Розроблено геоекологічні засади мінімізації впливу мінералізованих вод техноакваландшафту на природні аквальні ландшафти на прикладі басейну р. Самара. Наведено порівняльну характеристку існуючих геотехнологій з охорони поверхневих вод від забруднення мінеральними солями у разі їх відведення. Вивчено особливості просторово-часової динаміки гідрологічного та гідрохімічного режимів акваландшафтів даної річки. Розроблено критеріальну шкалу сольового навантаження на біотичну складову акваландшафту. Виявлено, що мінералізація води в межах 3,1 - 3,5 г/л є зоною дуже небезпечною стосовно якісних та кількісних змін живої складової природних акваландшафтів. Доведено, що мінімізація впливу техноакваландшафту є складним багатоступеневим завданням, розв'язання якого доцільно здійснювати поетапно: I етап - природничо-географічний; II - хіміко-технічний. Шляхом обмеження завдання розроблено перший географо-природничий етап. Доведено, що в межах географічної науки зменшення впливу антропогенно-природного утворення можливо шляхом утворення регулювання об'ємів випуску мінералізованих вод в межі природного акваландшафту відповідно з особливостями його гідролого-гідрохімічного режиму.

  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

Установлено, що мінімізація екологічно небезпечного впливу мінералізованих шахтних вод можлива завдяки наявності зміни середньомісячної асимілювальної здатності водотоків басейну. Розроблено метод оптмізації системи скидання шахтних вод у межах річкового басейну на підставі математичного опису процесу змішування вод різної мінералізації, який передбачає перерозподіл об'ємів шахтних вод, що скидаються, відповідно до асимілювальної здатності водотоків у різні періоди року. Відзначено, що впровадження методу дозволить зменшити небезпечний вплив джерел небезпеки до 20,2 %.

  Скачати повний текст

Методику математичного моделювання фільтраційних деформацій грунту, запропоновану А.Я.Бомбою та М.М.Хлапуком, адаптовано для випадків областей фільтрації більш складної геометрії (багатозв'язних криволінійних областей). За цього розв'язано проблему врахування роздвоєння лінії течії за умов переходу від багатозв'язної області фільтрації до однозв'язної. Розроблено нові ефективні числові методи й алгоритми розв'язування нелінійних обернених крайових задач на конформні та квазіконформні відображення для двозв'язних та тризв'язних областей на базі методу почергової параметризації характеристик процесу та середовища за умов моделювання суфозійних явищ у грунтах. Одержано числові розв'язки задач з урахуванням фільтраційної деформації середовища за умов взаємовпливу градієнта квазіпотенціалу та фільтраційних характеристик середовища. Установлено зони збурення вихідного потоку змінним коефіцієнтом фільтрації. На підставі результатів числових розрахунків установлено співвідношення між характеристиками середовища і процесу до та після деформації (фільтраційна втрата, гідродинамічна сітка, коефіцієнт фільтрації) для випадків, коли фізична область фільтрації є багатозв'язною.

  Скачати повний текст

Проведено аналіз і визначено гідрохімічний та гідродинамічний вплив затоплених калійних шахт на довкілля. Доведено переваги регульованого затоплення для ліквідації соляних шахт шляхом аналізу даних стосовно просідання, зсувів і провалів. Розроблено методику тривимірного прогнозування, математичні моделі та програми для встановлення масштабів і прогнозу розповсюдження забруднення у підземних водах. Обгрунтовано переваги переробки розсолів у порівнянні з закачкою в підземні та скидом у поверхневі води. Удосконалено технологію випаровування розсолів, установлено склад і технологію підготовки калійних відходів для переробки на розробленій випарній установці. Розроблено замкнуту екологічно-безпечну схему переробки відходів.

  Скачати повний текст

На основі методу математичного моделювання досліджено закономірності формування гідродинамічного режиму підземних вод за умов геомеханічно порушених шахтних полів Центрального Донбасу для періодів експлуатаційного та згортання гірничих робіт, що є підставою для визначення параметрів інженерного захисту поверхні полів. З використанням обгрунтованої регіональної фільтраційної моделі розглянуто палеогідродинамічну обстановку у регіональному плані для часу експлуатації та затоплення шахт. З використанням факторно-діапазонного аналізу встановлено зміни основних фільтраційних параметрів і граничних умов, які є основними під час формування рівнів підземних вод у геомеханічно порушеному масиві. Одержано кількісні показники змін гідродинамічного режиму підземних вод, зумовлених порушенням умов фільтрації підземних вод під впливом гірничих робіт. За результатами моделювання визначено узагальнений параметр взаємозв'язку підземних вод з гірничими виробками, який враховує фільтраційний опір гірничих виробок, а також суттєво залежить від етапу відпрацювання горизонту. Установлено, що у разі одночасного затоплення всіх шахт регіону у термін з 2005 до 2030 рр. площа з глибиною залягання рівня підземних вод менше 5 м збільшиться та досягне 56 % загальної площі регіону. Здійснено диференціацію шахтних полів за гідрогеотехнічним станом і визначено показник інтенсивності водовідливу, що дозволило оцінити ефективне використання режиму та схем гідродинамічного регулювання за допомогою дренування й активізації взаємозв'язку між поверхнями та підземними водами. Очікуваний економічний ефект становить 63 тис. грн. на 1 га території.

  Скачати повний текст

Доведено доцільність вибору оптимальних параметрів фізико-хімічної нейтралізації залишкових продуктів дії технологічних розчинів за умов відпрацювання родовищ корисних копалин шляхом числового моделювання міграції за адекватної схематизації протяжних у плані об'єктів та кінетики масообміну у гірському масиві. Установлено, що довгострокова ізоляція залишкових продуктів підземного відпрацювання родовищ корисних копалин на термін більше 50-ти років забезпечується нестаціонарним фізико-хімічним впливом з застосуванням поглинальної конструкції та за умов згладжування пікових концентрацій продуктів у гірському масиві та на поверхні. Обгрунтовано режими довгострокової локалізації залишкових продуктів від дії технологічних розчинів і шахтних вод під час видобутку корисних копалин у вигляді взаємозалежних блоків, які базуються на визначенні міграційних параметрів, параметрів залишкових розчинів і параметрів процесу нейтралізації за умов досягнення прийнятних концентрацій.

  Скачати повний текст

Розглянуто питання створення протифільтраційних завіс навколо підземних виробок неглибокого закладення, підземних споруд і відстійників шкідливих речовин. На базі теоретичних та експериментальних досліджень обгрунтовано технологічні параметри створення протифільтраційних завіс струменями високого тиску закріпного розчину. Встановлено, що геометричні параметри та фізико-механічні властивості створюваної завіси залежать від густини закріпного розчину та щільності породи, що закріплюється, ударної в'язкості породи, тиску струменя закріпного розчину, діаметра сопла.

  Скачати повний текст

Обгрунтовано фізико-хімічні параметри управління елементами геотехнічних систем у порушеному масиві під час підземного видобутку корисних копалин. Розроблено систему моделей гідрогазодинамічних і міграційних процесів у порушеному масиві та над його поверхнею, спричинених веденням та згортанням гірничих робіт. Досліджено закономірності детермінованих та випадкових чинників руху води та газів, вилуджування та міграції токсичних речовин під час відпрацювання запасів, функціонування хімічно та радіаційно небезпечних об'єктів, затоплення шахтних полів. Розроблені моделі застосовано на реальних об'єктах у гірничопромислових районах, визначено діапазони параметрів гідрогазодинамічного режиму, за яких створюються безпечні умови для гірничих робіт на завершальному етапі відпрацювання родовищ. На базі моделей і одержаних закономірностей обгрунтовано параметри заходів з управління гідродинамічним режимом та міграцією на гірничодобувних підприємствах.

  Скачати повний текст

Виявлено рівень й особливості техногенного навантаження на геологічне середовище (ГС) Центрального Донбасу, зокрема на підземні води на підставі систематизації й узагальнення матеріалів, які характеризують техногенні об'єкти (ТО). Розглянуто методологічні принципи прогнозування уразливості підземних вод (УПВ) районів закриття вугільних шахт (ВШ), визначено цільові параметри природної та техногенної складових УПВ. Розроблено модель оцінки та прогнозування УПВ. Створено базу даних ТО та природних параметрів ГС з використанням ГІС-технологій. Наведено регіональну оцінку УПВ у процесі експлуатації та закриття ВШ на прикладі Донецько-Макіївського та Центрального вуглепромислових районів. Охарактеризовано напрями вдосконалення системи моніторингу ГС за умов закриття ВШ.

  Скачати повний текст

Розвинуто теорію руху шахтних вод за підземних умов. Обгрунтовано на цій базі раціональну технологію відкачки шахтної води на поверхню. Розроблено схеми та засоби шахтного водовідливу, що забезпечують незашламовуваність водозбірників, виключення кавітаційного руйнування насосів, підвищення безпеки, надійності й економічності водовідливних установок, зниження витрат ручної некваліфікованої праці, а також зниження забруднення навколишнього середовища скиданнями шахтних вод і порушення екологічної ситуації у разі закриття вугільних шах.

  Скачати повний текст

Розроблено довговічні корпусно-секційні відцентрові насоси (КСВН) з проточною частиною, стійкою до контактно-вібраційного, гідроабразивного, кавітаційного і корозійного впливів, призначених для перекачування хімічно активного середовища з високим вмістом механічних домішок і часток мінерального походження. Запропоновано метод нормування показників віброактивності деталей проточної частини шахтних КСВН, що обумовлюють контактно-вібраційний знос і зміну функціональних характеристик, пов'язаних з неоднорідністю поля неврівноважених відцентрових сил. Розроблено та реалізовано метод синфазного складання КСВН на основі ймовірносно-статистичного аналізу інтегрального показника - балансової міри і розподілу залишкової неврівноваженості коліс по ротору насоса з пропонованої вибірки за детермінованим принципом ККД насосів з детермінованим розподілом залишкової неврівноваженості по ротору збільшується на 2 - 3 % відносно серійних за зниження віброактивності агрегату в 1,5 - 2,5 рази. Розглянуто результати тривалої експлуатації побудованих насосів на водовідливних комплексах шахт України. Для побудованих насосів одержано насосні агрегати з довговічністю більш, ніж 20 тис. год.

  Скачати повний текст

Розроблено ефективні засоби та способи підготовки та підривання обводнених гірських порід неводостійкими вибуховими речовинами (ВР) найпростішого складу. На підставі результатів теоретичних та експериментальних досліджень з урахуванням основних руйнуючих факторів вибуху (хвиль напружень і газоподібних продуктів детонації) виявлено зміну механізму дії вибуху в обводненому середовищі у порівнянні з необводненим. Експериментально підтверджено прогнозовані зміни вибухового подрібнення обводнених сердовищ: зниження виходу перездрібнених фракцій та збільшення маси відбитого вибухом суцільного середовища, а також підтверджено одержану теоретичним шляхом граничну масу ВР в поліетиленовому рукаві, необхідну для занурення його до дна свердловини. Доведено необхідність відкачування води з свердловин, в яких висота стовпа води перевищує О,275 висоти колонки ВР в рукаві та запропоновано нову технологію формування зарядів неводостійких ВР найпростішого складу в обводнених породах. Розроблено й апробовано пристрій для відкачування води з свердловин і новий спосіб формування зарядів. Показано, що впровадження запропонованої технології формування свердловинних зарядів ВР і відбійки обводнених порід на кар'єрах Докучаєського флюсо-доломітного комбінату забезпечило зменшення перездрібнених фракцій і об'єму викидів пилу і шкідливих газів, а також витрат на вибухові роботи. Відзначено, що фактичний економічний ефект впровадження нової технології за період 2004 - 2005 рр. складає 262,4 тис. грн.

  Скачати повний текст

Створено систему автоматичного управління багатоступінчатими водовідливними установками вугільних шахт, які працюють за технологічною схемою "насос у насос". Дана система є багатомірною, багатозв'язною і побудована з застосуванням методів оптимального управління. З метою дослідження динамічних процесів в об'єкті управління та формалізації задачі синтезу системи управління запропоновано модель багатоступінчатої водовідливної установки з режимом роботи "насос у насос". Під час формування моделі враховано багатомірність і багатозв'язність даного об'єкта, можливі технологічні збурювання, а також застосування різних способів управління. Адекватність моделі підтверджено експериментальними дослідженнями, виконаними за промислових умов. Встановлено, що ефективне управління об'єктами даного класу можливо лише у разі побудови системи на принципах оптимального управління. Запропоновано цифровий багатозв'язний регулятор, синтезований на основі узагальнення квадратичного критерію якості. Багатоступінчата водовідливна установка відноситься до розподілених об'єктів управління, тому технічна реалізація системи управління виконана з використанням мережевих методів взаємодії технічних засобів системи. Досліджено вплив телекомунікаційної мережі на показники якості системи управління та сформульовано науково-обгрунтовані вимоги щодо швидкодії застосування мережі. Доведено, що запропонована система управління забезпечує характер перехідних процесів по каналах управління та виходу, що відповідає припустимим технологічним вимогам.

  Скачати повний текст

Вперше розроблено дискретно-подієву математичну модель комплексу водовідливу шахти в базисі Max-plus алгебри, яка відбиває часовий взаємозв'язок функціонування окремих технологічних модулів водовідливу, що дозволяє формалізувати процеси аналізу та синтезу в просторі параметрів стану. Вдосконалено методику синтезу алгоритму автоматичного дискретно-подієвого керування комплексом шахтного водовідливу. Визначено методику побудови багаторівневих ієрархічних систем керування комплексом шахтного водовідливу. Встановлено алгоритм безітераційної координації локальних систем управління окремими ділянками водовідливу шахти з використанням прогнозування припливу в водозбірники, що забезпечує синхронність і циклічність роботи комплексу водовідливу за стаціонарних і нестаціонарних режимів.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено встановленню раціональних конструктивних параметрів роторів потужних шахтних насосів та питанням вдосконалення конструкцій навантажених деталей. Досліджено причини спрацювання та відказу базових деталей, умови та механізм змінювання динамічного прогину валопроводу під час експлуатації насоса. Розроблено методику розрахунку раціональних конструктивних параметрів роторів, а також технічні рішення щодо стабілізації динамічних характеристик потужних відцентрованих насосів. Методика використана при проектуванні нових і модернізації насосів шахтного водовідливу типу АВНС 550 та ВНС 300.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст