Направление исследований относится к областям прогнозирования разрушения горных пород и безопасности ведения работ в геосредах. Актуальность темы определяется необходимостью разработки и совершенствования методов оценки устойчивости конструктивных элементов систем разработки, таких, в частности, как целики и кровля подземных горных выработок, а также массив пород вокруг тоннелей и подземных сооружений. Указанная оценка осуществляется путем определения и последующего прогнозирования остаточной прочности этих элементов во времени. В настоящее время отсутствуют надежные неразрушающие методы определения этой величины в массиве пород. В проекте исследуются взаимозависимости между остаточной прочностью и динамическими акустическими характеристиками горных пород, такими, как коэффициент затухания, декремент, добротность. Конечной задачей является установление взаимозависимостей между акустической добротностью и относительной функцией остаточной прочности различных генотипов горных пород, а также оценка с помощью полученных зависимостей остаточной прочности конструктивных элементов в системе разработки. Это даст возможность прогнозировать ресурс технических сооружений, не производя их разрушение.
На рисунке приведена взаимозависимость между акустической добротностью и прочностью для известняка, полученная на образцах пород. Особенностью такой зависимости является уменьшение остаточной прочности при соответствующем уменьшении добротности Q. На величину Q в значительной степени влияет нарушенность геоматериала. Заметное уменьшение Q происходит уже при незначительной нарушенности, когда прочность снизилась лишь в незначительной степени. Это позволяет прогнозировать разрушение уже на ранних стадиях.
В горнодобывающей промышленности к сооружениям, ресурс которых необходимо оценивать, относятся целики и кровля подземных горных выработок, борта карьеров. С помощью сейсмических или акустических методов определяется добротность Q. Затем по установленной заранее зависимости определяется остаточная прочность исследуемого элемента или всей конструкции. Наблюдение во времени позволяет осуществлять их мониторинг и прогнозировать ресурс. Так, например, путем периодической оценки добротности пород кровли совместно с анкерным креплением с помощью специализированного устройства «Анкер-Тест» определяются их добротность Q, затем остаточная прочность и ресурс, что важно для практики. Указанное направление работ имеет своей целью изучение зависимостей между акустической добротностью, прочностью и ресурсом подземных сооружений, а также разработку приборов и технологии прогнозирования последнего для практического применения.
Работа проводится в рамках гранта РФФИ №17-05-00570 Закономерности влияния усталостных циклических нагружений и воздействий различной физической природы на прочность горных пород и ее взаимосвязи с акустической добротностью.
