Цель исследований – разработка методологии, повышающей достоверность воспроизведения и исследования на моделях из эквивалентных материалов сложных нелинейных процессов деформирования и разрушения структурированных горных массивов под влиянием подземных горных работ для обеспечения более точного прогноза возникновения опасных явлений и оценки их последствий. Разработаны новые подходы к критериям подобия, базирующиеся на основополагающих законах термодинамики; новые ти пы эквива лентных материалов, удовлетворяющих этим критериям; системы формирования различных начальных и граничных условий, регулируемых с помощью специально разработанных компьютерных программ; новые технические средства более надежного определения напряжений в моделях; новые методы решения обратных геомехани ческих задач при отсутствии необходимых исходных натурных данных. С использованием разработанной методологии решен ряд сложных нелинейных задач, связанных с оценками колебательного характера измене ния опорного давления при динамических процессах обрушения кровли; диапазонов изменения частоты процессов при деформировании и разрушении элементов массива, диапазонов изменения их ускорений; пара метров сдви жений с нарушением сплошности массива под влиянием горных работ: секущих трещин, отслоений, зияющих пу стот, учет которых необходим для оценки опасности формирования сплошных водопроводящих ка налов в водозащитной толще.
Использование метода физического моделирования позволило определить порядок отработки новых горизонтов Коробковского железорудного месторождения. Проводилась оценка устойчивости междукамерных целиков в условиях шахты им.Губкина и деформаций земной поверхности при рассматриваемом порядке отработки этажей и частичной выемке междукамерных целиков на трех горизонтах. После проведения геомеханических исследований принято решение о первоочередном вскрытии и отработке запасов нижнего горизонта в пределах отметок –125 м / –250 м.
Физическое моделирование на эквивалентных материалах при применении новых разработанных датчиков напряжений позволяет исследовать геомеханические процессы в блочных структурах при их эволюции в ходе разработки угольных пластов в сложных горно-геологических условиях с помощью длинных очистных забоев. Результаты исследований могут быть использованы при выборе оптимальных параметров крепей.
Проведена оценка сейсмического воздействия землетрясений на устойчивость бортов разреза «Черниговец» в Кемеровской области с помощью псевдостатических расчетов и физического моделирования. Показано, что для оценки влияния сейсмических волн необходимо учитывать не только максимальные ускорения, но и длительность колебаний.
Приведены результаты и анализ формирования напряженно-деформированного состояния блоковой структуры, вмещающей разделительные массивы. Установлены закономерности влияния подработки блоковых структур на напряженное состояние почвы разделительных массивов. Даны рекомендации по безопасному ведению горных работ в разделительных массивах.
Представлены отдельные результаты развития метода моделирования на эквивалентных материалах за последние годы, касающиеся совершенствования основной технической базы лаборатории – стендов, и позволившего значительно дополнить возможности физического моделирования для комплексного применения совместно с натурными и математическими методами при решении ряда актуальных задач горной геомеханики.
