилон" и УК-"Гидрозонд". Техническая и "интеллектуальная" оснащенность комплексов позволяет производить: ручной или автоматизированный сбор экспериментальных данных в заданном режиме работы; визуальный контроль за ходом эксперимента; накопление и хранение измерительной информации; привязку эксперимента к абсолютному времени; автоматическую передачу накопленной информации в персональный компьютер. При этом осуществление всех основных и вспомогательных операций по ходу экспериментальных работ и после их завершения производится с использованием унифицированных технических и программных средств.

За счет использования ПК со специализированным матобеспечением достигается единообразие в обработке измерительной информации и становится возможной сопоставимость экспериментальных результатов.

В главе 6 обсуждаются результаты опытно-промышленных испытаний и практического применения методов разгрузки и параллельных скважин, оснащенных разработанными переносными измерительно-вычислительными комплексами.

Экспериментальные исследования по оценке НДС массива горных пород проведены, начиная с 1970 года, на трех угольных, двух соляных и семи рудных месторождениях СНГ, а также в ГДР, Польше и Чехословакии. Два цикла специальных экспериментальных работ осуществлено с целью сопоставления по работоспособности, трудоемкости и надежности нескольких методов. Помимо разгрузки и параллельных скважин, в испытаниях применялись метод буровых скважин, ряд модификаций метода разности давлений (гидравлических датчиков), а также ультразвуковой (межскважинный). Испытания выполнены в угольном (пласт "111 Внутренний", шахта Коксовая-2, в Кузбассе) и рудном (рудник им. Г.Димитрова, трест "Чиатурмарганец") массивах. Метод разгрузки керна с центральной скважиной и параллельных скважин по результатам сравнительных испытаний признаны эталонными по точности и достоверности несмотря на их большую трудоемкость.

Комплекс разработанных методов и технических средств в наиболее полном виде использован в цикле экспериментальных работ (76-80гт.) при оценке НДС Николаевского месторождения Восточного Приморья, которое находилось в стадии доразведкп и строительства горнодобывающего предприятия. Это месторождение как объект исследования привлекало внимание по ряду причин: факт залегания рудных тел на глубине 700-1100м от поверхности относил месторождение к категории глубоких; район расположения месторождения, близкий к границе континента с океаном, ха-

1'ис X Схема размещения ыиерны\ станций па горизонте -320м Пика шеас кого нестаро ж Оення

растеризуется активными тек тничес-кимм процессами; на месторождении были зафиксированы случаи опасных проявлений горного давления в виде стреляний пород, шелушения, интенсивного заколообразовапия и шатро-образования в выработках.

Исследования дебетующих в массиве естественных напряжений осуществлялись в одном из геологических блоков на горизонте - 320м (рис.8). Метод разгрузки керна с центральной скважиной использован в сочетании с методом параллельных скважин. Оценка упругих и прочностных характеристик пород осуществлялась либо непосредственно в местах измерения напряжений с применением нагружающего массив гидродатчика и скважинного деформометра - регистратора деформаций в параллельной скважине, либо на кернах.

Результаты комплексного инструментального изучения естественного поля напряжений Николаевского месторождения, а также обследование состояния горных выработок, позволили сформулировать следующие выводы и рекомендации:

- напряженно-деформированное состояние месторождения характеризуется величинами главных сжимающих напряжений, соотносящихся друг к другу как 2,5:1,5:1,0, причем горизонтальная составляющая тензора напряжений, действующая в направлении ЮЗ-СВ, является наибольшей п достигает 2,5 уН. Параметры естественного поля напряжений свидетельствуют о неотектонических процессах в верхней части земной коры Восточного Приморья;

- при строительстве рудника и эксплуатации месторождения основные горизонтальные выработки рекомендуется ориентировать в направлении действия максимального сжимающего напряжения. Отклонение оси выработок от этого направления ухудшит их состояние и увеличит затраты на поддержание;

- при проведении выработок в направлении ЮЗ-СВ рекомендуется придавать им шатрообразную форму с высотой шатра 1,0-1,2м. Предпочтительно вести очистные работ в направлении ЮЗ-СВ с предварительной разгрузкой отрабатываемой части рудной залежи.

Полученные сведения использованы геологической службой Объединения "Дальполиметалл" при утверждении результатов детальной разведки месторождения в государственных инстанциях. Они легли в основу стратегии отработки месторождения после введения рудника в эксплуатацию. Полученные оценки геомеханического состояния месторождения

нашли отражение в двух методических указаниях для действующей на руднике службы контроля и прогноза горных ударов.

Глава 7 посвящена обоснованию и разработке технологий контроле геомеханического состояния породных массивов блочной структуры. При этом автор руководствовался следующими представлениями о реальном поведении такой среды:

- массив горных пород песет в себе следы разрушений на разных масштабных уровнях. Трещины, разломы, блочное строение массива обеспечивают способ его существования (при больших необратимых деформациях), позволяя ему многократно перестраиваться. Следовательно, процессы на границах структурных элементов породного массива существенно информативны;

- среди структурных элементов породного массива всегда можно выделить "целые" (консолидированные) блоки, в пределах которых деформационные процессы (до уровня предельных напряжений) полностью обратимы;

- отдельные структурные элементы породного массива участвуют в деформационных процессах как части более крупной или, как принято считать в синергетике, составной системы, поведение которой определяется большим числом взаимодействий. При исследованиях НДС локальных участков массива, используя при этом простые модельные представления, необходимо, чтобы последние отражали существенные черты поведения реального массива большего масштабного уровня.

Ввиду сложности механизма и кинетики процесса деформирования породного массива адекватной ему математической модели не существует. Одним из возможных подходов в преодолении этого затруднения представляется использование разнотипных моделей, отражающих, с одной стороны, характерные свойства массива как сложной составной системы, с другой - процессы деформирования его отдельных структурных элементов.

С учетом изложенного для обоснования схем и технологий геомеханического контроля в работе выбраны две модели - модель твердого тела со структурой и модель тела с микротрещиноватостыо, отвечающая кинетической концепции прочности. Утверждение о достаточности этих моделей для описания механизма деформирования блочного массива на самом деле является постулатом, так как строгое обоснование тому пока отсутствует. Вместе с тем, подобное утверждение согласуется с имеющимся у автора опытом экспериментальных наблюдений. Соответственно, ключевыми параметрами, подлежащими контролю и необходимыми для модельных расчетов и локальных оценок НДС реального массива, помимо характеристик полей деформаций и напряжении, являются свойства нарушений сплошности, формирующих блоки, п параметры акустоэмиссионных микросейсмичсских событий вну три блоков.

В качестве одной из технологий геоконтроля представлена процедура построения геомеханических моделей природных объектов различных масштабных уровнен. Разработанный алгоритм отражает последовательность

подготовки данных для построения модели и численного анализа объемных полей напряжении с применением созданного в 11ГД СО РАН пакета программ, реализующего метод конечных элементов.

Модельные построения рекомендовано начинать с глобального уровня, подбирая ориентацию области и граничные условия по данным о механизмах очагов сейсмических событий. Построенное поле напряжении дает граничные условия (которые могут быть уточнены на основе прямых измерений напряжений) для следующих, региональных и локальных масштабных уровней. Степень дискретизации контролируемого объекта связана с двумя условиями: с техническими возможностями системы контроля и характером производственно-технических задач по оценке устойчивости наиболее опасных участков (структурных элементов) исследуемого объекта. Определить таковые можно, например, по изолиниям максимального касательного напряжения, которые получены расчетным путём. Локальные системы поставляют информацию о состоянии (устойчивости) элементов в региональную модель, где проводится оценка устойчивости и последствий возможных динамических событий для массива в целом. Предложенная схема дает возможность отражения в геомеханической модели локального уровня свойств и характерных особенностей крупного геомеханического объекта и позволяет учесть данные натурных измерений напряжений.

В качестве примера на основе разнородной (геологической, геофизик-ческой, сейсмологической) информации выполнено построение объемной геомеханической модели крупномасштабного геологического объекта площадью 462000км2 (юг Западной Сибири, включая месторождения Кузбасса и Горной Шорни). В модели учтены: тектоническая структура объекта, геологическое строение и физические свойства слагающих массив комплексов пород, рельеф, а также данные обработки сейсмограмм землетрясений класса Л=10-И6, имевших место в Алтае-Саянской области.

Рис. С. Региональные напряжения в Горной Шорни: изолинии на глубине 1км (слепа) и изолинии

на глубине 2км (справа!

На рис.9 представлены некоторые результаты расчетов: цифрами обозначено расположение основных месторождений Горной Шорни: 1-Каз, 2-Шерегеш, З-Таштагол.

Интегральная оценка региональных напряжений, действующих в верхней части этого участка земной коры, свидетельствует о преобладании сжатия, примерно, в СВ-ЮЗ направлении и характеризуется следующими параметрами: в области рудника Каз </,.=2,0-2,1, </,=0,1-0,2; в области рудников Шерегеш и Таштагол </,.= 1,6-1,7, </,=0,15-0,2.

Полученные сведения о поле природных напряжений в регионе Горной Шории являются основой для построения модельных представлений о напряжениях в блоковых структурах низшего ранга и, в конечном итоге, для анализа и прогноза геомеханической обстановки при различных технологических схемах отработки конкретных месторождений.

Далее рассмотрены две схемы замерных станций локального контроля.

При проведении подземных горных работ нарушения сплошности, формирующие блоки (разломы, контакты разномодульных пород, границы залежей с вмещающими породами и т.п.), обнажаются, становятся частично доступными для инструментальных наблюдений. В работе предложена конструкция локальной замерной станции для определения механического состояния контакта между блоками породного массива. Алгоритм её функционирования, использующий результаты выполненых исследований и разработок (главы 3,4), следующий:

1. Каким-либо из известных способов, например, методом разгрузки либо параллельных скважин, определяют значения действующих вблизи нарушения

и

о,=г„

Л' л7

Рис. 10. Констр} кипя школьной замерной станции для контроля состояния межолочны.х контактов

напряжении о,=оп (рис. 10,а).

2. Контроль дальнейших изменений компонент напряжений Да,, и Дг„ осуществляют методом буровых скважин с помощью многокомпонентного скважинного де-формометра (рис. 10,6).

3. Для определения текущих значений коэффициентов нормальной К„ и касательной К, жесткости применяют метод активного про-звучивания контакта (рис. 10,в).

4. Запас прочности нарушс-

ния оценивают по величине г',=г,-г или по значению К,-»О при подходе к пределу прочности контакта (рис. 10,г).

Достаточно мощное инструментальное оснащение подобной замерной станции, одновременно может быть использовано для исследования акустоэмиссионных процессов из зоны нарушения сплошности.

Технология контроля кинетики процесса разрушения "целых" блоков от элементарных разрывов создана на базе собственных исследований и разработок, выполненных в ИГД СО АН СССР по государственной целевой программе 0.Ц.027 (задание 01.33), а также с учётом многочисленных публикаций в области акустоэмиссионного контроля НДС горных пород.

Техническое предложение института по реализации системы непрерывных геомеханических наблюдений для условий рудника "Октябрьский" НГМК предусматривало размещение измерительного оборудования и средств ВТ в специально запроектированном подземном павильоне. Данный вариант системы не был принят, поэтому практическим итогом работ по программе явилось создание переносного комплекта приборов и оборудования для регистрации АЭ сигналов в массиве в натурных условиях с последующей обработкой данных на специализированном ИВК-4 в наземных условиях.

В работе приводится состав и конструкция переносного комплекта, который предусматривает одновременную регистрацию сигналов АЭ от четырех сейсмопреобразователей, удаленных от приёмника и регистратора на расстояние до 200м. Частотный диапазон, реализованный в комплекте (0,2-15кГц), позволяет регистрировать появление в породном массиве дефектов с линейными размерами 0,05-5,Ом. Работоспособность измерительного тракта и технические характеристики аппаратуры подтверждены результатами сравнительных испытаний, в которых в качестве эталонной использовалась аппаратура фирмы Брюль и Къер. Комплект применен в промышленных условиях при оценке состояния массива в окрестности разведочного орта 12 юг на руднике "Таймырский" НГМК на глубине около 1000м.

В главе 8 рассматриваются методологические и технические аспекты проблемы построения системы геомеханического мониторинга (СГМ). Основным назначением СГМ является своевременное обнаружение критических ситуаций в управляемом геомеханическом пространстве, развитие которых может привести к катастрофическим проявлениям горного давления. Со стороны СГМ геомеханическое пространство рассматривается как естественная плохо управляемая механическая система, труднодоступная для наблюдения, физические процессы в которой развиваются в широком диапазоне скоростных масштабов, самоорганизующаяся под воздействием внешних факторов. Предполагается, что система оперирует с множеством регистрируемых в массиве данных, которые представляют физические процессы, сильно коррелированные с контролируемыми нелинейными механи-

ческими явлениями: поля напряжений, процессы деформаций и смещений, акустическая и электромагнитная эмиссия, сейсмические волны и электрическая проводимость.

На основе анализа функциональных схем и принципов организации действующих (в основном зарубежных) систем данного класса в работе синтезирована логическая структура СГМ, ориентированной на исследования сложной иерархии процессов самоорганизации в массиве, обусловленных флуктуациями энергетических потоков в нём. Система объединяет три главных компонента: технологическое, системное и методологическое наполнения.

Вариант практической реализации СГМ рассмотрен на примере системы геомониторинга, предложенной институтом в 1992 году для месторождений Горной Шории (рис. 11). СГМ каждого рудника имеет локальный центр обработки данных и множество рассредоточенных по шахтному полю и в выработках терминальных измерительных станций (ТИС), к которым непосредственно подключаются сенсорные преобразователи (датчики) измерительной информации. Сетевые ТИС осуществляют функции концентрации датчиков, первичной обработки геофизических данных, телекоммуникации. Автономные ТИС, в отличие от сетевых, оборудованы локальными средствами накопления данных и не имеют непосредственного подключения к коммуникационной сети. Концентраторы сетевых ТИС обеспечивают уплотнение данных, поступающих от удаленных станций, а также дают возможность снизить общую протяженность линий связи и повысить эффективность их использования.

В работе в эскизном виде предложены конфигурации основных компонентов физической структуры системы: терминальных станций, концен-

Рнс. П. Структурио-функциошпьпии с\ема СГМ для месторождений Го/>ной Шорни

тратора сетевых терминальных станции, сетевой цен тральной станции.

Практическая реализация системы предполагает решение большого числа задач, которые могут быть объединены в две группы:

1. Определение информационной структуры системы: эти задачи относятся к проектированию технической и программной среды, обеспечивающей сбор, передачу и обработку распределенной геофизической информации.

2. Определение методологической структуры системы: эти задачи относятся к исследованию принципов организации конструктивных методов оценивания геомеханической ситуации на базе синтезированной информационной структуры системы.

Основное внимание в работе уделено задачам второй группы. Их общее содержание реализует следующую идею: вводится фундаментальное понятие мониторинга - гсомсханнчсскнй компакт, как элементарный объект геосреды, характеризуемый однородной структурой данных; управляемое геомеханическое пространство представляется в виде множества компактов, из числа наиболее активных компактов образуется оперативное геомеханическое пространство; число датчиков и число регистрации в объеме выделенного компакта или оперативного пространства оптимизируется исходя из задачи достижения максимальной точности и информативности системы; информация от датчиков в оперативном геомеханическом пространстве составляет представительную выборку данных о состоянии массива, для которой автоматически подбирается опорная (наиболее подходящая) модель обработки, оптимальная в смысле соотношения между погрешностью данных в выборке и сложностью модели.

Этой общей идеологии подчинены следующие, развиваемые в работе, положения.

а) Предложена концепция создания единого информационного пространства СГМ, которое оперирует со следующим массивом данных: наблюдаемые п измеряемые параметры физических процессов в массиве; моделируемые и оцениваемые характеристики поведения массива; способы, методы и модели, посредством которых измерены и получены параметры и характеристики массива. Предложенная формализация обеспечивает создание подробного информационного портрета геосреды для целей контроля, диагностики и прогноза её поведения.

б) Решена задача определения состава и математического ожидания числа активных компактов геомеханического пространства в текущий момент времени на основе статистического анализа геофизической информации и с учетом её случайных флуктуации. Предложенная концепция оперативного геомеханического пространства призвана согласовать производительность СГМ с полезной информационной нагрузкой массива.

в) Показано, что конфигурация сети первичных измерительных датчиков определяется не только геометрией объекта и наблюдаемыми внешними признаками контролируемого пространства, но и статистическими свойствами регистрируемых в массиве физических процессов. Решена зада-

ча выбора оптимального распределения измерительных датчиков в теле массива, определения числа датчиков и числа регистрации в зависимости от статистик контролируемых процессов.

Показано, что структура сети терминальных измерительных станций должна быть согласована с планом измерительного эксперимента и уровнем фоновых помех: уровень зашумленности данных ограничивает сверху целесообразную мощность первичной измерительной сети.

г) Выдвинута концепция о построении СГМ как информационной интеллектуальной системы, в которой в квазиреальном времени объединяются данные, модели, опыт. Используется принцип самоорганизации моделей: система оперирует не с фиксированными, определенными заранее, моделями, а с классами опорных виртуальных моделей, для которых устанавливается мера соответствия исследуемому процессу. Показано, что учет в модельном представлении блочно-иерархическогой структуры массива дает возможность достигать при заданном уровне фонового шума высокой степени детализации в окрестности оптимальной сложности модели.

д) Показана неконструктивность подхода к прогнозу горных ударов на основе прогнозных моделей стационарных случайных процессов и временных рядов в связи с необратимостью воздействия техногенных факторов на ситуацию. Утверждается, что успешное решение задачи прогноза горных ударов напрямую связано с возможностью обработки больших массивов натурных наблюдений посредством системы класса СГМ. В качестве нулевого приближения для стационарных выборок получены интервальные прогнозные оценки: вероятность горного удара на интервале, симметричном ретроспективному, распределение вероятности размера ущерба.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе на основе выполненных исследований дано научное обоснование новых технических решений в области разработки комплекса методов и инструментальных средств для геомеханического мониторинга породных массивов, использование которых позволяет значительно повысить качество информационного обеспечения горных работ и вносит существенный вклад в разработку высокоэффективных процессов добычи минерального и техногенного сырья.

Основные научные результаты, выводы и рекомендации работы заключаются в следующем:

1. Развитие геомеханического мониторинга для нужд горного дела предопределяется сегодня двумя направлениями его практического назначения. Во-первых, контролем стационарных состояний породного массива с целью получения исходных данных для расчета подземных сооружений длительного срока службы, определения геометрии и параметров технологии горных работ, оценки запаса прочности массива в локальных

областях, определения НДС массива п нетронутом состоянии и т.д. Во-вторых, диагностикой и прогнозированием переходных процессов, а также возможных последствий техногенного вмешательства в естественное состояние породного массива, которые, в свою очередь, тесно связаны с оценкой безопасности и защитой персонала шахт и оборудования от аварий и катастроф природно-техногенного характера.

Показано, что в первом случае геомеханический контроль опирается на аппарат механики твердого тела и математической физики, а также на экспериментальные (главным образом натурные) методы определения напряжений; в техническом плане - на портативные средства для измерения различных физических параметров породной среды, значения которых используются при моделировании в качестве граничных условий. Во втором случае, методологическую базу геомониторинга рекомендуется строить на основе системы непрерывного, долговременного контроля, которая должна интегрировать наблюдения за физическими процессами различной природы, а также различные по математической сути модели поведения породного массива - статические геомеханические, волновые, стохастические и вероятностно-статистические.

2. Установлено, что для получения достоверных сведений о полях естественных напряжений в массиве горных пород, которые существенно гетерогенны и неаддитивны, вследствие дискретности, неоднородности и анизотропности свойств природной среды, необходимо комплексное использование разнотипных методов контроля НДС в сочетании с разно-масштабностыо исследований. Неравномерность полей действующих напряжений проиллюстрирована на обобщенном экспериментальном материале, полученном многими исследователями и натурных условиях основных месторождений СНГ. Отмечено, что эти данные, как правило, относятся к локальным масштабам исследований и, следовательно, не могут быть использованы для построения карт НДС массива территориального или регионального уровней.

3. Предложена классификация экспериментальных методов определения напряжений, отличительной особенностью которой являются характеристики методов по размеру исследуемого (в единичном опыте) объема горных пород, а также по достижимым глубинам (расстояниям от наблюдателя до исследуемого участка массива). Среди методов определения абсолютных напряжений выделены, как наиболее информативные, метод разгрузки и параллельных скважин, а как наиболее оперативный и перспективный для контроля напряжении на больших глубинах - метод гидроразрыва скважин. Отмечено, что пока отсутствуют экспериментальные методы оценки состояния структурных нарушении массива, что сдерживает построение механических моделей реального массива, обладающего блочным строением.

4. Модифицирован расчетный аппарат метода разгрузки керна с центральной скважиной, применительно к классу пород осадочного происхождения; показано, что связь деформаций при восстановлении формы

элемента массива с действующими напряжениями может быть получена 1 более точном виде при учете реологических свойств пород. Обосновань область применения метода разгрузки, его метрологические возможности а также поро! чувствительности и рабочий диапазон первичных прсобра зователей.

5. Предложен и теоретически обоснован новый способ определени: напряжений в массиве горных пород, сущность которого состоит в том что разгрузочную скважину, преимущественно большего диаметра проводят параллельно измерительной, в которой помещен первичньн преобразователь, оставляя между ними целик. Обоснованы геометрически! параметры метода, область его применения, метрологически» возможности, а также технические характеристики аппаратуры.

6. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена связ! коэффициентов нормальной (К„) и касательной (К,) жесткости контакт; между блоками горных пород с акустическими характеристиками волн пр! его прозвучиванип.

7. Разработана концепция построения геомеханических измерительно-вычислительных комплексов для научных исследований и промышленного применения. В ее основу положены блочно-модульный принциг проектирования ИВК и его отдельных устройств, унификация сигналов с первичных преобразователей, широкое применение стандартных узлов I специализированных программных средств вычислитечьной техники. Созданы портативные ИВК УК-"Тензор", "Эпсилон" и УК-'Тидрозонд", обеспечивающие техническое оснащение методов разгрузки, параллельных скважин и гидроразрыва. Применение унифицированных геомеханических ИВК позволяет достигнуть единообразия при обработке измерительной информации и гарантирует сопоставимость экспериментальных исследований.

8. Разработанные методы определения напряжений и соответствующие им технические средства прошли опытно-промышленные испытания в процессе экспериментальных исследований на рудниках Горной Шории, в Кузбассе, Приморье, на Урале, в условиях Норильского, Краснокамен-ского, Чиатурского, Карагандинского и других месторождений России, стран СГН, а также на рудниках ГДР, Чехословакии, Болгарии. Более десятка ИВК вместе с методическими указаниями по их применению поставлено научным и производственным организациям.

9. Для обоснования схем и технологий геомеханического контроля состояния и поведения породного массива выбраны две механические модели, описывающие механизм деформирования блочного массива - модель твердого тела со структурой и модель тела с микротрещиноватостыо. На основе иерархического подхода предложена процедура построения моделей массива горных пород, учитывающая связь полей напряжений в объектах различного масштабного уровня и предусматривающая способы включения в модели разнородной (геологической, геофизической, сейсмологической) информации. В качестве примера данная процедура реалп-

зоваиа при построении полей региональных напряжений для Алтае-Саянской горной области. По данным о механизмах очагов сейсмических событий класса К=104-16 установлено, что район месторождений Горной Шории находится в области преобладающего сжатия, примерно в СВ-ЮЗ направлении.

10. Предложена общая идеология построения системы геомеханического мониторинга, как автоматизированной информационно-измерительной системы непрерывного контроля, диагностики и прогноза состояния массива горных пород. В основу идеологии положены следующие принципы: использование в процессе обработки геофизической информации моделей катастроф, реально отражающих нелинейные механические явления в массиве; моделей самоорганизации, обеспечивающих адекватное описание реальной геомеханической ситуации; моделей экспертного оценивания геомеханической обстановки. Разработана логическая структура СГМ, основными компонентами которой являются методологическое, технологическое и системное наполнения. Разработаны компоненты методологического наполнения, как системы моделей, методов, алгоритмов и процедур, обеспечивающих решение комплекса задач по своевременному обнаружению катастрофических явлений, а также по поиску и обоснованию оптимальной стратегии управления горным давлением. В том числе: структура данных о геомеханической обстановке; структура оперативного геомеханического пространства; комплекс моделей оценивания конфигурации первичной измерительной сети, согласованной со статистическими свойствами регистрируемых данных; общая структура модельных представлений геомеханических процессов с использованием принципов самоорганизации по критерию согласия с натурными данными.

Основные положения диссертации изложены п следующих работах:

1. Айтматов И.Т., Леонтьев A.B., Ахматов В.И. и др. Методы и результаты изучения напряженного состояния массивов и создание на их основе эффективных способов управления горным давлением при подземной разработке руд // ФТПРПИ.-1987.-№ 4.

2. Разработка методики и техники определения напряжении в массиве горных пород с учетом развития аварий и катастроф / А.И.Савич, Г.А.Соболев, А.В.Леонтьев и др. - Отчет по заданию 2.5.4. /НПО "Гпдропроект" им.С.Я.Жука.-М.1991.

3. A.c. № 368402 СССР. Способ определения напряжений в массиве осадочных пород / М.В.Курленя, А.В.Леонтьев. - Опубл. в БИ. - 1973. - №9:

4. Акимов B.C., Леонтьев A.B. и др. Метод определения полных напряжений в массиве горных пород путем возмущения поля напряжений в окрестности скважины с деформометром//ФТПРПИ. - 1974.-№ I.-C.14-18.

5. Барышников В.Д., Леонтьев A.B. Напряженно-деформированное состояние массива Николаевского месторождения / Сб.: Диагностика напряженного состояния и свойств горных пород в массиве,- Новосибирск. 1980. - С19-24.

6. Леонтьев A.B., Назаров Л.А. Об определении коэффициентов жесткости контакта между блоками горных пород//ФТПРПИ. - 1994. - № 2.

7. Аксенов В.К., Курлепя М.В., Леонтьев A.B., Устюгов М.Б. Сравнительна: оценка методов определения абсолютных напряжений в угольном массиве / Измерсни напряжений в массиве горных пород. - Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1972.-С.57-71.

8. Руководство по применению метода разгрузки керна с центральной скважино! для определения напряжений в осадочных горных породах./ М.В.Курлепя. А.В.Лсон тьев. - Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1969.

9. Леонтьев A.B. Некоторые результаты определения напряжений в угле методо!1 разгрузки IIФТПРПИ. - 1972. - № 2. - С.124-126.

10. Ержанов Ж.С., Серегин Ю.Н., Леонтьев A.B. и др. Исследование механичес кого состояния пласта Д8 в окрестности выемочного штрека на шахте "Шаханская" Горное давление в капитальных и подготовительных выработках. - Новосибирск: ЧГ1 СО АН СССР, 1975. - С.61-64.

11. Барышников В.Д., Курлепя М.В., Леонтьев A.B. п др. О напряженно-деформн рованном состоянии Николаевского месторождения // ФТПРПИ. - 1982. - № 2. - C.3-I2.

12. Временные методические указания по сбору, обработке и нанесению н; планшеты материалов по состоянию выработок и данных по дискованию керна геологоразведочных скважин на Николаевском руднике./ Г.И.Кулаков. А.В.Леонтьев и др.- Новосибирск: ИГД СО Н СССР, 1979.

13.Указания по безопасному ведению горных работ на Николаевском месторождении, склонном к горным ударам./ М.С.Гусев. В.И.Дорошенко. ВД.Барышников.

A.В.Леонтьев и др. -Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1984.

14. Зурабншвшш И.И., Курлепя М.В., Леонтьев A.B. и др. Результаты сравнительных испытаний методов определения напряженного состояния пород осадочного происхождения / Измерение напряжений в массиве горных пород. - Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1974. -4.1. - С.55-62.

15. A.c. №996856. Устройство для измерения деформаций / В.Д.Барышников. М.В.Курленя. А.В.Леонтьев, С.Н.Попов. - Опубл. в БИ. - 1983. - № 6.

16. A.c. № 1139S43. Деформометр / В.А.Голдобин, H.A.Лавров. А.В.Леонтьев.

B.Д.Барышников. - Опубл. в БИ. - 1985. - № 6.

17. Курлепя М.В., Аксенов В.К., Леонтьев A.B., Устюгов М.Б. Техника экспериментального определения напряжений в осадочных породах / Новосибирск: Наука, 1975. - 147с.

18. A.c. №968687. Устройство для испытания образцов горных пород / Н.А.Лавров, А.В.Леонтьев, А.Г.Дылевич. - Опубл. в БИ. - 1985. - № 39.

19. A.c. №817233. Устройство для ориентирования измерительных приборов в скважинах / М.В.Курленя, Н.С.Лавроп, А.В.Леонтьев, А.Г.Дылевич.- Опубл. в БИ. -1981.-№ 12.

20. Курлепя М.В., Леонтьев A.B., Попов С.Н. Развитие метода гидроразрыва для исследования напряженного состояния массива горных пород // ФТПРПИ. - 1994. - № 1. - С.3-20.

21. Леонтьев A.B., Петров В.Е. Блочно-модульный принцип построения геомеханических измерительно-вычислительных комплексов II ФТПРПИ. - 1997. - № 1.

22. Леонтьев A.B., Петров В.Е., Ефимов A.B., Упоров A.A. Принципы построения и вариант реализации аппаратуры для исследований НДС массива / Напряженно-деформированное состояние массивов горных' пород. - Новосибирск. ИГД СО АН СССР, 1988. - С.27-33.

23. Билик Д.Я., Курлепя М.В., Леонтьев A.B. Влияние предварительного распора инденторов скважинного деформометра на их перемещения II ФТПРПИ. - 1969 - №6 -

C. 107-110.

24. Курлепя М.В., Леонтьев A.B. Воздействие наконечника деформометра на поверхность скважины / Измерение напряжений в массиве горных пород. - Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1970.

25. A.c. №283132. Устройство для измерения диаметра скважины / А.В.Лсонтьев. К.В.Лукьянов. В.Г.Чижиков. - Опубл. в БИ. - 1970. - № .37.

26. Акулов Е.Ф., Курнннп Т.Е., Леонтьев A.B. и др. Аппаратура для измерения напряжении в массиве горных пород методами разгрузки и буровых скважин II В сб. 11 шер. напряж. в массиве горн, пород. - Новосибирск. 1972. - С.297-305.

27. Леонтьев A.B., Назаров Л.А., Назарова Л.А. Методика подготовки данных для решения i рехмерных i еомсчапическпх задач II ФТПРП11- 1997.-№ 3.

28. Леонтьев A.B., Назаров Л.А., Назарова Л.А. Модельные представления полей региональных напряжений для Алтае-Саянской горном области // ФТПРГ1И. - 1996. -.N^4. - С 5.3-61.

29. Леонтьев A.B., Ефимов A.B., Назаров Л.А. Физические.предпосылки к задаче контроля за состоянием структурированного массива горных пород. - Новосибирск: ПГД ГО АН СССР. 19X8. - Препркгт № 21. - .31 с.

30. A.c. № 175X620. Устройство для закрепления в с:.важинах сейсмических приборов / Л.В.Ефимов, А.В.Леонтьев. - Опубл. в БИ. - 1992. - № 32.

31. Курленя М.В., Леонтьев A.B., Беляков В.Г. н др. Фундаментальные и прикладные задачи геомеханнческого мониторинга. Часть 1. Введение в проблему и общие вопросы //ФТПРПИ. - 1996.-№2. - С. 15-25.

32. Курленя М.В., Беляков В.Г., Леонтьев A.B. и др. Фундаментальные и прикладные задачи геомеханического мониторинга. Часть 2. Структура данных й моделей // ФТПРПИ. - 1996. - № 6. - С.З-18.

33. Беляков В.Г., Курленя М.В., Леонтьев A.B., Яроелавцев А.Ф. Автоматизированная система контроля горного давления. Методы и средства математического моделирования. Препринт,- Новосибирск: ИГД СО АН СССР. - 1987. - 4.1.2.

Чак;и 42 Гараж НЮ iki 1 In л 2 П Формат fi(>\S4 1/1Л 1 шин рафия н/чаип 771 24 i I loiuiaifiiipi кл i.Мичурина.21)