10. Назовите основные методы горной науки.

Методы горной науки могут быть разделены на три большие группы: аналитические (теоретические), экспериментальные и комбинированные (комплексные).

Целью аналитических исследований является установление математических зависимостей между параметрами изучаемого явления для его глубокого анализа. Например, применительно к задачам изучения проявлений горного давления эти исследования заключаются, в частности, в вычислении напряжений, деформаций и смещений горных пород, нагрузок на крепь выработок, в определении опасных зон и условий равновесия горных пород на основе методов теории сплошной среды и различных предположений (гипотез) горного давления и др. Для решения сложных технологических задач, используются, например, методы математического моделирования, позволяющие одновременно учитывать взаимодействие многих факторов и их влияние на показатели эффективности технологии.

Экспериментальные исследования в свою очередь делятся на две большие группы: лабораторный эксперимент и производственный – в шахтных условиях.

Лабораторные методы исследований позволяют изучать и решать те вопросы, которые по каким-либо причинам не могут быть изучены в производственных условиях. К ним относятся, например, многочисленные методы исследования свойств горных пород на образцах, физическое и аналоговое моделирование, а также другие методы.

Натурные (шахтные) исследования основаны на наблюдениях и опытах непосредственно в шахтах. Они дают много полезных материалов для изучения механизма процесса, обоснования теоретических схем, гипотез и закономерностей.

Комбинированные методы исследований нашли широкое распространение и являются наиболее перспективными, так как содержат в себе лучшие стороны аналитических и экспериментальных методов. К ним относятся, например, «аналитико-экспериментальный метод» предложенный профессорами Ю.З. Заславским и Г.И. Грицко для исследований проявления горного давления. Суть его заключается в том, что с применением аналитических (теоретических) методов устанавливается качественная картина явления и формулы, отвечающие физическому смыслу изучаемого явления. Погрешности же решения, вызванные рядом допущений, корректируется эмпирическими коэффициентами, значения которых находятся из шахтных замеров.

11. Сущность метода моделирования на эквивалентных материалах.

В этом методе в модели взамен натуральных горных по – род используют некоторые искусственные материалы, эквивалентные породам моделируемой толщи.

Последовательность работ по изготовлению и испытанию модели из эквивалентных материалов состоит в следующем. Зная по данным испытаний натуральных пород их механические свойства и принимая тот или иной геометрический масштаб модели, подбирают соответствующие рецептуры эквивалентных материалов. Из них на специальном стенде изготавливают модель, имитирующую толщу пород в принятом масштабе моделирования. В модели устанавливают приборы для регистраций напряжений, деформаций и смещений элементов систем.

В качестве материалов, эквивалентных твердым (скальным и полускальным) породам, получили наибольшее применение трехкомпонентные смеси: парафин-песок-слюда, гипс-песок-слюда, а также двухкомпонентные – песок-канифоль.

В зависимости от решаемых задач моделирование ведут в различных геометрических масштабах: от 1:1000 до 1:100, или крупных, от 1:50 до 1:10.

Трещиноватость или кливаж воспроизводят путем наличия только что изготовленных слоев до отвердения или схватывания материала.

После изготовления модели в намеченных местах устанавливают марки и датчики для регистрации картины поля напряжений, деформаций и смещений в период испытаний. При этом широко применяются микродинамометры, используется метод фотофиксации, зеркальные и оптические тензометры (конструкции А.М. Зоря и В.Н. Земисева).

Завершающим этапом моделирования является отработка модели. Результаты испытаний представляют в виде графиков и соответствующих зависимостей.