Л.И. Пимоненко, К.А. Безручко, С.Ю. Макеев, А.А. Каргаполов, Д.П. Гуня 

Результаты мониторинга напряженно-деформированного состояния горного массива методами теории фрактальной геометрии

По результатам мониторинга состояния углепородного массива на различных участках отработки шахтного поля, проводимого с использованием многоканальной сейсмоакустической системы, разработанной польской компанией EMAG для шахты им. А.Ф. Засядько, рассчитаны показатели фрактальной размерности для трех добычных лав. Значения фрактальной размерности временных рядов сейсмоакустических явлений на различных участках отрабатываемого угольного пласта получены двумя методами: с использованием показателя Хаусдорфа и показателя Хёрста, что позволило их сравнить и установить высокую сходимость полученных результатов. Установлено влияние тектонических нарушений на изменение фрактальной размерности. Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что величина фрактальной размерности сейсмоакустических явлений отражает степень нарушенности горного массива и может служить характеристикой предрасположенности массива к динамическим явлениям. Сделан вывод о влиянии ранее проходивших деформаций на изменение трещиноватости. Установлено, что чем меньше фрактальная размерность, тем меньше сейсмоакустическая активность, характеризующая нарушенность массива. То есть при значенияхфрактальной размерности менее чем 1,3 система находится в устойчивом состоянии. Если же фрактальная размерность превышает 1,6, то это можно рассматривать как неустойчивость системы и высокую вероятность ее перехода в нестабильное состояние, которое может перерасти в лавинообразный процесс. Выполнен сравнительный анализ полученных результатов для различных временных интервалов. Использование этих данных может служить основой для разработки прогностических критериев геодинамической опасности проведения горных работ на угольных месторождениях Донбасса.

Ключевые слова: сейсмоакустическая эмиссия, фрактальная размерность, показатель Хёрста, геодинамическая опасность. 

Pimonenko L.I., Bezruchko K.A., Makeev S.Yu., Kargapolov A.A., Gunja D.P. 

The monitoring of the tensely-deformed state of rock-mass by the methods of fractal geometry theory 

The article presents the results of the monitoring of the coal-rock masses in various areas of the mine take carried out with the use of multichannel seismic-acoustic system designed by the Polish company EMAG for the A.F. Zasjadko Mine. The fractal dimensions have been calculated for three longwall outputs. The values of the fractal dimensions for the time series of seismo-acoustic occurrences in various sections of the exploited coal bed have been obtained by two methods: with the use of the Hausdorff index and that of the Hearst index, which makes it possible to compare them and identify a high convergence of the results. It has been established that the tectonic disturbances cause changes in the fractal dimension. The performed researches enable one to draw a conclusion that the size of the fractal dimension of the seismo-acoustic occurrences accounts for the degree of rock-mass disturbance and can testify to the predisposition of the rock massif to dynamic phenomena. A conclusion has been made that the deformations occurred earlier cause changes in cracking. It has been found that the smaller is the fractal dimension, the less is the seismo-acoustic activity entailing a fracturation of the massif. It means that the fractal dimension making up less than 1.3, the system is stable. If the fractal dimension exceeds 1.6, the system may be regarded as being unstable threatening with avalanche processes. A comparative analysis of the obtained results has been performed for different time intervals. The data can serve as the basis for the development of criteria to predict a geo-dynamic danger when working in the coal deposits of Donbas.

Key words: seismo-acoustic emission, fractal dimension, index of Hearst, geodynamic danger.