К проблеме разработки методов и геоинформационных средств комплексной оценки влияния нелинейных деформационно-волновых процессов, индуцированных сейсмическими воздействиями, на геомеханическое состояние бортов карьеров и газодинамическую активность угольных шахт Кузбасса

В работе акцентируется внимание на том, что накоплен значительный опыт и большой объем информации об особенностях протекания сейсмических процессов, индуцированных землетрясениями. Меньше это относится к «техногенной» сейсмичности, в первую очередь, с позиций осмысления причинно-следственных и установления количественных связей между этими процессами и технологиями ведения горных работ с применением крупномасштабных промышленных взрывов в регионах интенсивного недропользования с их тектонически активным обрамлением. К последним относится Кузбасс, находящийся в непосредственном сопряжении с Алтае-Саянской складчатой областью на юге Западной Сибири. Такой опыт обобщен в двухтомной монографии [1]. В монографии отмечено, что обеспечение безопасных условий ведения горных работ осуществляется как открытыми, так и подземными геотехнологиями. Новый этап в понимании сложности решения этой проблемы наступил с открытием таких законов, как нелинейные упругие волны маятникового типа и «поршневой» механизм протекания массо-газообменных процессов, которые происходят в напряженных массивах горных пород блочно-иерархического строения и в окрестностях горных выработок. Поэтому в данной статье ставится актуальная проблема геомеханико-геодинамически и геоэкологически безопасного недропользования на юге Западной Сибири по разработке методов и геоинформационных средств комплексной оценки влияния нелинейных деформационноволновых процессов, индуцированных сейсмическими и взрывными воздействиями, на геомеханическое состояние бортов карьеров и газодинамическую активность угольных шахт Кузбасса.

Ключевые слова: сейсмическая активность, облачные геоинформационные технологии, нелинейные деформационно-волновые и механо-эрозионные процессы, углеметан, карьеры, угольные шахты, спутниковые наблюдения и гиперспектральная съемка, горногеологические и природно-климатические условия, мощные технологические взрывы, землетрясения, Кузбасс, Алтае-Саянская геодинамически активная складчатая область.
Как процитировать:

Опарин В. Н., Потапов В. П., Киряева Т. А., Юшкин В. Ф. К проблеме разработки методов и геоинформационных средств комплексной оценки влияния нелинейных деформационно-волновых процессов, индуцированных сейсмическими воздействиями, на геомеханическое состояние бортов карьеров и газодинамическую активность угольных шахт Кузбасса // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2020. – № 8. – С. 5–39. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-8-0-5-39.

Благодарности:

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 20-05-00051).

Номер: 8
Год: 2020
Номера страниц: 5-39
ISBN: 0236-1493
UDK: 550.310 + 622
DOI: 10.25018/0236-1493-2020-8-0-5-39
Дата поступления: 09.04.2020
Дата получения рецензии: 22.06.2020
Дата вынесения редколлегией решения о публикации: 20.07.2020
Информация об авторах:

Опарин Виктор Николаевич1 — член-корреспондент РАН, д-р физ.-мат. наук, профессор, заведующий отделом, e-mail: oparin@misd.ru,
Потапов Вадим Петрович1 — д-р техн. наук, профессор, директор, Институт вычислительных технологий СО РАН (Кемеровский филиал), e-mail: ict@ict.nsc.ru,
Киряева Татьяна Анатольевна1 — канд. техн. наук, старший научный сотрудник, e-mail: coalmetan@mail.ru,
Юшкин Владимир Федорович1 — д-р техн. наук, ведущий научный сотрудник, e-mail: L14@ngs.ru,
1 Институт горного дела им. Н.А. Чинакала СО РАН.

 

Контактное лицо:

Опарин В.Н., e-mail: oparin@misd.ru.

Список литературы:

1. Геомеханические поля и процессы: экспериментально-аналитические исследования формирования и развития очаговых зон катастрофических событий в горнотехнических и природных системах / Под ред. Н.Н. Мельникова. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2018. — Т. 1. — 549 с.; 2019. — Т. 2. — 546 с.

2. Oparin V. N., Yushkin V. F., Porokhovsky N. N., Grishin A. N., Kulinich N. A., Rublev D. E., Yushkin A. V. Effect of large-scale blasting on spectrum of seismic waves in a stone quarry // Journal of Mining Science. 2014. Vol. 50, No 5. Pp. 865—877.

3. Wang Kaixing, Pan Yishan, Dou Linming. Energy transfer in block-rock mass during propagation of pendulum-type waves // Chinese J. Geotech. Eng. 2016. Vol. 38, No 12. Pp. 2309—2314.

4. De La Torre Ch. A., Bradley B. A., Lee R. L. Modeling nonlinear site effects in physicsbased ground motion simulations of the 2010—2011 Canterbury earthquake sequence // Earthquake Spectra. 2020. Vol. 36. Pp. 856—879. DOI: 10.1177/8755293019891729.

5. Bradley B.A., Razafindrakoto H. N. T, Polak V. Ground-motion observations from the 14 November 2016 Mw 7.8 Kaikora, New Zealand earthquake and insights from broadband simulations // Seismological Research Letters. 2017. Vol. 88. No 3. Pp. 740—756. DOI: 10.1785/0220160225.

6. Deschenes M., Wood C., Wotherspoon L., Bradley B. Development of deep shear wave velocity profiles in the Canterbury Plains, New Zealand // Earthquake Spectra. 2018. Vol. 34. No 3. Pp. 1065—1089.

7. Райс Дж. Механика очага землетрясений. — М.: Мир, 1982. — 217 с.

8. Раутиан Т. Г., Халтурин В. И. Очаговые спектры землетрясений. Землетрясения и процессы их подготовки. — М.: Наука, 1991. — С. 82—93.

9. Соболев Г. А., Пономарев А. В. Физика землетрясений и предвестники. — М.: Наука, 2003. — 270 с.

10. Взрывы и землетрясения на территории Европейской части России / Под. ред. В.В. Адушкина и А.А. Маловичко. — М.: ГЕОС, 2013. — 384 с.

11. Кочарян Г. Г. Геомеханика разломов / Отв. ред. В.В. Адушкин. — М.: ГЕОС, 2016. — 424 с.

12. Садовский М. А., Болховитинов Л. Г., Писаренко В. Ф. Деформирование среды и сейсмический процесс. — М.: Наука, 1987. — 100 с.

13. Adushkin V. V., Oparin V. N. From the alternating-sign explosion response of rocks to the pendulum waves in stressed media // Journal of Mining Science. Pp. I: 2012, Vol. 48, No 2, Pp. 203—222; Pp. II: 2013, Vol. 49, No 2, Pp. 175—209; Pp. III: 2014, Vol. 50, No 4, Pp. 623— 645; Pp. IV: 2016, Vol. 52, No 1, Pp. 1—35.

14. Техногенная сейсмичность при горных работах: модели очагов, прогноз, профилактика / Под ред. Н.Н. Мельникова. Ч. 1, 2. — Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2004. — 422 с.

15. Деструкция земной коры и процессы самоорганизации в областях сильного техногенного воздействия / Под ред. Н.Н. Мельникова. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2019. — 632 с.

16. Современная геодинамика массива горных пород верхней части литосферы: истоки, параметры, воздействие на объекты недропользования / Под ред. М.Д. Новопашина. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2008. — 449 с.

17. Bychkov I. V., Vladimirov D. Ya., Oparin V. N., Potapov V. P., Shokin Yu. I. Mining information science and Big Data concept for integrated safety monitoring in subsoil management // Journal of Mining Science. 2016. Vol. 52, No 6. Pp. 1195—1209.

18. Bychkov I. V., Oparin V. N., Potapov V. P. Cloud technologies in mining geoinformation science // Journal of Mining Science. 2014. Vol. 50, No 1. Pp. 142—154.

19. Потапов В. П., Попов С. Е., Костылев М. А. Метод обработки радарных данных на базе системы массово-параллельного исполнения заданий Apache Spark // Вычислительные технологии. — 2017. — Т. 22. — № 1. — С.60—74

20. Москвичев В. В., Бычков И. В., Потапов В. П., Тасейко О. В., Шокин Ю. И. Информационная система территориального управления рисками развития и безопасностью // Вестник Российской академии наук. — 2017. — Т. 87. — № 8. — С. 696—705.

21. Bagaev S. N., Orlov V. A., Panov S. V., Parushkin M. D. Pendulum waves and their singling out in the laser deformograph records of the large earthquakes // Journal of Mining Science. 2010. Vol. 46. No 3. Р. 217 — 224.

22. Oparin V. N., Adushkin V. V., Kiryaeva T.A., Potapov V. P., Cherepov A.A., Tyukhrin V. G., Glumov A. V. Effect of pendulum waves from earthquakes on gas-dynamic behavior of coal seams in Kuzbass // Journal of Mining Science. 2018. Vol. 54. No 1, pp. 3—14.

23. Опарин В. Н. Адушкин В. В., Киряева Т. А., Потапов В. П. Региональная кластеризация угольных месторождений Кузбасса по газодинамической активности // Горный информационно-аналитический бюллетень. ч. I. — 2018. — № 9. — С. 5—24. DOI: 10.25018/0236-1493-2018-9-0-5-24. ч. II. — 2018. — № 10. — С. 5—29. DOI: 10.25018/02361493-2018-10-0-5-29.

24. http://topuch.ru/v-p-ananeev-a-d-potapov/index10.html#pages.

25. Oparin V. N. Тheoretical fundamentals to describe interaction of geomechanical and physicochemical processes in coal seams // Journal of Mining Science. 2017. Vol. 53, No 2. Pp. 201—215.

26. Киряева Т. А. Разработка методов энергетического анализа и прогнозирования газодинамической активности углеметановых пластов Кузбасса. — LAP LAMBERT Academic Publishing, 2019. — 332 с.

27. Zhou A. T., Wang K., Kiryaeva T. A., Oparin V. N. Regularities of two-phase gas flow under coal and gas outbursts in mines // Journal of Mining Science. 2017. Vol. 53, No 3. Pp. 533—543.

28. Wang K. X., Aleksandrova N. I., Pan Y. S., Oparin V. N., Dou L. M., Chanyshev A. I. Effect of block medium parameters on energy dissipation. Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 2019. Vol. 60. No 5. Pp. 926—934.

29. Опарин В. Н., Адушкин В. В., Юшкин В. Ф., Потапов В. П. О влиянии природноклиматических и техногенных факторов на развитие механо-эрозионных и сейсмоэмиссионных процессов в окрестностях угольных разрезов Кузбасса // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 9. — С. 72—101. DOI: 10.25018/0236-14932019-090-72-101.

30. Лазаревич Т. И., Мазикин В. П., Малый И. А., Поляков А. Н., Харкевич А. С., Шабаров А. Н. Геодинамическое районирование Южного Кузбасса. — Кемерово: Научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела — межотраслевой научный центр ВНИМИ, 2006. — 181 с.

31. Oparin V. N., Yushkin V. F., Klimko V. K., Rublev D. E., Izotov A. S., Ivanov A. V. Analytical description of surface of blasting-formed underground cavities by laser scanning data // Journal of Mining Science. — 2017. — Vol. 53. — No 4. — Pp. 789—800.

32. Oparin V. N., Seredovich V.A., Yushkin V. F., Ivanov A. V., Prokop’eva S. A. Application of laser scanning for developing a 3D digital model of an open-pit side surface // Journal of Mining Science. — 2007. — Vol. 43. — No 5. — Рp. 545—554.

33. http://www.gisa.ru/45968.html/

34. http://www.idee.es/

35. http://www.geoportail.fr

36. http://www.geoconnections.org

37. http://geodata.gov

38. http://geoportal.ntsomz.ru/

39. http://www.geogr.msu.ru:8082/api/index.html

40. Садовский М. А. Естественная кусковатость горной породы // ДАН. — 1979. — Т. 247. — № 4. — С. 829—831.

41. Садовский М. А., Болховитинов Л. Г., Писаренко В. Ф. О свойстве дискретности горных пород // Садовский М. А. Избранные труды. — М.: Наука, 2004. — С. 337—352.

42. Опарин В. Н., Танайно А. С. Каноническая шкала иерархических представлений в горном породоведении. — Новосибирск: Наука, 2011. — 264 с.

43. Oparin V. N., Potapov V. P., Giniyatullina O. L., Bykov A.A., Schastlivtsev E. L. Integrated monitoring of induced air pollution in mining regions // Journal of Mining Science. 2017. Vol. 53, No 5. Pp. 945—953.

44. Опарин В. Н., Адушкин В. В., Востриков В. И., Усольцева О. М., Мулев С. Н., Юшкин В. Ф., Киряева Т. А., Потапов В. П. Развитие экспериментально-теоретических основ нелинейной геотомографии. Ч. I: Формулировка и обоснование задачи исследований // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 1. — С. 5—25. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-01-0-5-25.

45. Logov A. B., Oparin V. N., Potapov V. P., Schastlivtsev E. L., Yukina N. I. Entropy analysis of process wastewater composition in mineral mining region // Journal of Mining Science. 2015. Vol. 51, No 1. Pp. 186—196.

46. Алексеев А. Д., Айруни А. Т., Васючков В. Ф., Зверев И. В., Синолицкий В. В., Долгова М. О., Эттингер И. Д. Свойство органического вещества угля образовывать с газами метастабильные однофазные системы по типу твердых растворов: научное открытие, РАЕН, диплом № 9, 1994.

47. Малинникова О. Н., Ульянова Е. В., Долгова М. О., Зверев И. В. Изменение микроструктуры ископаемых углей в результате внезапных выбросов угля и газа // Горный журнал. — 2017. — № 11. — С. 27—32.

48. Шпак А. П., Алексеев А. Д., Ульянова Е. В., Трачевский В. В., Чистоклетов В. Н. Природа метаногенерации в угольных пластах // Доповiдi Національної академії наук України. — 2012. — № 6. — С. 105—110.

49. Захаров В. Н., Малинникова О. Н. Исследование структурных особенностей углей выбросоопасных пластов // Записки горного института. — 2014. — Т. 210. — С. 43—52.

50. Zhou H., Dai H., Ge C. Quality and quantity of pre-drainage methane and responding strategies in Chinese outburst coal mines // Arabian Journal of Geosciences. 2016. Vol. 9. Pp. 1—14.

51. Han Y., Wang J., Dong Y., Hou Q., Pan J. The role of structure defects in the deformation of anthracite and their influence on the macromolecular structure // Fuel. 2017. Vol. 206. Pp. 1—9.

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.