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

Наведено математичну модель розрахунку поздовжніх і поперечних напружень у зразках гірських порід, яка відрізняється врахуванням кутів повороту ліній максимальних дотичних напружень, значень і напрямів дотичних напружень від зовнішнього тертя. Розроблено критерій гідростатичного стану гірських порід, суть якого полягає у рівності косинуса кута внутрішнього тертя відношенню дотичних напружень від зовнішнього тертя до опору матеріалу зсуву в площині, яка перпендикулярна до лінії дії стискаючого навантаження. Запропоновано математичну модель розрахунку межі міцності зразків гірських порід за умов одноосьового стискання, яка відрізняється врахуванням зовнішнього тертя та геометричних параметрів ліній ковзання. Пояснено зміцнення зразків гірських порід за межею пружності. Обгрунтовано виникнення поперечних стискаючих нормальних напружень внаслідок дії дотичних напружень контактного тертя.

  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

Встановлено закономірності впливу змінюваної у просторі реакції підсистеми "зміцнені породи-кріплення" на стійкість граничного стану знеміцнених порід зони граничної рівноваги та формування просторової епюри навантаження на кріплення від ваги порід зони нестійкої рівноваги, а також закономірності впливу просторової неоднорідності геометричних, механічних та силових параметрів підсистеми "зміцнені породи-кріплення" на її напружено-деформований стан. Виявлені закономірності у комплексі з розробленими критеріями оптимізації режимів взаємодії геомеханічної системи "масив-зміцнені породи-кріплення" є науковою основою для удосконалення конструктивно-технологічних схем зміцнення приконтурного масиву анкерами та сумішами, що твердіють. Створено алгоритм оптимізації режимів взаємодії системи "масив-зміцнені породи-кріплення", який враховує просторовий характер періодичних змін її геометричних, механічних та силових параметрів. Розроблено методи прогнозу проявів гірського тиску та розрахунку напружено-деформованого стану підсистеми "зміцнені породи-кріплення". Сформульовано новий у просторовому відношенні комплекс ресурсозберігаючих критеріїв рівноміцності підсистеми "зміцнені породи-кріплення" та її адаптації до характеру проявів гірського тиску. Створено групу нових методів розрахунку раціональних параметрів кріплень. Розроблено та апробовано нове тампонажне обладнання, елементи анкерного та рамно-анкерного кріплень.

  Скачати повний текст

Вперше доведено, що процес порушення стійкості схилів на кар'єрах з м'якими розкривними породами пов'язаний з утворенням специфічних областей критичних напружень у схилі, що призводить до виникнення максимальних деформацій та ініціює процес зрушення масиву порід за круглоциліндричною поверхнею ковзання. Розроблено нову гідромеханічну модель, що дозволяє визначити коефіцієнт запасу стійкості схилів кар'єрів з урахуванням складної геологічної структури, вологості розкривних порід і навантажень від гірничо-транспортного устаткування.

  Скачати повний текст

Досліджено проблему збереження стійкості виробок глибоких шахт на різних етапах їх експлуатації. Встановлено, що використання несучої здатності вміщуючих порід є одним з найбільш економічних і технологічно простих методів забезпечення стійкості гірничих виробок. Обгрунтовано нову концепцію забезпечення стійкості гірничих виробок на підставі обліку особливостей перебігу геомеханічних процесів у масиві порід, що вміщує виробки, на різних етапах їх підтримки. Розроблено аналітико-експериментальний метод прогнозу розмірів зони непружних деформацій за часом. Встановлено особливості та закономірності поведінки системи кріплення - масив у разі зміни геомеханічного стану вміщуючого виробки масиву на різних етапах їх експлуатації. Запропоновано нову концепцію застосування анкерного кріплення, в якій анкер розглянуто не як несучу конструкцію кріплення, а як елемент, що змінює структурно-механічні параметри масиву, який вміщує виробку, і перешкоджає його руйнуванню. Розроблено новий спосіб підтримки виробок кріплення - охорона та технологія перекріплювання гірничих виробок.

  Скачати повний текст

Розроблено геомеханічні основи та способи підвищення стійкості комплексу підземних виробок вугільних шахт з використанням закономірностей деформування складноструктурного тріщинуватого породного масиву, що містить штучні порожнини. Впроваджено конструкції рамно-анкерного кріплення для підготовчих виробок, які перебувають під впливом очисних робіт. Для підвищення стійкості камер обгрунтовано можливість їх охорони за допомогою компенсуючих виробок. Рекомендовано нові конструкції фундаментів підіймальних машин, призначених для використання умов здимання підошви. Доведено, що стійкість виробок залежить від кута падіння тріщин і азимута проведення виробки. Обгрунтовано та встановлено геомеханічні закономірності розміщення комплексу виробок вугільних шахт у складноструктурних тріщинуватих масивах.

  Скачати повний текст

Досліджено проблему підвищення стійкості гірничих виробок за умов утворення зони зруйнованих порід. Розвинуто напрямок гірничої геомеханіки, заснований на управлінні геомеханічними процесами всередині зони зруйнованих порід за рахунок використання нового підходу до застосування технічних способів і засобів, які забезпечують зростання вантажонесучої здібності зруйнованих порід навколо підтримуючих виробок. Виявлено нові закономірності деформаційних процесів усередині зони зруйнованих порід за переміщення фронту руйнування в глибину масиву. На підставі встановлених особливостей і закономірностей розроблено нові способи охорони виробок, засновані на підвищенні несучої спроможності зруйнованих порід навколо підтримуючих виробок. Шахтні випробування розроблених способів показали, що їх застосування дозволяє зменшити зміщення породного контуру виробок у 1,8 рази, а швидкості зміщення з 2 - 5 мм/добу до 0 - 0,1 мм/добу.

  Скачати повний текст

Розв'язано числову пружнопластичну задачу стосовно напружено-деформованого стану (НДС) приконтурного порідного масиву з застосуванням феноменологічного підходу, який враховує нелінійні ефекти поводження матеріалу та відрізняється тим, що під час здійснення розв'язання підсумовуються додаткові (непружні) деформації і кульова складова тензору деформацій змінюється таким чином, що на останньому етапі рішення одержуються значні переміщення на контурі виробки, які відбивають картину переміщень на контурі реальної виробки. Уперше виконано числовий розв'язок задачі дослідження збуреного процесу у разі втрати стійкості геомеханічної системи виробка - породний масив з використанням механічної моделі явища здимання порід підошви, що імітує розвиток процесу у часі та розглядає здимання, що має безперервний часовий характер, як дискретний квазістатичний процес. Розроблено математичну модель, що дає змогу дослідити позакритичний стан приконтурного породного масиву навколо одиночної виробки у процесі підняття порід підошви. Доведено, що під час виконання числових розрахунків НДС породного масиву біля одиночної виробки з використанням покрокової процедури методу скінченних елементів збіжність рішення досягається, якщо інкремент величини зовнішнього навантаження дорівнює 1/20 від максимального заданого значення.

  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

Досліджено характер впливу розривних тектонічних порушень за умов їх підробки пологими вугільними пластами на розподіл деформацій за площею мульди зрушення з метою встановлення основних закономірностей просторового деформування земної поверхні та підвищення надійності охорони об'єктів, що на ній знаходяться, від шкідливого впливу гірничих робіт. Визначено залежності приблизно в межах виробленого простору для перетинів, розташованих навхрест простягання порушення, характер розподілу зрушень та деформацій подібний розподілу в головному перетині мульди зрушення. Установлено, що порушення змінює величини деформацій у перетинах, орієнтованих уздовж змішувача: в активному крилі збільшує, а в пасивному зменшує в 1,5 - 3 рази у порівнянні з непорушеним масивом. Біля виходу тектонічного порушення під наноси розташовані зони підвищеного скошування земної поверхні.

  Скачати повний текст

Виявлено, що зі зменшенням цього показника кількість енергії, що переходить у навколишнє середовище, зростає, отже зона пружно-пластичних деформацій збільшується, підвищуючи ефективність ліквідації просідних властивостей, завдяки зменшенню питомих витрат вибухової речовини (ВР). Розроблено метод визначення параметрів підривних робіт з застосуванням кореляційних співвідношень Кригерна та функцій Мосінця, що враховують основні фізико-механічні та динамічні характеристики грунтів (щільність скелета, вологість, швидкість подовжніх і поперечних хвиль) замість загальноприйнятих емпіричних коефіцієнтів пропорційності. Запропоновано технологію вибухового ущільнення лесових грунтів зустрічно-похилими та комбінованими свердловинними зарядами з забезпеченням багаторазової дії сейсмічних хвиль на кожний елемент масиву та кумулятивний ефект у місцях перетину похилих свердловин. На підставі результатів дослідження фізичних процесів під час взаємодії сейсмічних хвиль з елементами сейсмозахисних та зсувозахисних споруд розроблено методи їх розрахунку з урахуванням особливостей руху даних хвиль в ущільнених зонах. Наведено методику визначення коефіцієнта стійкості зсувонебезпечних схилів під дією комплексних гравітаційного та динамічних силових полів антропогенного чи природнього походження, що значно підвищує достовірність прогнозних оцінок фактичного стану рівноваги зсувних тіл та дає можливість вжити своєчасні заходи щодо запобігання або локалізації зсувних явищ на урбанізованих територіях.

  Скачати повний текст

Визначено умови виникнення ефекту саморозклинювання зруйнованих порід навколо підготовчої виробки, зрушення породних блоків, що характеризуються одночасністю в радіальному відносно центра виробки напрямку та стискаючою компонентою напружень у тангенціальному відносно контуру виробки напрямку. Установлено причини зникнення ефекту блоків у зоні непружних деформацій. Визначено найбільш вірогідну форму порушення саморозклиненого стану порід - породної складки. З'ясовано механізм розвитку непружних деформацій навколо виробки у вигляді фронту розущільнення, за яким формується зона відносного стиснення. Установлено мінімальні значення тиску бокового підпору зруйнованих порід (2 - 5 МПа), за яких зміцнюючий ефект саморозклинювання є максимальним. Запропоновано нові принципи збереження стійкості виробки в зоні активного впливу очисних робіт, які передбачають забезпечення одночасності радіальних зрушень зруйнованих порід у поперечному перерізі виробки та збільшення стискуючих напружень з одночасним вирівнюванням головних нормальних компонент у критичних зонах, де найбільш ймовірно виникнення ефекту саморозклинювання. Створено нові ефективні способи та технології збереження стійкості підготовчої виробки. Подано рекомендації з управління ефектом саморозклинювання вміщуючих виробку порід для використання на шахтах України у разі відробки запасів за складних гірничо-геологічних умов.

  Скачати повний текст

Запропоновано вирішення проблеми підвищення ефективності контролю екологічної безпеки в гірничопромислових районах за станом техногенно трансформованих грунтів та наслідками їх зміни шляхом використання встановлених закономірностей взаємозв'язку між інтегрованим рівнем дії гірничих підприємств на грунти та їх екологічною стійкістю, ступенем мінливості, здатністю до самоочищення та родючістю за умов техногенного навантаження. Обгрунтовано показники комплексної оцінки перебудови грунтів під дією визначених факторів техногенезу, здійснено прогнозування її наслідків за рівнем їх стійкості та встановлено критерії вибору екологічно доцільних методів реабілітації. Для проведення дослідження грунтів, що межують з гірничими підприємствами, сформовано систему екологічного моніторингу на базі використання розроблених методів їх комплексної оцінки (аналізу стану та здатності до самовідновлення, прогнозу наслідків техногенної трансформації та визначення екологічного бонітету, вибору доцільних способів реабілітації та визначення рівня техногенного впливу гірничих об'єктів). З метою одержання інформації для проведення моделювання, системного аналізу, математичної статистики та ГІС-технологій використано традиційні методи дослідження грунтів (хімічні, фізичні, біохімічні, геохімічні), що забезпечує підвищення рівня їх моніторингу (з біоекологічного до геосистемного).

  Скачати повний текст

Запропоновано концепцію поетапної автоматизації контролю, виконано ком'ютерне моделювання, розроблено програми автоматичної статистичної та спектральної обробки вихідної технологічної інформації за допомогою мікроконтролерів і персональної ЕОМ. Встановлено зв'язок між спектром сигналу реакції блокової або плоскопаралельної структури контрольованого геомеханічного об'єкта на збурювальний вплив ударної та спектрами виділених періодичних сигналів, що відповідають окремим стадіям розвитку коливального процесу, виявлено залежність між критичною частотою першої моди коливань у стадії переважання нормальних резонансних хвиль та технологічними параметрами закріпленоі виробки. Створено експериментальні зразки засобів автоматичного контролю стійкості масиву з застосуванням сучасної елементної бази, за допомогою яких виконано натурні дослідження за умов, коли масив складається скельними, осадовими породами та грунтом; визначено ділянки підвищенних навантажень навколо гірничих виробок та порожнини за оздобленням тунелю.

  Скачати повний текст

Розглянуто питання забезпечення стійкості протяжних підготовчих виробок на основі встановлення і використання просторового характеру зсування порідних блоків у приконтурному масиві. Розвинуто новий напрям в управлінні станом протяжної підготовчої виробки порід на підставі обмеження просторових мір рухливості суміжних дільниць приконтурного масиву. Запропоновано і обгрунтовано результатами фізичного моделювання і натурного експерименту новий принцип обмеження просторової рухливості суміжних порідних блоків приконтурного масиву за допомогою спеціальної орієнтації порідних болтів (анкерів). Розроблено спосіб забезпечення стійкості протяжних підготовчих виробок у динамічній зоні опорного тиску за допомогою просторової орієнтації стояків посилення.

  Скачати повний текст

Встановлено закономірності вивільнення потенційної енергії у процесі підробки порідних масивів, що містять міцні шари пісковиків. З використанням одержаних результатів вирішено актуальну науково-технічну задачу визначення місцеположення областей локалізації геодинамічних явищ за інтенсивного відпрацювання вугільних пластів, що має важливе значення для вугільної промисловості, зокрема для підтримання безпеки очисних робіт на газонасичених пластах. Удосконалено модель динамічних зсувів масиву порід, що підроблюється. Розроблено й апробовано методику розрахунку інтенсивності вивільнення потенційної енергії у процесі підробки масиву порід, у складі яких наявні шари порід високої міцності, для визначення раціонального місця розташування свердловин дегазації, буріння яких здійснюється з земної поверхні.

  Скачати повний текст

Обгрунтувано параметри забезпечення стійкості гірничих виробок вибуховим розвантаженням порід покрівлі за рахунок керування напруженим станом порід і створення ефективних умов взаємодії кріплення з масивом. Встановлено закономірності формування зони розвантаження навколо виробки. Методом скінченних елементів визначено закономірності розподілу напружень у разі розвантаження, а також закономірності зміни несучої здатності рамного кріплення гірничої виробки за різних схем навантаження залежно від зміни пасивного опору порід.

  Скачати повний текст

Обгрунтовано параметри механічного опору породам підошви виїмкових виробок за умов відпрацювання лав зворотним ходом. За результатами аналітичних, лабораторних і натурних досліджень визначено параметри підтримання виїмкових виробок без повторного підривання підошви, а також можливу сферу застосування способу механічного опору видавлюванню порід підошви виїмкових виробок та техніко-економічну ефективність обгрунтованої технології.

  Скачати повний текст

Встановлено вид і параметри залежності, що враховує спільний вплив на ступінь порушеності вертикальної гірничої виробки фактора очисних робіт і її діаметра. Визначено залежність потужності приповерхневої зони від кратності підробки земної поверхні. Розроблено нову залежність кута максимальних нахилів у масиві гірських порід від спільного впливу комплексу факторів. Наведено методику з раціонального ведення очисних робіт у зонах впливу на технічні свердловини.

  Скачати повний текст