Розглянуто вплив електромагнітних полів на твердіючі закріплюючі розчини за струминного способу закріплення слабких дисперсних порід. Отримано результати досліджень щодо регулювання міцності, закріплених за допомогою струминної технології дисперсних порід внаслідок зміни напруженості магнітного поля, що впливає на закріплюючий розчин, або його витрати магнітним апаратом.

Предложен способ забутовки крепи горных выработок разрезанными на куски отработанными автомобильными шинами, которые по сравнению с применяемой древесиной, обладают лучшими амортизационными свойствами, более пожаробезопасны, долговечны и имеют малую стоимость. Разработаны способы разрезания шин на куски и схемы их укладки в забутовочном пространстве. Использование отработанных автомобильных шин в качестве забутовки крепи горных выработок позволяет утилизировать отработанные автомобильные шины, уменьшить расход лесоматериалов на 70-80 и снизить стоимость проходки горных выработок на 10-12.

Розглянуто вплив частоти обертання інтенсифікатора на форму механічних характеристик млина та вимоги до пускових характеристик електроприводу енергонапружених барабанних млинів.

Представлен краткий анализ состояния и перспективных направлений развития существующих способов огнезащитной обработки древесины с учетом повышенной влажности и агрессивной внешней среды в горных выработках угольных шахт.

В роботі викладено нові результати аналітичних досліджень напружено-деформованого стану багатошарового монолітного кріплення гірничих виробок із змінною товщиною шарів, наведено метод розрахунку параметрів такого кріплення.

Изложены результаты новейших исследований технологии проведения и крепления капитальных и подготовительных горных выработок, в том числе в тяжелых горно-технических и горно-геологических условиях. Приведен опыт разработки и внедрения новых видов крепи капитальных горных выработок. Рассмотрены актуальные проблемы проектирования конструктивных элементов армирования вертикальных стволов, организации, технологии и экологии при строительстве и закрытии шахт.

Приведены результаты стендовых и промышленных испытаний экспериментальной секции крепи нового уровня, свидетельствующие о технической возможности и практической целесообразности использования принципа перехода потенциальной энергии упругих элементов, создающих распор между кровлей и почвой, в кинетическую энергию для движения секции к забою при отработке тонких пластов мощностью 0,8 - 1,0 м со слабой кровлей.

Представлены результаты аналитических исследований напряженно-деформированного состояния многослойного крепления горных выработок. Установлены закономерности влияния реакции крепления на устойчивость граничного состояния пород зоны предельного равновесия. Приведены методы прогнозирования проявлений горного давления, изложены современные концепции определения нагрузки на крепь. Установлены критерии выбора и расчета рациональных конструкций крепи горных выработок. Рассмотрена устойчивость предельного состояния породного массива в окрестности горной выработки. Освещена схема расчета параметров зоны обрушения и метод определения рациональных параметров взаимодействия системы "массив - крепь". Сформулирована методика расчета монолитной анизотропной крепи горных выработок.

Наведено системний огляд типів кріплення, їх конструктивних елементів, особливостей роботи, проектування та монтажу. Викладено історичні відомості з даного питання. Проаналізовано зарубіжний і вітчизняний досвід у сфері кріплення підземних споруд (ПС). Охарактеризовано дерев'яні, кам'яні (муровані) конструкції, бетонні оправи, а також залізобетонне, сталеве рамне та комбіноване кріплення. Запропоновано методи проектування кріплення ПС.

Приведен системный обзор типов крепления, их конструктивных элементов, особенностей работы, проектирования и монтажа. Изложены исторические сведения по данному вопросу. Проанализирован зарубежный и отечественный опыт в сфере крепления подземных сооружений (ПС). Охарактеризованы деревянные, каменные (кирпичные) конструкции, бетонные оправы, а также железобетонные, стальные рамные и комбинированные крепи ПС.

Установлено зміну напруженого стану покрівлі у лаві у разі зміни схеми взаємодії верхняка кріплення з покрівлею, реакції секції.

Обгрунтовано механізм формування активного навантаження на кріплення за умов високого та середнього метаморфізму. Встановлено закономірності напруженого стану кріплення, які враховують розмір ділянки активного навантаження, кут залягання вмісних порід, параметри реактивного опору. Виявлено особливості деформаційних процесів у покрівлі підготовчої виробки під час очисних робіт та їх вплив на кріплення штреку. Запропоновано нові конструкції та технологічні способи керування напруженим станом кріплення, які забезпечують підвищення стійкості гірничих виробок, зниження матеріальних та трудових витрат на їх підтримання.

З метою підвищення ефективності процесів зведення та ремонту кріплення запропоновано використовувати торкретбетон і технологію вибуху. Встановлено закономірність розльоту цементно-піщаної суміші під дією центрального вибуху. Визначено умови формування однорідного багатофазного потоку цементно-піщаної суміші в процесі зведення торкретбетонного кріплення вибуховим способом. Вперше розроблено методику визначення оптимальних швидкісних і просторових параметрів вибухового способу торкретбетонування. Наведено технологічні схеми реалізації даного способу в гірничих виробках. Проведено дослідно-промислову апробацію запропонованих заходів і визначено їх ефективність.

Розглядаються закономірності зміни поведінки породного масиву навколо виробки з різноманітними видами кріплення, серед якого і шатрове багатоланкове, раціональні параметри металевого кріплення з прямолінійними ланками та залежності для їх визначення, які забезпечують підвищення стійкості виробок за рахунок збільшення кінематичної рухливості кріплення та рівномірного перерозподілу навантажень на нього при зміні напрямку піддатливості по перерізу в вузлах з'єднання елементів. Розроблені технічні умови на кріплення АППК (арочні піддатливі кріплення).

Розв'язано актуальну наукову задачу, яка полягає у розвитку механізму формування навантаження на рамне кріплення в шаруватому масиві, встановленні особливостей сприймання навантаження міжрамною огорожею та розробці функціонально-вартісної моделі з метою обгрунтування раціональних параметрів і створення конструкції міжрамної огорожі, що підвищує безпеку і стійкість гірничих виробок.

Дисертація присвячена питанням прогнозування та оцінки стійкості виробок, розробці та впровадженню конструкції металевого кріплення криволінійної форми. В роботі викладені теоретичні та експериментальні дослідження процесу здимання слабкометаморфізованих порід Західного Донбасу, що мають дуже високий рівень структурної неоднорідності та пов'язану з цим мінливість їх фізико-механічних властивостей. Розроблено методику прогнозування та кількісної оцінки стійкості виробок на основі ймовірнісно-статистичних моделей. Це дозволяє при проектуванні виробок прогнозувати їх стійкість із аналізом можливих ефективних варіантів підтримання, одним з яких є апробоване в умовах Західного Донбасу підковоподібне металеве кріплення.

Наведено результати досліджень стійкості капітальних виробок, закріплених металевим кріпленням за умов агресивних мінералізованих вод вугільних шахт Державної холдінгової кампанії (ДХК) "Добропіллявугілля", ДКХ "Павлоградвугілля". На базі прискорених корозійних випробувань одержано залежності зміни корозії від наявності окалини, мінералізації шахтних вод, напружень, що виникають у кріпленні. Розроблено склад сумішей набризкбетону з використанням золи виносу як зміни частини цементу та проаналізовано захисну дію даних покрить стосовно металу кріплення. На основі одержаних залежностей побудовано номограму визначення товщини набризкбетонного покриття залежно від умов експлуатації, способу підвищення несучої здатності металевого кріплення у разі агресивних шахтних вод.

Розглянуто питання щодо обгрунтування параметрів і розробки способів підвищення стійкості підземних виробок шляхом утворення армованих породобетонних конструкцій за умов слабометаморфізованих вмісних порід. Розроблено ефективні самонапружуючі будівельні суміші на основі портландцементу з розширювальними домішками фосфогіпсо-вапнистих спіків для тампонажу приконтурних порід, досліджено фізико-механічні властивості тампонажного каменю. Обгрунтувано методику дослідження процесів взаємодії армованих породобетонних конструкцій і базового кріплення за умов шахт Західного Донбасу. Наведно математичні моделі та узагальнений метод розрахунку параметрів напружено-деформованого стану породобетонних конструкцій. Доведено, що анкерне кріплення та тампонаж контуру виробки будівельною сумішшю на основі портландцементу з розширювальними домішками форсфогіпсо-вапнистих спіків в середньому на 58% зменшує переміщення крівлі та боків виробки. Показано, що використання самонапружуючих тампонажних розчинів, застосування анкерного кріплення та нагнітання тампонажного розчину в вертикальні свердловини під тиском до 6 МПа забезпечує перехід приконтурного масиву в режим узагальненого стискання, що суттєво підвищує стійкість виробок.

Розроблено фізико-технічні й організаційні засади інтенсивних технологій спорудження вертикальних стволів шахт за умов підвищеної водоносності породного масиву, які забезпечують зростання темпів проходки, економічність і надійність їх експлуатації. На підставі встановлених закономірностей вивалоутворення у стволах залежно від водоприпливів, міцності порід і швидкості проходки та формування геоактивних зон у приконтурному масиві з урахуванням вартості будівництва обгрунтовано науково-технічні принципи підвищення стійкості стволів за рахунок смолизації деформованих водонасичених порід і створення високоміцного водоізолювального постійного бетонного кріплення шляхом введення в бетон гідроізолювальних домішок і його поверхневої обробки пенетрувальними речовинами. Вивчено мехнізми поведінки системи бетонне кріплення - водонасичений породний масив за допомогою комп'ютерного моделювання взаємодії кріплення та приствольного масиву. Обгрунтовано технологічні регламенти поточної технології проходки вертикальних столів за умов підвищення водоприпливів і зміщення водонасиченого масиву. З урахуванням встановлених закономірностей і залежностей розроблено комплекс способів і засобів активного керування напружено-деформованим станом приствольного масиву й організації водоприпливів у стволах для забезпечення їх довготривалої стійкості.

Вперше доведено, що швидкість вихідного бетонно-повітряного потоку під час формування шару кріплення на поверхні підняттєвої виробки радіально-сопловим апаратом механізованого комплексу змінюється обернено пропорційно до зовнішнього радіуса опорного та напрямного дисків радіально-кругового соплового апарата та відстані між ними. Встановлено закономірності газодинамічних процесів руху бетонно-повітряної суміші та формування сопловим апаратом набризкбетонного комплексу радіально-кругового потоку. Обгрунтовано раціональні параметри обладнання для формування шару кріплення на поверхні підняттєвої гірничої виробки.

Розроблено способи та засоби охорони виймальних виробок за умов нестійких порід. Обгрунтовано можливість використання автоклавного газобетону як кріпильного матеріалу та досліджено особливості його деформування за позамежового навантаження. Встановлено критерій стійкості газобетонної опори по відношенню b/h (ширини опори до її висоти). Експериментально доведено, що застосування жорстких міжшарових прокладок покращує деформаційно-навантажувальні характеристики блокових конструкцій. За синтезу скріплювальної суміші одержано полімер СКАТ, який за рядом характеристик (усадка 0,6 - 2,1 %; міцність адгезії 3,5 - 5,4 МПа; міцність на одноосне стиснення 45 - 65 МПа) порівнянний з кращими зарубіжними сумішамі має меншу в'язкість, токсичність і вартість. Встановлено механізм стримування зміщень порід в порожнину виймальної виробки за їх локального закріплення, який полягає у тому, що закріплені блоки, які мають більшу (у 1,5 раза) міцність, ніж навколишній масив, сприяють самозаклинюванню зруйнованих порід. Розроблено способи та засоби охорони виймальних виробок, які упроваджено в 26-ти виробках 16-ти шахт Донбасу.