Участившиеся случаи природных и техногенных катастроф, сопровождаемые тяжелыми социальными, экологическими, экономическими, а нередко и политическими последствиями не всегда позволяют провести четкую грань между природными и техногенными причинами катастрофы. Еще труднее выявить различие между научно необоснованной техногенной деятельностью и преднамеренными действиями, направленными на искусственное инициирование катастрофы. Объективный ответ на эти вопросы можно дать лишь на основе фундаментального изучения генезиса и закономерностей формирования очагов природных и техногенных катастроф и механизмов их проявления.

При внешней схожести явлений, происходящих в районе добычи полезных ископаемых, геомеханическая и геодинамическая модель техногенного участка литосферы может быть упрощенно представлена путем следующих построений. Модель отображает участок земной коры, включающий в себя ограниченную в соответствии с принципом Сен-Венана область влияния уравновешенной системы сил от образования полостей в массиве горных пород и неуравновешенных сил, вызванных перемещением масс и флуктуациями геодеформационного поля.

Метод моделирование состояние массива горных пород определяется моделью строения верхней части земной коры (относительно однородное строение ее верхней части или вариант глобальной тектоники плит). Теоретические и экспериментальные исследования обоих видов моделей свидетельствуют о незначительных различиях основных параметров их деформирования. Значения вертикальных и горизонтальных смещений земной поверхности в области влияния техногенных нагрузок обоих видов моделей отличаются не более, чем на 25%. Однако принципиальные различия намечаются в характере и проявлении потери устойчивости массива под совместным воздействием техногенных и естественных полей (в первую очередь, разновозрастных тектонических полей деформаций и напряжений).

Среда модели при исследовании общих закономерностей деформирования представляется в виде квазиоднородного квазиизотропного материала, обладающего деформационными свойствами, определяемыми на больших участках массива горных пород. В экспериментальных работах, проведенных в центральном районе Донбасса, величины модуля деформации Е на больших участках составляли, соответственно, 0,47*104 МПа и 0,25* 104 МПа. Оценку поведения конкретных участков массива горных пород, примыкающих к тектоническим нарушениям, целесообразно проводить на динамических моделях с заданием структурных нарушений и основных параметров изменения геодеформационного поля, после проведения компьютерной реконструкции разновозрастных полей деформаций. Техногенные нагрузки на литосферную плиту в области влияния добычи полезных ископаемых весьма разнообразны. Их можно подразделить на два вида: уравновешенные силы, присущие непосредственной области ведения добычи, и неуравновешенные силы, связанные с нарушением равновесия за счет перемещения масс. Уравновешенные силы формируются на контурах горных выработок (карьеров, зон обрушения, выработанных пространств, областей активной фильтрации и дегазации). В соответствии с принципом Сен-Венана, их влияние ограничивается локальными областями, превышающими в 2-3 раза образуемые зоны техногенного нарушения равновесия.

Неуравновешенные силы образуются весом перемещаемых породных масс (добытого полезного ископаемого, вскрышных пород, отходов обогащения и т.п.), а также изменением гидрогеологического режима (откачкой подземных вод и образованием депрессионной воронки, затоплением и т.п.). Влияние неуравновешенных сил, согласно классическим решениям задачи Буссинеска, теоретически распространяется на бесконечность. В настоящее время техногенные нагрузки от добычи полезных ископаемых, превышающие на современных горных предприятиях 105 - 106 т, инструментально могут быть зафиксированы на дистанциях 103 - 105 м. Комплекс экспериментальных данных о деформациях внутренней и внешней областей позволяет выделить фоновые и техногенные смещения и деформации. Охват наблюдениями обширной территории дает возможность оценить параметры дискретности распределения смещений и деформаций и их взаимосвязь с проявлениями геодеформационного поля и со структурой массива горных пород. Имеющиеся неоднородности в горизонтальных фоновых смещениях являются следствием дискретного характера деформирования иерархически-блочной среды, закономерности которого предполагается выявить последующей обработкой экспериментальных результатов в комплексе со структурным строением района. Применение результатов в теоретических и модельных представлениях о природе и закономерностях формирования очагов техногенных катастроф позволяет превратить их в эффективный инструмент исследований.