|
Відділ управління
станом гірничого масиву
є одним з трьох відділів
Відділення, який поєднує всі наукові
напрямки установи, виконуючи одночасно
як фундаментальні дослідження,
так і прикладні, що дозволяє здійснювати впровадження результатів наукових досліджень у
практику видобутку корисних
копалин, підвищуючи його ефективність й безпеку. Саме співробітники відділу ще у 80-ті роки обґрунтували нову методологію комплексного
дослідження фізичних процесів, запатентували й розробили вперше у світі оригінальну установку тривісного стискування УТС (головні три компоненти напружень регулюються незалежно) для вивчення процесів руйнування й дегазації вугілля й порід в умовах нерівнокомпонентного напруженого
стану (Alexeev, A.D., Revva,
V.N. & Alyshev, N.A. 2004. True triaxial loading apparatus and its
application to coal outburst prediction. Int. J. Coal Geo. 58: 245–250.).
Таким чином був започаткований новий науковий напрямок досліджень закономірностей розвитку таких комплексних небезпечних явищ, як раптові викиди вугілля, породи й газу, та гірські удари, що супроводжуються динамічними змінами механічних напружень, швидкими фазовими перетвореннями рідких та газоподібних флюїдів, та стрибком температури. Двадцятирічне випередження вказаних досліджень визнане у 2012 році провідними спеціалістами у монографії Li X., Shi L., Bai B., Li Q. & Xu D. (2012) True-triaxial testing techniques of rocks – State of the art
and future perspectives, DOI: 10.1201/b12705-3. Лише на початку 2000-х у міжнародних
журналах з’явились публікації
про випробування гірських
порід в умовах “дійсно тривимірного стискування” (true triaxle test – коли три головні компоненти напружень регулюються незалежно).
Відділ продовжує
активно розвивати цей перспективний науковий напрямок як в експериментальному,
так і теоретичному аспектах. Перш за все складна поведінка
насичених флюїдами вугілля й порід у тривимірному нерівнокомпонентному
напруженому стані розглядається з позицій термодинаміки необоротних процесів, фундаментальні закони розвитку яких були встановлені
лауреатами Нобелівських премій
Пригожиним І., Онзагером
Л., та такими відомими фізико-хіміками,
як Гленсдорф П., Ніколіс
Г., Хакен Р. та ін.
Нами вперше встановлено,
що поширена думка про
те, що руйнування масиву гірських порід супроводжується лише збільшенням хаосу й ентропії не відповідає дійсності. З’ясувалось, що після переходу породи у позамежний стан спонтанно виникають
локальні дисипативні структури, без допомоги яких зруйнований масив не може здійснювати подальші необоротні зрушення. З практичної точки зору це означає, що руйнування не обов’язково повинно призвести
до втрати стійкості масиву гірських порід. На основі цього у відділі уже створюються практичні технології, й конструкції, які дозволять зберігати стійкість масивів гірських порід, ґрунтових схилів у складних гірничо-геологічних умовах (високий рівень гірського тиску, зволоження ґрунтів, газонасиченість, схильність до раптових викидів й гірських ударів).
Наукові дослідження
фізичних процесів здійснюються комплексними сучасними методами, що охоплюють натурні інструментальні спостереження
(глибинні репери, мікросейсмічна томографія, електрометрія), лабораторні випробування породних й вугільних зразків (у тривимірному напруженому стані, ЯМР, спектроскопія, реєстрація масопереносу
ШВММ), потужні методи комп’ютерного моделювання
нового покоління (FLAC3D, PFC), що дозволяють вирішувати спряжені задачі (взаємодію механічних напружень, температурних й порового тиску).
Для практичної реалізації результатів досліджень в структуру Відділу
входить Лабораторія проблем розробки родовищ, основні напрями досліджень якої пов'язані з вивченням технологічних аспектів фізики гірничих процесів, які супроводжують видобування корисних копалин з надр (вугілля, шахтного
метану, природного газу, газу нетрадиційних джерел, руди та ін.).
Основними напрямками
діяльності лабораторії
проблем розробки родовищ
на середньостроковий період
є:
1. Розробка наукових підходів щодо раціоналізації освоєння родовищ корисних копалин в напрямку оцінки та вибору параметрів експлуатації цих родовищ. Це досягається:
1.1. Шляхом моделювання сценаріїв освоєння родовищ корисних копалин від стадії розвідки і отримання даних про запаси до
списання запасів, що дозволяє визначити найбільш оптимальний варіант виробництва кінцевої продукції для конкретного родовища.
1.2. За рахунок оптимізації технологічних параметрів на етапах експлуатації розраховується раціональний обсяг кінцевої продукції, що максимізує прибуток.
1.3. За рахунок оцінки ризиків, пов'язаних з розробкою родовищ. На основі критеріїв прийняття рішень в умовах невизначеності визначається обсяг виробництва з позиції мінімізації ризиків.
2. Оптимізація технологічних процесів одержання кінцевої продукції з вугілля в напрямку мінімізації собівартості, трудових, тимчасових витрат. Це досягається:
2.1. Шляхом впорядкування зв'язків між складовими технологічного процесу, а також пошуку найбільш прийнятних ланцюжків з позиції мінімізації оптимізаційного параметра.
2.2. Створенням банку проектних рішень для різних умов експлуатації.
3. Участь в наукових
проектах пов'язаних з розробкою
заходів щодо стабілізації ситуації у вугільній галузі України.
Зокрема, на сьогодні є дані про фактичні техніко-економічні показники роботи галузі в період модернізації гірничо-шахтного
устаткування. На основі
цих даних розроблені рекомендації по механізації очисних робіт.
4. Дослідження щодо зменшення негативного впливу на навколишнє середовище в регіонах де ведеться видобуток корисних копалин. Це може бути досягнуто за рахунок побудови екологічних сценаріїв освоєння родовищ.
5. Створення програмного забезпечення для прийняття рішень на стадії проектування, розробки родовищ корисних копалин.
Завідувач відділу
– д.т.н., с.н.с. Захарова Л.М.
Завідувач лабораторії
– к.т.н. Хорольський А.О.
наверх^
|
