С помощью физического моделирования подтвержден и объяснен эффект саморасклинивания, вмещающий подготовительную выработку пород. Впервые показано, что эффект имеет место не только в плоскости, перпендикулярной оси выработки, но и вдоль этой оси. Предложены мероприятия по обеспечению устойчивости выработки путем управления эффектом саморасклинивания.

Предложен алгоритм расчета деформаций крепи подготовительной выработки при применении жестко-каркасной крепи усиления путем сведения пространственной задачи к плоской и решении ее методом сил. Разработанная математическая модель позволила установить возможность перераспределения повышенного горного давления между 10-12 соседними рамами крепи выемочной выработки.

Изложены технологические схемы тампонажа закрепного пространства горных выработок, результаты исследований составов твердеющих смесей на основе фосфогипсовых вяжущих и совершенствования конструкции тампонажной оболочки. Приведен графический метод расчета параметров тампонажа закрепного пространства, исследования напряженно-деформированного состояния многослойной крепи с переменными деформационными параметрами материала слоев, а также метод расчета такой анизотропной крепи горных выработок.

Приведены результаты испытаний новых материалов и способов для охраны подготовительных выработок с применением сборного железо- и газобетона или леса, основанных на максимальном приближении механических характеристик опор к геомеханическим процессам, протекающим в горном массиве, вмещающем выработку. Подробно излагается новый способ управления напряженным состоянием горного массива при помощи его предварительного увлажнения водными растворами поверхностно-активных веществ.

Освещены проблемы охраны повторно используемых горных выработок. Описаны геологические и горнотехнические особенности Красноармейского геолого-промышленного района Донбасса. Рассмотрены основные направления совершенствования способов охраны подготовительных выработок. Акцентировано внимание на вопросах совершенствования конструктивно-технологической схемы возведения охранных целиков. Приведены результаты исследования режимов работы, определения механических свойств и расчета рациональных параметров системы крепь - охранные элементы.

Приведены результаты инструментальных наблюдений состояния подземных выработок. Раскрыты основы геомеханического состояния массива вблизи выработок. Освещены особенности определения смещений контура подготовительной выработки в зависимости от горно-геологических условий. Обоснован выбор направления перемещения очистного забоя относительно геометрии залегания пласта. Изложены вопросы определения продолжительности активных деформаций выработки.

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.

Вирішено актуальне науково-технічне завдання підвищення стійкості підготовчих виробок залізорудних шахт Кривбасу. Проаналізовано витрати, пов'язані з підтримкою гірничих виробок, організовано та проведено в них натурні вимірювання конвергенції. Проведено лабораторні випробування основних вмісних порід і руди, в тому числі і за межею міцності. Проаналізовано існуючі теорії міцності. Методом скінченних елементів виконано моделювання процесу руйнування гірських порід в об'ємному напруженому стані та в одноосьовому за межею міцності. Розроблено алгоритм розв'язання пружнопластичної задачі з урахуванням можливості руйнування гірських порід за межею міцності. Для гірничо-геологічних умов ш. "Родіна" виконано геомеханічний аналіз умов підтримки підготовчих виробок з використанням удосконаленого алгоритму розрахунку. Виконано розрахунки параметрів анкерного кріплення для розглянутих умов.

Визначено науково-технічні передумови створення нових економічних видів кріплення виробок із підвищеним гірничим тиском, обгрунтовано їх конструкції та параметри, розглянуто параметри та методи розрахунку кріплення типу КВТ.

Вирішено актуальне науково-технічне завдання щодо прогнозування проявів гірського тиску під час проведення виробки й адаптації параметрів її кріплення до змінних геомеханічних процесів (ГМП). Виявлено нові закономірності деформування породного масиву під час проведення виробки за допомогою шахтних спостережень та імітаційного моделювання. Удосконалено методику компТютерного моделювання ГМП за рахунок дослідження граничних умов, урахування перерозподілу напружень в зоні впливу вибою, більш повного відображення властивостей масиву, та імітації дії кріплення на зруйновані породи. Розроблено новий метод прогнозування проявів гірського тиску під час проведення виробки, який відрізняється двохетапністю прогнозу: попереднього, що реалізується на стадії проектування виробки на основі неповної геометричної інформації, і поточного, який здійснюється під час спорудження виробки та базується на розвТязанні псевдопросторової зворотної задачі шляхом поєднання моделювання на ЕОМ і шахтних вимірів, за результатами чого коригується модель для забезпечення її адекватності натурі, встановлюється попередньо відсутня геомеханічна інформація та адаптуються параметри кріплення до змінних ГМП.

Рассмотрено состояние угольной промышленности и подготовительных выработок в условиях больших глубин разработки. Дана общая характеристика шахты "Шахтерская - Глубокая". Внимание уделено исследованиям деформирования приконтурного массива и обоснованию параметров способа охраны подготовительных выработок глубоких горизонтов на моделях из эквивалентных материалов. Освещены аналитические исследования напряженно-деформированного состояния приконтурного породного массива подготовительной выработки на больших глубинах. Раскрыты горно-геологические условия экспериментального участка. Рассмотрена технология проведения подготовительных выработок при реализации нового способа охраны и поддержания. Приведены визуальные и инструментальные наблюдения за контрольным и экспериментальным участками.

Проаналізовано вплив ведення очисних робіт на розташування виробок, що надпрацьовуються. Обгрунтовано просторову геомеханічну модель навантаження навколишнього масиву та кріплення виробки, що надпрацьовується, в період проходження над нею очисного вибою. Встановлено закономірності поведінки геомеханічної системи та конструкцій елементів кріплення виробки, що надпрацьовується, за зміни глибини її розташування та відстані до очисного вибою. Розроблено методику розрахунку параметрів розташування та кріплення підготовчих виробок, що надпрацьовуються, для умов шахт Західного Донбасу.

Поставлено та вирішено актуальне науково-технічне завдання обгрунтування таких параметрів кріплення підготовчої виробки та охоронної конструкції лави, за яких можливе повторне використання штреку. Метою досліджень є встановлення закономірностей прояву гірського тиску в підготовчих виробках глибоких шахт, що добувають антрацит, та обгрунтування таких параметрів комбінованого рамно-анкерного кріплення та охоронної конструкції на сполученні з лавою, за яких економічно доцільно використовувати штрек повторно. Як основний об'єкт досліджень обрано шахту "Комсомольська" ДП "Антрацит". Натурні вимірювання виконано в підготовчих виробках східного блоку. Нижній штрек проводено з випередженням по відношенню до забою лави на 200 м. Кріплення виробки - рамно-анкерне. Охоронна конструкція на сполученні "штрек-лава" споруджено з мішків з сумішшю "текхард". В результаті виконання натурних вимірів в однотипних виробках встановлено, що критерієм для повторного використання виробки обгрунтовано величину зсувів контуру, що дорівнює 0,4 м. На основі обгрунтованого критерію вирішено завдання щодо вибіру матеріалу охоронного пристрою, його розмірах та оцінений інтегральний коефіцієнт запасу міцності, що дозволило забезпечити збереження виробки для її повторного використання. Виконано оптимізацію розташування анкерів другого та першого рівнів, що дозволило звести до мінімуму ремонтно-відновлювальні роботи у виробки. Очікуваний економічний ефект склав 17,19 тис. грн на метр повторно використовуваної виробки.

Предложен эффективный ресурсосберегающий способ охраны подготовительных выработок обособленными бутовыми опорами. Проведены исследования напряженно-деформированного состояния разрушенных пород внутри этих опор. Определены параметры формирования грузонесущих конструкций внутри них. На основании результатов лабораторного и численного моделирований установлена эффективность применения обособленных армированных породных опор в качестве средств охраны.

Предложен эффективный ресурсосберегающий способ охраны подготовительных выработок отдельностоящими породными стойками с оставлением между ними компенсационных полостей. Обоснованы параметры данного способа на основании результатов проведенных лабораторных исследований. Установлено, что его внедрение позволит существенно уменьшить необходимый объем породы, обеспечить устойчивость пород кровли за счет уменьшения податливости охранной конструкции до 22 % и уменьшить смещения пород почвы выработки за счет оставления компенсационных полостей.

Установлены закономерности геомеханических процессов, протекающих вокруг подготовительных выработок, в совокупности обеспечивающих обоснование особенностей поддержания горных выработок в слабых глинистых породах.

Предложен эффективный ресурсосберегающий способ охраны подготовительных выработок, который предусматривает использование рядовой породы и ограничивающих элементов. Обоснованы параметры данного способа на основании результатов проведенных лабораторных исследований. Доказано, что его внедрение позволит существенно уменьшить необходимый объем породы для выкладки охранной конструкции по сравнению с традиционной бутовой полосой и обеспечить податливость до 8 %.

Визначено актуальність проблеми забезпечення експлуатаційного стану гірничих виробок вугільних шахт. Вказано, що однією з основних проблем стійкості є підняття підошви. Наведено результати шахтних натурних спостережень за зрушеннями приконтурних порід навколо конвеєрного штреку. Аналіз результатів спостережень і літературних джерел надав змогу зробити висновок, що породи підошви виробки, розташовані безпосередньо біля контуру, являють собою блочно-дискретне середовище.

Рассмотрен эффективный ресурсосберегающий способ охраны подготовительных выработок, предполагающий сооружение породных опор и оставление между ними компенсационных полостей. На основании результатов лабораторных исследований, с привлечением положений механики грунтов, установлены параметры этого способа, при которых податливость охранной конструкции не будет превышать 17 %. Применение способа охраны позволит обеспечить эксплуатационное и безопасное состояние подготовительных выработок, охраняемых позади лавы, в том числе, в условиях слабых подстилающих пород почвы.

Рассмотрены вопросы поддержания подготовительных выработок в сложных горно-геологических условиях. Установлено, что расслоения боковых пород формируют возможные обрушения пород кровли и сползания пород почвы. Обоснована эффективность применения анкерной крепи в штреке, со сползающими породами почвы.