Установлено залежності розрідження в устях сведловини, концентрації метану в суміші та витрати метаноповітряної суміші (МПС) від відстані устя свердловини до лінії очисного вибою, дебіту газоповітряної суміші від розрідження в усті свердловини до лави, витрат метану, відстані устя свердловини до лави, дебіту метану від розрідження у свердловині. За одержаними результатами складено рівняння парних і множинних регресій. Виконано обгрунтування топологічних параметрів дегазаційних свердловин за умов дегазації зближених пластів, що підробляються, на базі математичного апарату аналітичної геометрії. Розроблено методику розрахунку для визначення параметрів закладення свердловин, що буряться з виробок виїмкової ділянки за зазначених умов. Наведено методи визначення дебітів МПС, метану та розрідження на устях свердловин одночасно на всіх виїмкових дільницях шахти з урахуванням продуктивності працюючих вакуум-насосів. Запропоновано модель балансу МПС та сумарного масового дебіту метану на виїмковій ділянці з урахуванням концентрації метану у газопроводі. Здійснено розрахунок зміни тиску МПС за довжиною газопроводу з використанням диференціального рівняння, до складу якого входять масові витрати МПС, що дозволяє враховувати зміни втрат та щільності МПС за довжиною газопроводу за умов підсмоктування повітря у трубопровід.

  Скачати повний текст

Досліджено питання прогнозу малоамплітудних диз'юнктивних і плікативних, що супроводжуються потовщенням пласта, порушень у разі проведення пластових підготовчих виробок. Доведено, що зі зменшенням відстані від вибою виробки до порушення зменшується протяжність розвантаженої зони, а також зростають напруження у порушенні, що обумовлено затисканням вугільного пласта у зоні з різким збільшенням його товщини. Установлено, що за величиною видавлювання пласта у виробку, а також за змінюванням величини приросту максимальних значень початкової швидкості газовиділення в шпур є можливим визначення відстані до порушення, а також амплітуди зміщення (величини потовщення) пласта у цьому порушенні, за наближення до нього вибою виробки на відстань, що не перевищує протяжності розвантаженої зони на непорушеній дільниці пласта.

  Скачати повний текст

Установлено аналітичний взаємозв'язок між параметрами процесу зрушення масиву гірських порід і параметрами очисної виїмки. Досліджено залежності параметрів процесу зрушення від глибини розробки. Визначено середню швидкість розвитку деформацій розтягнень за площиною зрушення для порід різного ступеня метаморфізму, а також тривалість розвитку деформацій розтягнень та її зміну деформаціями стиснення, яка залежить від кроку обвалення основної покрівлі та швидкості посування очисного вибою. Розроблено методику розрахунку тривалості процесу зрушення масиву гірських порід і земної поверхні. На її базі складено методичні рекомендації для виконання лабораторної роботи зі спеціальності "Маркшейдерська справа" для студентів. Виведено аналітичну залежність визначення швидкості посування очисного вибою, за якою зона деформацій розтягнення не досягає водоносного горизонту. Розроблено рекомендації для проектних організацій з розрахунку параметрів процесу зрушення у взаємозв'язку зі швидкістю розвитку деформацій у масиві та швидкістю посування очисного вибою.

  Скачати повний текст

Визначено особливості утворення тонкодисперсних фракцій вугілля в процесі його динамічного руйнування під час розвантаження у гранично напруженому стані. Вперше для визначення моменту початку такого руйнування запропоновано критерій, що представляє собою відношення прискорення розвантаження до його швидкості в попередній момент часу та встановлено закономірність зміни цього критерію для різних діапазонів напружень стиснення. Встановлено закономірність зміни коефіцієнта дисипації під час розвантаження вугілля, що дозволяє визначити з загального балансу дисипації у циклі "навантаження-розвантаження" величину дисипації в структурі вугілля в процесі розвантаження. Встановлено закономірності зміни питомої потужності дисипації для різних напружень стиснення та швидкостей розвантаження гранично напруженого вугілля, за яких починається його динамічне руйнування по радіально-пошоровому механізму з утворенням тонкодисперсних фракцій.

  Скачати повний текст

Вперше встановлено, що морфометричні анамолії сучасного рельєфу та сполучених вертикальних деформацій (осідань) територій ПРУМ контролюються наявністю в масиві гірських порід різних за кінематикою синтетичних й антитечних зколів Ріделя та успадковують простягання і кут сполучення зон концентрованого розвитку малоамплітудних порушень. Зазначено, що нерівномірний розвиток сучасних деформаційних аномалій земної поверхні обумовлений мозаїчно-блоковою структурою вугленосних відкладів, а морфометричні анамолії сучасного рельєфу та сполучених вертикальних деформацій земної поверхні, які викликані підземною розробкою кам'яного вугілля, контролюються наявністю в масиві гірських порід синтетичних і антитечних зколів Ріделя, утворених у контурі розвитку виявлених регіональних зсувних зон. Вивчено та систематизовано особливості тектонічної порушеності Донецького та Львівсько-Волинського вугільних басейнів. Встановлено, що в зонах активації деформаційних процесів на територіях підземної розробки вугільних родовищ (ПРВР) реактивація фрагментів тектонічних порушень на перетині сполучених правих і лівих зсувних дислокацій визначається не віком й амплітудою тектонічних порушень, а їх кінематичними особливостями й азимутним орієнтуванням в існуючому полі тектонічних напружень.

  Скачати повний текст

Експериментально досліджено критичний розмір цільного вугільного пласта за різної конфігурації виробленого простору. Установлено, що у разі доробки лав з використанням раніше виробленого простору зі швидкістю 100 м/міс. і більше розмір пласта, за якого відбувається його перша руйнація, залежить від конфігурації оточуючого простору та змінюється у своєму значенні від 0,17 до 0,31 частини глибини розробки. Зазначено, що в момент, коли досягається критичний розмір цільного пласта, відбувається зростання акустичної емісії та збільшується на 18 - 50 % газовиділення з пласту. Виявлено, що після його першого руйнування спостерігається ще від двох до чотирьох аналогічних руйнувань. Однак, підвищення газовиділення має місце тільки після перших двох-трьох руйнувань. Розроблено методику прогнозу критичного розміру цільного вугільного пласта. Запропоновано спосіб зниження додаткового газовиділення. Обгрунтовано раціональне планування очисних робіт, за якого залишається суцільною вугільна смуга вздовж всієї межі регіональної зони розвантаження.

  Скачати повний текст

Розвинуто уявлення про закономірності формування напружено-деформованого стану у вуглепородному масиві, зокрема в ньому виділено чотири характерні зони, розташовані уздовж лінії очисного вибою, симетричні щодо середини лави та являють собою чергування зон підвищених і знижених напружень. Показано, що у разі збільшення навантаження на очисний вибій зменшується імовірність вивалоутворення в покрівлі, збільшуються значення максимуму епюри опорного тиску й тиск на лавове кріплення, активізуються процеси здимання порід у лаві. Установлено, що паралельно лінії очисного вибою в покрівлі пласта формується область аномальних напружень, що змінюється за часом, місце розташування та величина якої визначається положенням і швидкістю переміщення робочого органа комбайна. Показано, що зі зростанням навантаження на очисний вибій зона впливу лави на систему кріплення - масив виймальних штреків зменшується, а область бічних порід, підданих конвергенції, збільшується, за цього характер розподілу тиску у покрівлі має два екстремуми: на сполученні лава - штрек і у зоні посадки покрівлі. Одержано новий розв'язок задачі визначення критичного кроку посадки покрівлі в лаві, за яким враховується шаруватість масиву, його структурна неоднорідність та фактор - швидкість оголення масиву.

  Скачати повний текст

Встановлено закономірності деформації контуру основних транспортних і вентиляційних могістралей. Вирішено науково-технічне завдання підвищення стійкості підземних протяжних виробок вугільних шахт і зниження витрат, пов'язаних з їх експлуатацією. Доведено, що геомеханічні процеси, які розвиваються навколо протяжних похилих виробок, проявляються у формі вертикальної та горизонтальної конвергенції, що змінюються у часі за експоненціальним законом, а їх інтенсивність визначається положенням виробок відносно рівня підошви вугільного пласта, а це припускає можливість оптимізації розташування їх в просторі з метою підвищення стійкості. Встановлено нові закономірності зміни стійкості основних магітралей виробок залежно від їх розташування в просторі щодо підошви вугільного пласта.

  Скачати повний текст

Вирішена актуальна науково-технічна задача - обгрунтований та розроблений спосіб охорони печей щитових агрегатів, який базується на урахуванні процесів, що відбуваються біля виробки при відробці пласта, а також зміні властивостей пласта та тиску газу в ньому при відробці суміжних пластів. В основі способу полягає активне управління станом гірничого масиву при відробці вугільного пласта водяними розчинами поверхнево-активних речовин (ПАР). Експериментальна перевірка способу дозволила підтвердити його ефективність та відповідність його параметрів гірничогіологічним умовам.

  Скачати повний текст

Досліджено проблему забезпечення стійкості виїмкових виробок за інтенсивної відробки вугільних пластів з малоамплітудною диз'юнктивною порушеністю. Установлено закономірності зміни швидкості зміщень порід у зоні тимчасового опорного тиску та зоні інтенсивних зміщень порід від швидкості посування очисного вибою за наявності у покрівлі пласта потужних монолітних пісковиків. Доведено, що величина зміщень порід у виїмкових виробках прямопропорційно залежить від протяжності зони непружних деформацій та відносної міцності порід, які вміщують виробку. Зі зміною швидкості посування очисного вибою з 1,07 до 8,1 м/добу у зоні тимчасового опорного тиску конвергенція порід покрівлі з підошвою збільшується в 1,8 раза, а у зоні інтенсивного зміщення порід - 1,64 раза. Установлено, що за наявності у покрівлі розроблюваного пласта потужних монолітних пісковиків та за відсутності у межах виїмкової дільниці диз'юнктивних порушень попереду зони тимчасового тиску з'являється розвантажена зона. У цій зоні висота виробки збільшується, а над цією зоною піднімається земна поверхня. Установлено, що у разі створення вздовж периметра перетину вироби диз'юнктивним порушенням у зруйнованих породах порушення зміцненого кільця та зміцнених смуг, які поділяють зруйнований масив на клини, зміщення порід зменшуються у 1,7 - 2,4 раза. Розроблено технологічний регламент забезпечення стійкості виїмкових виробок за інтенсивної відробки вугільних пластів, а також рекомендації та технологію забезпечення стійкості виробок за умов малоамплітудної диз'юнктивної порушеності.

  Скачати повний текст

Досліджено проблему становлення, розвитку та виявлення особливостей у діяльності гірничорятувальної служби на території Донбасу протягом XIX - на початку XX ст. Визначено передумови формування гірничорятувальної справи у Донецькому кам'яновугільному басейні. Проаналізовано стан техніки безпеки праці та наведено статистичні дані стосовно нещасних випадків у гірничобудівній промисловості. Виявлено основні етапи заснування організації гірничорятувальної служби. Розглянуто процес становлення даної служби на території Донеччини у період кінця XIX - початку XX ст. З'ясовано стан матеріально-технічного забезпечення галузі та зміни, що відбувались у гірничорятувальній службі Донбасу. Висвітлено формування кадрового складу її працівників і участь гірничорятувальників у ліквідації наслідків аварії на шахтах Донбасу. Охарактеризовано науково-дослідницьку роботу гірничорятувальних станцій.

  Скачати повний текст

Обгрунтовано стабілізувальний технологічний вплив на домінуючі фізико-хімічні процеси, що супроводжують підземний видобуток вугілля у межах геологічної товщі шахтного поля. На підставі результатів експериментальних і теоретичних досліджень встановлено закономірності зміни твердої та рідкої фаз вуглевмісної товщі у процесі їх руху в техногенному ланцюжку: вугленосна гірська порода - шахтний відвал (ділянка рекультивації) - поглинаючий комплекс покривних відкладень - фільтраційний потік у шихту та природний водотік. Обгрунтовано виникнення аномалій у концентраціях хімічних компонентів залежно від порядку відпрацювання блоків шахтного поля і напрямку рекультивації. Створено комплекс математичних моделей для оптимального вибору технологічних заходів у процесі відпрацювання вугільних шарів, спрямованих на згладжування гідрогеохімічних аномалій в геологічному середовищі. Зазначено, що дані технологічні заходи поєднують порядок проведення гірничих і рекультиваційних робіт з застосуванням поверхневого дренажу й активного покривного шару.

  Скачати повний текст

Вивчено склад і встановлено структуру вуглистих глин (ВГ). Показано, що органічна маса (ОМ) ВГ відрізняється від ОМ бурого вугілля більш упорядкованою надмолекулярною організацією (НМО). Вперше досліджено закономірності піролізу й активації ВГ залежно від кількості органічної та мінеральної складової. Встановлено, що мінеральна складова ВГ впливає на глибину конверсії ОМ та якісний склад рідких і газоподібних продуктів. Показано, що з ростом мінеральних компонентів у ВГ, рідких і газоподібних продуктах збільшується кількість низькомолекулярних речовин. Розроблено математичну модель процесу піролізу ВГ для прогнозування виходу та властивостей продуктів у разі варіювання умов процесу.

  Скачати повний текст

Визначено сорбційні властивості вугільної речовини та механізм взаємодії водяних розчинів поверхнево активних і хімічно активних речовин, які дозволяють удосконалити способи гідрообробки вугільних пластів, схильних до газодинамічних явищ.

  Скачати повний текст

З урахуванням існуючої математичної аналогії між зрушенням гірських порід і теплопровідністю розв'язано за методом Фур'є диференціальне рівняння для двошарового масиву "наноси - карбон" і одержано нові аналітичні співвідношення, що характеризують напружено-деформований стан у будь-якій точці породного масиву та земної поверхні на завгодно якій стадії розробки вугільного пласта. У цих співвідношеннях ураховано швидкість переміщення очисного вибою та реологічні властивості порід. Жорсткісні параметри породних шарів визначено за методом граничних елементів з використанням розробленого розрахункового алгоритму, в якому застосовано співвідношення задачі С. Крауча для напівплощини, завдяки чому граничні умови на зовнішньому контурі дослідженої області масиву (на земній поверхні) виконуються автоматично та дискретизуються лише внутрішні контури. За допомогою одержаних аналітичних співвідношень для гірничо-геологічних умов шахт Західного Донбасу визначено показники деформації земної поверхні за умов неповної та повної підробки та проаналізовано напружено-деформований стан порід на горизонталі відробки вугільного пласта. Одержано формули для розрахунку максимальних показників деформації земної поверхні. На основі встановлених закономірностей зміни напружено-деформованого стану масиву у разі відпрацювання вугільного пласта за гірничо-геологічних умов шахт даного регіону розроблено методику визначення раціональних параметрів виймання вугілля під об'єктами, що охороняються.

  Скачати повний текст

Розглянуто склад, кількість, розповсюдженість, вміст та походження токсичних елементів у гірській масі, вугілля та золі вугілля 265 гірничих виробок 84 шахтопластів 36 шахтних полів державних холдингових компаній "Свердловантрацит", "Ровенькиантрацит", "Антрацит" та "Донбасантрацит" (Должансько-Ровенецький та Боково-Хрустальний вугленосні райони), встановлено існування горизонтальної зональності у субширотному напрямку. Наведено методику кількісної оцінки токсичності, яку засновано на визначенні таких показників, як загальна кількість токсичних елементів, загальна та середня суми питомих частот розповсюдженості та кратностей перевищення гранично допустимих концентрацій, вміст та роль найбільш розповсюдженого токсичного елемента, хімічного складу (тип, клас та підклас) токсичності. Встановлено типоморфічні показники, складено кадастр та побудовано прогнозні карти токсичності гірської маси, вугілля, золи вугілля, продуктів видобутку та відходів вугілля шахтопластів, пластів, шахтних полів і холдингових компаній.

  Скачати повний текст

Встановлено рівні та значимість радіаційно-небезпечних факторів, вивчено природну радіоактивність вугілля. Виявлено закономірності формування радіаційної обстановки у виробках залежно від гірничо-геологічних і гірничотехнічних умов їх проведення. Розроблено аналітичну модель радоновиділення в гірничих виробках. Запропоновано розрахунковий спосіб оцінки активності радону та продуктів розпаду в атмосфері виробок. Розроблено та обгрунтовано окремі положення "Керівництва з оцінки та контролю радіаційної обстановки на вугільних шахтах", що дозволяють забезпечувати безпеку праці гірників за радіаційним фактором.

  Скачати повний текст

Розглянуто питання безпеки підривних робіт запобіжними вибуховими речовинами п'ятого класу. Встановлено, що основними напрямками підвищення безпеки підривних робіт є збільшення стійкості запобіжних вибухових речовин (ЗВР) проти вигоряння за рахунок зниження їх підпалюваності, покращання детонаційної здатності та водостійкості ЗВР за умови більш високої працездатності, ніж у вугленіта Е-6. Висвітлено спосіб зниження підпалюваності за рахунок введення до складу ЗВР вуглекислого кальцію. Розроблено математичну модель, що описує запаленння метано-повітряної суміші під час підривних робіт, за допомогою якої визначено граничну кількість сенсибілізатора (13 %) у складі ЗВР, що забезпечує його максимально можливу детонаційну здатність. Досліджено оптимальну кількість інгібітора у складі ЗВР з позиції підвищення рівня запобіжності та працездатності. Доведено підвищення водостійкості ЗВР заміною деревної муки полістиролом.

  Скачати повний текст

Проаналізовано існуючі методи вимірювання вмісту метану, засобів і систем контролю вибухонебезпечності гірничих виробок шахт. Досліджено причини неоднозначної та нестабільної роботи засобів контролю вмісту метану та вплив неконтрольованих компонентів і параметрів рудникової атмосфери на їх роботу. Запропоновано нові методи контролю, що усувають можливість неоднозначного вимірювання концентрації даного газу в гірничих виробках шахт і розроблено засоби контролю вибухонебезпечності, що підвищують вірогідність й ефективність контролю та забезпечують однозначність роботи сигналізації та захисту. Визначено шляхи удосконалення даних засобів і систем.

  Скачати повний текст

Вперше на підставі моніторингових досліджень встановлено чинники, характер і фактичні рівні техногенного навантаження на еколого-гідрогеологічний стан регіону з урахуванням комплексного впливу діючих та закритих шахт. Обгрунтовано значущість джерел забруднення довкілля регіону та причин їх виникнення. Визначено термін і масштаби можливої дії забруднюючих речовин. Теоретично обгрунтовано та практично підтверджено специфічний характер формування техногенного водоносного горизонту в породних відвалах і пульсуючий механізм забруднення поверхневих і підземних вод концентровано забрудненими інфільтраційними потоками, що грунтуються на концепції суттєвої зміни у десятки та тисячі разів коефіцієнту фільтрації сегрегованої частини відвалу залежно від ступеня її водонасичення. Вперше розроблено еколого-гідрогеомеханічну розрахункову модель техногенних процесів у масиві відвальних порід з врахуванням формування техногенного горизонту інфільтраційних потоків і прогнозом циклічних викидів забурднюючих речовин у поверхневі і підземні води.

  Скачати повний текст