Изложены теоретические предпосылки для разработки физических моделей процесса обрушения пород кровли. Проведены исследования данного процесса на моделях из эквивалентных материалов. Значительное внимание уделено компьтерному моделированию процесса обрушения сложноструктурной кровли в лавах пологопадающих пластов, акцентировано на выборе критериев прочности, определяющих обрушение пород кровли, выборе интегрального критерия прочности на второй стадии обрушения. Представлена физическая модель пород кровли в лавах пологопадающих пластов. Установлены закономерности предельного напряженного состояния в сложноструктурной кровле, что позволяет прогнозировать момент обрушения пород основной кровли, выполнять расчеты параметров крепления в подготовительных выработках, а также повышать безопасность работающих в лаве людей. Приведены рекомендации по практическому применению результатов данных исследований.

Исследовано состояние капитальных и основных подготовительных выработок шахт Украины. Предложена методика оптимального проектирования протяженных выработок. Обосновано, что экономически не целесообразно ориентироваться на безремонтную эксплуатацию выработки, поскольку в условиях большой неоднородности породного массива требуется применение крепи с повышенной несущей способностью и высокой стоимостью. Разработана вероятностная модель горной выработки, которая позволяет оценивать объемы планируемых ремонтов в зависимости от дисперсии коэффициента устойчивости выработки.

Пучение пород почвы является одним из наиболее распространенных геомеханических процессов в подземных горных выработках угольных шахт. На ликвидации его последствий занято до 30 % подземного персонала. С ним связаны большие производственные затраты. Теоретическое изучение этого явления затруднено тем, что в настоящее время отсутствует математический аппарат, позволяющий описывать процессы, протекающие со сверхбольшими относительными деформациями. По этой причине, не смотря на то, что существует большое количество теоретических моделей этого явления, решение проблемы пучения пород почвы в горных выработках еще далеко от завершения. Наиболее точно описывает механизм вспучивания бифуркационная теория, рассматривая его, как процесс потери упругопластической устойчивости породного массива, ослабленного подземной выработкой. Исходя из этой теории и опираясь на возможности численного моделирования с помощью метода конечных элементов, выполнены исследования, связанные с цифровой имитацией процесса вспучивания пород почвы в одиночных выработках. Рассмотрены горно-геологические условия ПСП "Шахта Степная" ЧАО "ДТЭК Павлоградуголь". Приведены результаты численного моделирования процесса вспучивания пород почвы в капитальных выработках. На первом этапе исследована однородная модель. Приведена методика численного моделирования процесса вспучивания пород почвы в одиночной выработке. В качестве инструмента исследований принят метод конечных элементов, реализованный в программном продукте RS2 канадской компании Rockscience.