|
Шестопалов А.В. ( sinergo@mail.ru )
ДИССИПАТИВНЫЕ СТРУКТУРЫ И ФРАГМЕНТАЦИЯ НА МАКРО- И МЕГАМАСШТАБНЫХ УРОВНЯХ В КРАЕВОЙ ЧАСТИ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД НА БОЛЬШИХ ГЛУБИНАХ
|
|
|
Предлагается объединить, появившиеся в одно и то же время не зависимо друг от друга, новые научные направления - физическую мезомеханику и синергетику краевой части горного массива под общим названием "механодинамика" (в противовес термодинамике). При этом оба научных направления должны содержать подразделы "квазиравновесная" и "неравновесная" механодинамика.
Процесс саморазрушения краевой части угольного пласта - это типичная задача синергетики. Образование зоны отжима в краевой части угольного пласта, нами интерпретируется как образование диссипативных структур. То, что горная наука не рассматривает эмиссию метана на больших глубинах как функцию самоорганизации техногенных трещин, со всеми вытекающими отсюда последствиями, породило кризис традиционных знаний об угольном метане.
Альтернативный механизм начинает преобладать на больших глубинах, т.е. ниже границы зоны газового выветривания, где становится возможным саморазрушение краевой части угольного пласта. Система "горный массив - выработка (полость)" - открытая система и, на больших глубинах, может быть сильно удалена от своего механического равновесия. Процесс саморазрушения распространяется от поверхности обнажения вглубь массива и продолжается до восстановления механического равновесия. Последнее достигается за счет образования области разупрочненного угля.
Если эту область уменьшить до критических размеров или уничтожить, то произойдет следующий скачок процесса саморазрушения до восстановления механического равновесия. При возрастании плотности потока механической энергии по другим причинам, после некоторого упругого сопротивления массива, образуется приращение зоны разупрочнения, и так же скачкообразно. Условия горной выработки, пока не возможно повторить в лабораторных условиях. В натурных условиях, пока, невозможно провести эксперимент, на результаты которого не влияла бы методика эксперимента, в частности устройства ее реализующие.
При этом автор доказывает, что краевая часть горного массива - это фрактал, т. е. многоуровневая самоорганизующаяся система техногенных трещин саморазрушения, где потеря сдвиговой устойчивости происходит самосогласованно на микро-, мезо-, макро- и мегомасштабных уровнях. Это приводит к возникновению диссипативных структур (фрагментации геоматериала) на перечисленных структурных масштабных уровнях.
© Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук (ИПКОН РАН). 111020, Россия, Москва, Крюковский тупик, 4, тел. (+7 095)360-89-39, факс (+7 095)360-89-60.
|
