Здещиц Валерій Максимович. Розвиток наукових основ та техніки вимірювань параметрів геомеханічних і техногенних процесів в гірничовидобувному регіоні

brief description

Здещиц Валерій Максимович. Розвиток наукових основ та техніки вимірювань параметрів геомеханічних і техногенних процесів в гірничовидобувному регіоні. : Дис... д-ра наук: 05.15.11 2007

Здещиц В.М. Розвиток наукових основ та техніки вимірювань параметрів геомеханічних і техногенних процесів в гірничовидобувному регіоні. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.15.11 фізичні процеси гірничого виробництва. Національний гірничий університет України, Дніпропетровськ, 2007.
Дисертація присвячена питанням підвищення ефективності гірничого виробництва за рахунок розвитку наукових основ та техніки вимірювань параметрів геомеханічних і техногенних процесів у гірничовидобувному регіоні. Установлено, що використання цифрових та волоконно-оптичних технологій для створення нових реєструвальних пристроїв дозволяє дистанційно і комплексно дослідити фізичні процеси у гірських породах. Виконано теоретичні та аналітичні дослідження систем для створення парку датчиків з дистанційним зняттям інформації, розроблені їх конструкції, проведені лабораторні та виробничі випробування. Розроблено методики вимірювань для створених приладів і на практиці отримані експериментальні дані, аналіз яких дозволив одержати нові знання про фізичні процеси, що відбуваються в гірських породах і спорудах.

Дисертація є закінченою науково-дослідною роботою, в якій вирішена актуальна наукова проблема, яка полягає в розвитку наукових основ та техніки вимірювань параметрів геомеханічних і техногенних процесів у гірничовидобувному регіоні, що має важливе значення для України.
Основні наукові й практичні результати роботи:
1. Доведено, що гірничі роботи, які ведуться у Криворізькому гірничорудному басейні відкритим і підземним способами, дуже впливають на земну поверхню, що приводить до виникнення значних за площами зон зрушень і зсувів. Масові вибухи, які проводяться періодично в кар'єрах і шахтах, приводять до виникнення додаткових навантажень на напружено-деформований гірський масив.
Існуючі методи діагностики й контролю напруженого стану гірського масиву не можуть задовольняти сучасні потреби виробництва через недостатню точність вимірюваних параметрів фізичних процесів, що відбуваються, і принципову неможливість у більшості випадків здійснювати ці вимірювання дистанційно.
2. Аналіз сучасних способів і засобів передачі інформації дозволив однозначно визначитися з базовими технологіями, які повинні бути задіяні для вирішення вищезазначених проблем: це технології цифрових і волоконно-оптичних систем виміру.
З метою виявлення одержуваних переваг була розглянута теорія волоконно-оптичних світловодов з позицій її застосовності для вирішення проблем, пов'язаних з гірничим виробництвом.
Показано, що рефлектометричні волоконно-оптичні датчики та датчики прохідного типу із зовнішньою модуляцією інтенсивності світла є основним елементом для побудови вимірювальних систем з дистанційним зніманням інформації.
3. Необхідність у вимірі багатьох параметрів фізичних процесів, що перебувають у статиці, динамічному розвитку, коливальному стані привела до розробки теорії й розрахункових методик для чутливих елементів волоконно-оптичних датчиків.
Уперше отримано оптимальні параметри для волоконно-оптичних датчиків мембранного типу, з кулястим чутливим елементом; виявлені кореляційні зв'язки інтенсивності світлового потоку й величини зовнішнього впливу (тиску, швидкості потоку, зсуву, деформації, амплітуди коливання тощо).
4. Для контролю якості вибуху свердловинних зарядів і вибухових речовин розроблені методика й схеми вимірювань швидкості детонаційної хвилі за допомогою волоконної оптики. Випробування довели працездатність методу й незаперечні переваги в точності вимірювання швидкості перед традиційними методами.
Уперше визначені часи релаксації світіння повітря залежно від тиску. Цими величинами буде визначатися швидкодія повітряного сцинтилятора і, відповідно, точність реєстрації виходу ударної хвилі, точність методу.
5. Уперше отримано вираз залежності товщини фронту ударної повітряної хвилі від її інтенсивності, що дозволило визначити розміри чутливого елемента датчика (~10 мкм) для реєстрації слабких ударних повітряних хвиль (20...1000 Па) і на цій основі розробити вимірювальні пристрої.
6. Уперше розроблені методики й пристрої для дистанційного виміру деформації, величини гірського тиску, рівня ґрунтових вод у підошві відвалів. Встановлено датчики в підошву відвалу й отримані залежності, які характеризують величини фізичних процесів. Експериментально встановлено, що фактичний тиск на основу відвалу на 7,7% більше розрахункового, а це свідчить про те, що фактичний ступінь його стійкості може виявитися істотно нижчим, ніж проектний.
7. Розроблено високоточні волоконно-оптичні прилади й вимірювальні системи для здійснення дистанційного контролю просторового положення, задання вертикального напрямку й реєстрації кутів нахилу спостережуваних поверхонь.
8. Розроблено конструкції, встановлені спостережні станції та проведені їх промислові випробування з метою одержання інформації про геодинамічні процеси, які відбуваються в гірничовидобувному регіоні, у тому числі й під впливом гірничих робіт.
Показано, що застосування волоконно-оптичних систем вимірювання збільшує точність визначення зсуву гірських порід на порядок у порівнянні з традиційними методами.
9. Отримано експериментальні дані про величину інтенсивності землетрусів для об'єктів ЦПТ у кар'єрах Кривбасу й житлових будинків за межами кар'єрів.
Розроблено метод сейсмічного зондування для визначення міцності гірських порід. Результати роботи впроваджено на гірничих підприємствах Кривбасу.
10. Результати випробувань і впровадження техніки вимірювань параметрів геомеханічних і техногенних процесів у гірничовидобувному регіоні свідчать про їх високу ефективність, що дозволяє рекомендувати розроблені науково-технічні рішення для широкого використання на гірничовидобувних підприємствах.