|
Ученый совет института
Научно-методологический семинар Доклад 29.11.2000г. |
|
Председатель семинара - академик РАН Трубецкой Климент Николаевич |
Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук (ИПКОН РАН)
|
|
|
Приложение |
Учитывая то, что на предыдущем методологическом семинаре (16.12.1992 года) было много замечаний по методам исследований, попытаюсь обосновать, почему основным и единственно возможным методом исследования мог и был принят метод мягкого моделирования, путем отрицания всех остальных методов, которые имеют близкую к нулю или даже отрицательную эффективность, применительно к данному конкретному случаю (процессу самообразования техногенной трещиноватости). Прошу извинения у уважаемых мною коллег за использование, для доказательства соей правоты, в качестве примера именно их работ. Цитируемые работы являются лучшими в обозначенной области, и по этому попали под критику.
Отрицательную эффективность можно получить если использовать точные математические методы или численное математическое моделирование (приближенные методы), так называемые методы "жесткого" моделирования. Время применения математических методов в геомеханике для больших глубин еще не наступило, так как не разработан соответствующий математический аппарат. Синергетика не имеет матаппарата. К чему может привести желание " обязательно что-нибудь посчитать" там где это невозможно, свидетельствуют многочисленные примеры.
Первый пример. В работе С.В.Кузнецова и В.А.Трофимова [9] ими сформулирована концептуальная модель фильтрации газа в газонепроницаемых угольных пластах на основе свойства усадки углей при десорбции газа. В результате усадки происходит раскрытие микротрещин и образование микрозазоров между отдельностями в угольном пласте. Авторы публикации пишут, что проведен анализ, теоретическое обобщение и "выявлено" свойство усадки углей при десорбции газа. Конец цитаты. В отличии от теории фильтрации в геомеханике свойство усадки давно известно. Оно не рассматривается горняками в виду очевидности его несущественного вклада в фактически наблюдаемое в горных выработках газовыделение. С.В.Кузнецов и В.А.Трофимов пишут, что абсолютно новыми положениями теории являются: распространение газопроницаемой зоны, существование скачка сорбированного газа на ее границе, а также граничные условия, которые связывают между собой изменяющиеся в процессе фильтрации давление и градиент давления газа, скачок сорбированного газа, проницаемость и скорость распространения газопроницаемой зоны. Конец цитаты. "Скорость распространения газопроницаемой зоны" настолько мала, что на предложенный механизм не стоит обращать внимания. Все это хорошо для "чистой" теории фильтрации, для которой, как утверждают авторы, впервые описан механизм распространения газопроницаемых зон. Для реального угольного пласта вредно рассматривать движущуюся границу газопроницаемой зоны как фронт волны фильтрации, на котором существует скачок сорбированного газа. Отрицательная эффективность используемого в цитируемой работе метода в том, что полученные результаты требуют затрат сил и времени на их опровержение.
Если не ограничиваться, как это делают авторы цитируемой публикации, только раскрытием природных трещин, то эффект "усадки" в геомеханике, на феноменологическом уровне, давно эффективно используется. Еще в 80-х годах В.М.Зотовым (ИПКОН РАН) была предложена "концепция влияния неоднородности угля по коэффициенту усадки на трещинообразование при его дегазации", заключающейся в том, что из-за неоднородности коэффициента усадки или различий в размерах отдельностей, уменьшение объема последних в процессе газоистощения может приводить к появлению механических напряжений, достаточных для прорастания новых трещин не природного, а техногенного характера. В публикации [10] это нашло отражение в виде механизма запоздалых выбросов, т.е. выбросов, происходящих в ремонтные смены и другое время, когда очистные или подготовительные работы не велись, не было никакого воздействия на забой и т.п.
|
|
|
Третий пример на примере того же автора [11]. Математическую модель механизма образования сильно измельченного угольного вещества ("бешеной муки"), на базе развиваемой им аналогии между раствором газа в воде и твердым углегазовым раствором (ТУГР), можно использовать, в лучшем случае, как очередную гипотезу. Предлагаемая математическая модель так же не выдерживает элементарных проверок на адекватность натуре.
Первая ошибка В.Н.Одинцева уже в том, что в качестве исходной посылки он использует модель С.А.Христиановича [6], согласно которой трещины образуются параллельно обнаженной поверхности. Использует в одномерной постановке и поэтому не входит в явные противоречия с натурой. При этом, всем специалистам в этой области и ему в том числе известно, что в двумерной постановке задачи из модели не возможно получить адекватного натуре решения - "грушевидного" фронта распространения процесса разрушения. Так как, в математической модели, для всех участков моделируемой обнаженной поверхности условия зарождения и развития процесса одинаковы, то фронт распространения процесса может быть либо прямолинейным, либо в виде концентрических окружностей (в зависимости от конфигурации, т.е.геометрических параметров граничных условий, отображающих обнаженную поверхность).
|
|
Второе. Развиваемая им модель, на базе аналогии с раствором газа в воде, не содержит механизма затухания процесса образования "бешеной муки". Возникнув однажды моделируемый процесс неизбежно приводит к превращению всего угольного пласта в "бешеную муку".
Третье. Известно, что при выбросе угля и газа "бешеная мука" распределяется неравномерно по длине отвала - в начале выброса она отсутствует. Из модели же следует, что она образовывается постоянно и, следовательно, должна появляться и в начале газодинамического явления (ГДЯ).
Следовательно, модель не пригодна для использования, т.к. достоверность результатов, получаемая этим методом нулевая, а метод дает отрицательную эффективность. Построение математических моделей наносит вред геомеханике, получаемые из них результаты вводят в заблуждение, вынуждая тратить силы на опровержение, не считая затрат времени на то, чтобы разобраться во всем этом наукообразии. Результатами работ математиков можно воспользоваться только лишь на качественном уровне для разработки гипотез, но такой потребности не возникает, т.к. все проблемы, на качественном уровне, решаются с большей эффективностью методами мягкого моделирования.
О методе электроаналогий. Просьба не путать метод ЭГДА (электрогидродинамических аналогий) 60-х годов с электро-аналоговым моделированием, используемым в настоящей работе. Отличий очень много и все принципиального характера. Нелинейные сеточные интеграторы (НСИ) автора - это не ЭГДА и даже не АВМ (аналоговые вычислительные машины) на смену которым пришли ЦВМ (цифровые вычислительные машины). В НСИ 80-х годов реализована японская концепция компьютера-будущего, компьютера 5-го поколения, не фон-Неймановской архитектуры (управление свойствами вычислительно-моделирующей среды потоком данных, а не потоком команд), компьютера не требующего програмирования - это электро-аналоговые "машины клеточных автоматов". Устройства защищены авторскими свидетельствами. Более подробно остановиться на этом вопросе не позволяют рамки семинара.
О том, что доклад очень эклектичен
(проблема на сегодня неразрешимая для автора). Система техногенных трещин саморазрушения в горном массиве - это фрактал.
|
|
Физическое моделирование или другие специальные лабораторные эксперименты могли бы иметь место и быть очень эффективными, но только не в нашем институте.
Аналитические методы исследования (анализ вещественного состава, элементный анализ, анализ газовой фазы и т.п.), исследования методами рентгено-структурного анализа, учет кинетических характеристик угля, исследования сорбционных свойств и, вообще, любых других свойств микро мира, в рамках термодинамики, не могут иметь отношение к обозначенным проблемам горного производства. Результаты таких исследований, например любая работа В.А.Бобина или И.Б.Ковалевой, применимы только к "углю в противогазе", т.е. к медленно текущим процессам, обусловленным нарушением термодинамического равновесия. Опираясь на эти методы, традиционная геомеханика может объяснить газоносность 40 м3/т. Фактически может выделяться 400-500 м3/т потому, что область применения термодинамики начинается и заканчивается закрытыми системами. Система "угольный пласт - выработка" есть открытая система, притом на больших глубинах сильно удаленная от своего механического (не термодинамического) равновесия. Диффузионно-кинетические параметры, в принципе никакие, не могут быть значимыми величинами, в случае с реальными горными выработками.
В работах В.А.Бобина и И.Б.Ковалевой и других вся наука концентрируется на масштабном уровне порядка 20-40 ангстрем и нет науки на уровне миллиметров, сантиметров, метров. Коэффициент диффузии, каким бы он не был, никак не может характеризовать газообильность выработок. Регистрируемые, из подземных горных выработок, огромные количества метана выделяются не за 100 лет, а практически мгновенно при полном отсутствии природной газовой проницаемости (в режиме фильтрации) угольного вещества в стенках техногенных трещин. Молекула метана, выделившаяся из сорбционной частицы в результате нарушения термодинамического равновесия (с помощью своих упругих сил, или в результате волнового воздействия или еще чего-либо), не имеет возможности с необходимой скоростью (мгновенно) попасть в горную выработку в связи с кризисом ("смертью") традиционных представлений на мезо- и макроуровне после публикации С.В.Кузнецова и В.А.Трофимова [13]. "На основании проведенного анализа порядка 600 замеров давления газа в 50 газоносных угольных пластах на глубинах 400-900 м от дневной поверхности доказано (Ш: подчеркиваю "доказано"), что газоносные угольные пласты в нетронутом состоянии непроницаемы всюду ниже зоны выветривания, несмотря на множество разных по своей природе трещин и пор". А как известно, выше зоны газового выветривания нет ни газопылефлюидодинамики ни саморазрушения краевой части, т.е. нет самого объекта изучения.
