Разработка новых информационных технологий оценки напряженно-деформированного состояния горных пород (рук.; чл.-корр. НАНУ д.т.н. Круковский А.П. ; д.т.н. Слащёв И.Н.)

В ИГТМ НАН Украины разработаны три программных комплекса для расчетов геомеханического состояния породного массива. Программные системы реализуют три взаимодополняющих методологии прогноза напряженно-деформированного состояния массива горных пород.

Прогнозирование геомеханических условий отработки угольных пластов служит фундаментом для разработки эффективных и безопасных технологий горных работ. Поэтому решение проблемы геомеханической безопасности может быть выполнен на научно-технической базе прогнозирования геомеханических и газодинамических процессов современными информационными технологиями. Вместе с тем, моделирование сложных физических процессов невозможно без новых методов, современной вычислительной техники и программного обеспечения для расчетов, обработки, анализа и визуализации больших массивов данных.

На протяжении более 30 лет они динамично развивались и, на сегодняшний день, представляют собой три взаимодополняющих методологии, которые реализованы в широко апробированных программных системах: системе объемного моделирования на основе метода конечных элементов (МКЭ) системе моделирования «GEO-RS» для расчетов геомеханических и газодинамических процессов в структурно-неоднородной массиве пород и параметров технологий добычи полезных ископаемых на основе метода конечных элементов и метода начальных напряжений; системе моделирования плоско параллельно объемных структур массива на основе модифицированного метода Фусса-Винклера.

Необходимость развития собственного программного обеспечения объясняется тем, что коммерческие программные комплексы предлагаются только с компилированными (зашифрованными) кодами, их невозможно расширить под новые условия без исходного кода. Кодирования программ делает невозможным оценку адекватности математических моделей, которые заложены в расчетный модуль. Кроме того, программы, предлагаемые для геомеханических расчетов, создавались для других целей, например, для проектирования деталей, сборок и оболочек в машиностроении - это программы SolidWorks, Сosmos, NX Nastran, расчета почв - pfase2, фундаментов зданий и строительных конструкций - «Лира », и этот список можно продолжать. То есть коммерческие программы узкоспециализированные для оценки состояния материала деталей машин, механизмов, корпусов самолетов, элементов ракетной техники и др., поэтому они, в основном, предназначены для расчетов исключительно упругих сред, что не соответствует модели деформирования горных пород. Это является большой проблемой при расчетах геомеханических процессов в осадочных горных породах, так как для фактических условий разработки угольных шахт упругие модели дают крайне приближенную картину распределения напряжений и только на момент времени, когда происходит упругая деформация. Даже если правильно решается тестовая задача, сложно адекватно задать граничные условия без точного понимания их основания. Поэтому расчеты часто приводят к некорректным результатам, которые не подтверждаются реальными измерениями в горных выработках.

Таким образом, наши специалисты, располагая и обладая возможностями коммерческих программ SolidWorks, Сosmos, NX Nastran, pfase2, «Лира» и др. разработали свою устойчивую и апробированную расчетную базу.

Прогнозирование геомеханических условий отработки угольных пластов служит фундаментом для разработки эффективных и безопасных технологий горных работ.

• Вперёд