Уперше встановлено, що коефіцієнт заповнення, який використовується в аналітичних розрахунках режиму затоплення шахт, не пояснює нелінійного характеру підйому рівнів і зміну водопритоків. Показано, що прогнозування гідродинамічного режиму затоплення є найбільш достовірним у разі застосування методів математичного моделювання геофільтраційних процесів. Сформульовано умови схематизації фільтраційних процесів вугільної товщі, необхідні для адекватного відображення гідродинаміки Центрального району Донбасу (ЦРД) кінцево-різницевою моделлю різного масштабу. Уперше обгрунтовано фільтраційні параметри, що визначають динаміку відновлення рівневих поверхонь у разі затоплення шахт. Доведено, що геофільтраційна схематизація шахтних полів повинна здійснюватися таким чином, щоб вироблений простір був заданим як окремі водоносні горизонти, а розподіляючі аргіліто-алевролітові товщі - як слабопроникні шари, що дає змогу більшою мірою враховувати вплив пружної ємності води та водовмісних порід, а також ідентифікувати на моделі процес затоплення. Установлено, що процес відновлення рівневої поверхні вугільної товщі за умов затоплення шахт практично не знаходиться у взаємозв'язку з процесами підтоплення та затоплення територій населених пунктів земельних угідь, оскільки здійснюється за умов пружного режиму фільтрації. З використанням регіональної та фрагментальної фільтраційних моделей обгрунтовано параметри технологічних схем поетапного переходу регіону ЦРД до режиму самодренування.

  Скачати повний текст

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.15.09 – «Геотехнічна і гірнича механіка». – Національний технічний університет «Дніпровська політехніка» Міністерства освіти і науки України, Дніпро, 2021.Дисертація присвячена вирішенню актуальної науково-прикладної проблеми управління геофільтрацією техногенного середовища шахтних полів шляхом адаптації методики чисельного моделювання гідродинамічних процесів у гірничих виробках різного призначення з врахуванням постійних змін фільтраційних та ємнісних параметрів порушеного гірського масиву для досягнення безпеки гірничих робіт і екобезпеки приповерхневих територій як на етапі експлуатації, так і ліквідації шахт. За обґрунтованою методикою побудови та ідентифікації геофільтраційних моделей шахтних полів встановлені параметри трансформації фільтраційних та ємнісних параметрів геомеханічно порушеного гірського масиву, зон тектонічних порушень та змін в режимі нагнітання. Встановлені закономірності з урахуванням напружено-деформованого стану породного масиву використані при обґрунтуванні безпеки ведення гірничих робіт в зоні впливу розривної крупноамплітудної тектоніки, затоплених виробок та аварійної дегазаційної свердловини, що дозволило продовжити термін роботи шахти та забезпечити повноту виймання корисних копалин. Запропонований технічно можливий та екологічно безпечний спосіб відновлення зон водообміну та управління гідродинамічним режимом на етапі закриття і затоплення шахтиКлючові слова: геофільтрація, порушений гірський масив, чисельне моделювання, ідентифікація моделі, параметри проникності та ємності, напружено-деформований стан, безпека гірничих робіт, управління водообміном, затоплення шахт.^UThesis for the Degree of Doctor of Technical Sciences in specialty 05.15.09 – “Geotechnical and Geomechanics”. – Dnipro University of Technology of the Ministry of Education and Science of Ukraine, Dnipro, 2021.The dissertation deals with the solution of a topical scientific and practical problem of ground and mine water flow control in the tecnogenic environment of mining areas by adaptation of a technique of numerical hydrodynamic modeling in underground workings of different function taking into account permanent changes of flow and capacity parameters during operation and closure of mines. Using the justified approach to develop and validate ground flow models in mining areas, the parameters of transforming flow and capacitive parameters of mechanically disturbed rocks, the zones of tectonic faults and changes under the pumping mode are identified.The identified regularities take into account the stress-strain state of the rock mass; they were used to substantiate the safety of mining in the areas of large-amplitude tectonics, flooded workings and the emergency degassing well, which allowed to extend the mine operation period and ensure complete extraction of minerals. The technically possible and environmentally safe way of restoring the water exchange zones and controlling the hydrodynamic mode at a stage of closure and flooding the mine is proposed.Key words: ground water flow, disturbed rock mass, numerical modeling, model validation, permeability and capacity parameters, stress-strain state, mining safety, water flow management, mine flooding.