«Горная геомеханика»

механика горных пород, наука о механических свойствах породных массивов и механических процессах, происходящих в них при ведении горных работ. Г. г. находится на стыке геомеханики (См. Геомеханика) и горной науки (См. Горная наука) и имеет главной целью рациональное управление горным давлением (См. Горное давление). Основные задачи Г. г.: изучение прочностных и деформационных характеристик породных массивов, в которых ведутся горные работы, а также установление закономерностей возникновения и развития напряженно-деформационных полей в районах горных разработок. Г. г. связана с механикой деформируемой среды (сплошной и дискретной); геологией и инженерной геологией; геофизикой и др. науками о Земле, а из технических дисциплин — с горной наукой, особенно с разработкой месторождений полезных ископаемых, и со строительной механикой. Поскольку Г. г. рассматривает воздействие на породные массивы не только естественных, но и производственных факторов, она в этом смысле является более широкой дисциплиной, чем геомеханика, однако по масштабу изучаемых объектов Г. г. уступает последней, так как изучает локальные области земной коры. В Г. г. совместно применяются аналитические, лабораторные и натурные методы. Г. г. исследует управление горным давлением, взаимодействие крепей горных выработок с породными массивами, устойчивость подземных и открытых горных выработок, сдвижение породных толщ и земной поверхности под влиянием горных работ, вопросы борьбы с горными ударами (См. Горный удар) и внезапными выбросами (См. Внезапный выброс) угля и газа и др. Развиваясь с древнейших времён, Г. г. формируется в научную дисциплину лишь с 19 в. Основополагающие исследования в Г. г. выполнили советские учёные: М. М. Протодьяконов-старший (1907, 1930), П. М. Цимбаревич (1934, 1951), В. Д. Слесарев (1948), С. Г. Авершин (1948, 1955), К. В. Руппенейт (1954, 1961) и др.; за границей Г. Шпакелер (Германия, 1928; ГДР, 1954), Р. Феннер (Чили, 1938), Ф. Мор (ФРГ, 1946, 1963), А. Лабас (Бельгия, 1949, 1951) и др.

В период бурного развития горнодобывающей промышленности в 40—60-х гг. 20 в., Г. г. создала научные основы для резкого повышения безопасности горных работ и роста производительности труда.

Лит.: Маньковский Г. И., Горная геомеханика и теория состояния горных пород, «Вести. АН СССР», 1963, №5; Крупенников Г. А., О направлениях и постановке аналитических исследований в механике горных пород, «Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых», 1966, № 2.

Г. А. Крупенников.

механика горных пород (a.rock geomechanics; н.Montangeomechanik; ф.geomecanique des roches; и.mecanica de rocas), - наука о прочности, устойчивости и деформируемости массивов г. п. и горн.-техн. объектов в условиях горн. давления (природного и вызванного горн. работами). Г. г. - один из осн. разделов Горных наук. Предмет Г. г. - механич. процессы, происходящие в массиве г. п. и связанные гл. обр. с проведением в нём горн. выработок (формирование напряжённого состояния массивов пород и его изменения в связи с проведением выработок, сдвижение г. п., взаимодействие пород с крепями горн. выработок и др.). Г. г. решает задачи управления Горным давлением, взаимодействия массива пород с крепями и обделкой горн. выработок, устойчивости подземных и открытых горн. выработок, сдвижения породных толщ и земной поверхности под влиянием горн. работ, борьбы с динамич. проявлениями горн. давления - Горными ударами, Внезапными выбросами и др. Для решения задач Г. г. используются натурные наблюдения и инструментальные измерения напряжений, деформаций, сдвижений г. п., моделирование, аналитич. методы. Г. г. связана с механикой деформируемой среды, геологией, геотектоникой, инж. геологией, сейсмологией, из физико-техн. дисциплин - со строительной механикой.

Г. г. сформировалась в науч. дисциплину в 19 в. в связи с изучением условий обрушения и оседания земной поверхности над горн. выработками. В России исследования в области Г. г. включали охрану сооружений на поверхности от влияния сдвижения г. п. (Г. Д. Романовский, 1898-1900), изучение взаимосвязи обрушения пород над выработками с применяемыми системами разработки (Б. И. Бокий, 1903), развитие гипотезы свода естеств. равновесия пород над выработками, расчёты устойчивых пролётов выработок и величины горн. давления (M. M. Протодьяконов, 1907), создание программы изучения сдвижения и обрушений пород (П. М. Леонтовский, 1911-13).

Основополагающие исследования в Г. г. были выполнены после Oкт. революции 1917. Под рук. И. М. Бахурина в Ленинграде в 20-е гг. была создана науч. школа по изучению сдвижения г. п. В 30-е гг. в Киеве сформировалась науч. школа во главе с А. Н. Динником, изучавшая поля напряжений вокруг выработок разл. размеров и конфигураций на основе теории упругости. В 1935-40 были впервые предложены методы непосредств. определения напряжений в массивах г. п. (Д. Д. Головачёв и Г. H. Кузнецов); в 1936 разработан метод моделирования с использованием эквивалентных материалов (Кузнецов). В 40-50-е гг. созданы способы расчёта на прочность целиков (Л. Д. Шевяков и др.), инж. способы расчёта горн. давления на основе строит. механики и сопротивления материалов (В. Д. Слесарев, П. М. Цимбаревич). Фундаментальные исследования велись в этот период по теории предельного равновесия применительно к устойчивости бортов карьеров, котлованов и отвалов. В 50- 60-е гг. изучен механизм взаимодействия массива пород и крепей горн. выработок; при этом было установлено, что крепь следует рассматривать как активный элемент, свойства к-рого существенно влияют на условия деформирования массива окружающих пород (Г. А. Крупенников и др.). В 60-70-х гг. развивались исследования реологич. процессов в массивах г. п., особенностей деформирования и разрушения г. п. в условиях неравномерных нагрузок при высоком горн. давлении (К. В. Руппенейт, Ж. С. Ержанов, Е. И. Шемякин). Благодаря разработке и применению численных методов (конечно-разностного и вариационно-разностного) достигнуты успехи в аналитич. определении напряжённо- деформированного состояния структурно- неоднородных массивов пород. В этот период расширились представления о природе горн. давления, связанные с изучением тектонич. полей напряжений (М. В. Гзовский, И. А. Турчанинов).

Перспективные направления развития Г. г. связаны с изучением механич. поведения г. п. на больших глубинах, созданием бесшахтных и безлюдных процессов добычи п. и., исследованием влияния на массивы пород динамич. нагрузок (массовые взрывы, землетрясения, крупные обрушения), прогнозированием освоения недр Луны и др. планет.

За рубежом наиболее крупные исследования в Г. г. выполнили; А. Гейм (Швейцария), первым выдвинувший гипотезу о гидростатич. напряжённом состоянии массива г. п.; Г. Шпакелер (ГДР), установивший закономерности распределения напряжений в толще пород вокруг очистных пространств в разл. горн.-геол. условиях; О. Якоби (ФРГ), детально изучивший закономерности горн. давления при разработке угольных пластов; Ф. Мор (ФРГ), установивший важные закономерности взаимодействия г. п. и крепей; Р. Феннер (Чили), проведший теоретич. и экспериментальные исследования по созданию основ матем. теории горн. давления; А. Лабас (Бельгия), предложивший способы расчёта горн. давления с учётом податливости и др. характеристик крепей; Е. Литвинишин (ПНР), развивший статистич. методы в приложении к задачам Г. г.; Л. Мюллер (Австралия), детально изучивший закономерности Г. г. в скальных массивах и решивший ряд конкретных задач их использования в инж. практике и др.

С 50-х гг. 20 в. проводятся междунар. конференции по Г. г. При АН ГДР с 1958 функционирует Междунар. бюро по механике г. п. В 1962 организовано Междунар. об-во по механике г. п., к-рое проводит раз в 4 года конгрессы. По тематич. плану СЭВ с 1967 ведутся совместные работы по созданию комплексов разл. аппаратуры и совершенствованию методов определения напряжений в массиве г. п.

В СССР исследования по Г. г. проводятся в ин-тах АН СССР, ИПКОНе, Ин-те горн. дела СО АН СССР, Горн. ин-те Кольского филиала АН СССР, Ин-те физики и механики г. п. АН Кирг. ССР, Ин-те геотехн. механики АН УССР, Ин-те горн. дела АН Казах. ССР, отраслевых н.-и. ин-тах - горной геомеханики и маркшейдерского дела, горного дела им. А. А. Скочинского, Гидропроекте, а также в горных вузах - Московском, Ленинградском и Днепропетровском.Литература: Руппенейт К. В., Либерман Ю. M., Введение в механику горных пород, М., 1960; Мюллер Л., Инженерная механика. Геология скальных массивов, (пер. с нем.), М., 1971; Турчанинов И. A., Иофис M. A., Каспарьян Э. В., Основы механики горных пород, Л., 1977; Борисов A. A., Механика горных пород, M., 1980; Obert L, Duvаll W., Rock mechanics and the design of structures in rock, N. Y. - (a. o.), 1967.И. А. Турчанинов, Е. И. Шемякин.