Акустический мониторинг зон аномальных напряжений, определение их положений, поверхностей, оценка катастрофического риска
Authors: Ольга Александровна Хачай , Олег Юрьевич Хачай 
Published: December 2024

Cамоорганизация не является универсальным свойством материи, она существует при определенных внутренних и внешних условиях, и это не связано с особым классом веществ. Изучение морфологии и динамики миграции аномальных зон, связанных с повышенными напряжениями, имеет особое значение при отработке глубокозалегающих месторождений, осложненной динамическими явлениями в виде горных ударов. Важным инструментом для этого изучения являются геофизические исследования. Для описания геологической среды в виде массива горных пород с его естественной и техногенной неоднородностью следует пользоваться ее более адекватным описанием, чем является дискретная модель среды в виде кусочно-неоднородной блоковой среды с вложенными неоднородностями меньшего ранга, чем размер блока. Эта вложенность может быть прослежена несколько раз, т.е., изменив масштаб исследования, мы видим, что неоднородности меньшего ранга выступают теперь в виде блоков для неоднородностей следующего ранга. Простое усреднение измеряемых геофизических параметров может приводить к искаженным представлениям о структуре среды и ее эволюции. Нами проведен анализ морфологии структурных особенностей зон дезинтеграции перед сильным динамическим явлением. Введение в систему отработки предлагаемого комплексного пассивного и активного геофизического мониторинга, нацеленного на изучение переходных процессов перераспределения напряженно-деформированного и фазового состояний, может способствовать предотвращению катастрофических динамических проявлений при отработке глубокозалегающих месторождений. Методы активного геофизического мониторинга должны быть настроены на модель иерархической неоднородной среды. Построены итерационные алгоритмы 2-D моделирования и интерпретации для дифракции звука и линейно поляризованной поперечной упругой волны на включении с иерархической упругой структурой, расположенной в J-ом слое N-слойной упругой среды. Рассмотрен случай, когда плотность включения каждого ранга совпадает с плотностью вмещающего слоя, а упругие параметры включения каждого ранга отличаются от упругих параметров вмещающего слоя.

Self-organization is not a universal property of matter, it exists under certain internal and external conditions and this is not associated with a special class of substances. The study of the morphology and dynamics of migration of abnormal zones associated with increased stresses is of particular importance in the development of deep-seated deposits, complicated by dynamic phenomena in the form of rock bumps. An important tool for this study is geophysical exploration. To describe the geological medium in the form of rock mass with its natural and technogenic heterogeneity requires to use its more adequate description than a discrete model of the medium in the form of a piecewise heterogeneous block medium with embedded heterogeneities of a lower grade than the size of the block. This inclusion can be traced several times, i.e. changing the scale of the study, we see that heterogeneities of a lower grade now appear in the form of blocks for heterogeneities of the next grade. Simple averaging of the measured geophysical parameters can lead to misconceptions about the structure of the medium and its evolution. We have analyzed the morphology of structural features of disintegration zones before the strong dynamic phenomenon. Introduction into the development system of the proposed complex passive and active geophysical monitoring aimed at studying the transient processes of redistribution of stress-deformed and phase states can help to prevent catastrophic dynamic phenomena in the development of deep-seated deposits. Active geophysical monitoring methods should be tuned to a hierarchical heterogeneous medium model. The authors have built the iteration algorithms of 2-D modeling and interpretation for sound diffraction and linearly polarized transverse elastic wave on the inclusion with hierarchical elastic structure located in the J-th layer of N-layer elastic medium. The paper considers the case when the inclusion density of each grade coincides with the density of the host layer, and the elastic parameters of the inclusion of each grade differ from the elastic parameters of the host layer.