Викладено основи механіки грунтів під час будівництва цивільних та промислових об'єктів. Розглянуто історію розвитку механіки грунтів, їх структуру, класифікацію, закон ламінарної фільтрації, види напруженого стану, рівняння сумісності деформацій. Наведено теорію руйнування гірських порід у складному напруженому стані. Досліджено розподіл тиску по підошві твердого фундаменту (контактна задача Буссінеска), а також умови міцності грунту. Проведено оцінку стійкості грунтових укосів за методом скінчених елементів.

Изложены основы механики грунтов при строении гражданских и промышленных обьектов. Рассмотрены история развития механики грунтов, их структура, классификация, закон ламинарной фильтрации, виды напряженного состояния, уравнение совместимости деформаций. Приведена теория разрушения горных пород в сложном напряженном состоянии. Исследованы разпределения давления по подошве твердого фундамента (контактная задача Буссинеска), условия прочности грунта.Проведена оценка стойкости грунтовых укосов по методу конечных элементов.

Встановлено геомеханічні закономірності зміни граничних напружених станів складноструктурного порідного масиву, що залягає у покрівлі, під час обробки положистих вугільних пластів за допомогою суцільної системи розробки. Проведено дослідження процесу обвалення порід покрівлі вугільного пласту на моделях з еквівалентних матеріалів. За допомогою комп'ютерного моделювання процесу обвалення складноструктурної покрівлі у лавах простежено зміни НДС для важкообваленої покрівлі положистого вугільного пласту на основі методу скінченних елементів. На підставі аналізу натурних, лабораторних та аналітичних досліджень запропоновано тристадійну модель обвалення порід покрівлі положистих вугільних шарів, що дозволяє для конкретних гірничо-геологічних умов прогнозувати основні параметри процесу руйнування породного масиву під час пересування лави. На основі встановлених закономірностей прогнозування та одержаних формул для величин генерального та сталого обвалень розроблено номограму.

Досліджено закономірності напружено-деформованого стану геомаханічної системи виробка - природний масив за умов здимання порід підошви виробки, в основній покрівлі якої наявний шар міцної породи. Проаналізовано закономірності зміни граничного напруженого стану в складноструктурній покрівлі пологопадаючого вугільного пласта під час його відпрацювання. Обгрунтовано параметри анкерного кріплення капітальних виробок, розташованих у складноструктурному природному масиві. Вивчено вплив корозії на несучу здатність металевого аркового кріплення. З'ясовано закономірності процесів корозії залежно від основних факторів, що впливають. Запропоновано спосіб підвищення стійкості капітальних виробок, закріплених металевим кріпленням, та розроблено методику розрахунку товщини набризкбетонного покриття для захисту кріплення із урахуванням гірничотехнічних умов з метою зменшення витрат, пов'язаних з дією корозії.

Мета роботи - аналіз етапу вугільної галузі як в Україні, так і в світі свідчить про те, що з часом альтернативні джерела енергії замінять теплову генерацію. Період переходу до принципово іншої енергетики за оцінкою спеціалістів становить 30 - 50 років. За цей час ефективність теплової генерації електричної енергії буде суттєво залежати від собівартості вугілля, що видобувається. Таким чином, обгрунтування параметрів технологій, що забезпечують найбільш економічно доцільний видобуток вугілля є актуальною задачею сьогодення. Одним із таких напрямів технологічного прориву є повторне використання підготовчих виробок. Розглянуто різні критерії економічної доцільності такого використання і наведено розрахунок для гірничо-геологічних умов шахти "Краснолиманська". Методологія досліджень полягає в чисельному моделюванні стійкості виробки і конструюванні кріплення з набором таких елементів, при яких зміщення контуру виробки не перевищить 0,3 - 0,4 м. Кожен варіант супроводжується відповідним економічним розрахунком, що дозволяє порівняти вартість спорудження нового штреку з ремонтом повторно використовуваного. Особливістю розрахунків є сукупність аналітичних, і натурних досліджень, що дозволила в гірничо-геологічних умовах шахти "Краснолиманська" обгрунтувати параметри і конструкції кріплення для повторного використання конвеєрного штреку. Для вирішення питання актуалізації ресурсозбереження при підготовці виїмкових дільниць, для обгрунтування економічної доцільності повторного використання виробок запропоновані відповідні критерії. Ці критерії включають три умови, що є необхідними для доцільного повторного використання виробок. У результаті перебору був рекомендований варіант кріплення підготовчої виробки, що включає анкери двох рівнів, податливе кріплення і охоронну смугу. Використання рекомендацій, отриманих в результаті досліджень, дозволили отримати економічний ефект 5 314 065 гривень, або 3 640 гривень на 1 м виробки. Тобто, при умові перекріплення і підривки 50 % довжини виробки технічні рішення, що наведені у статті направлені на забезпечення її стійкості, є економічно доцільними.

На цей час, не зважаючи на тенденції, що пов'язані з декарбонізацією енергетики, вугілля в Україні ще тривалий час буде забезпечувати сировиною теплові електростанції. Така тенденція, за оцінкою експертів, збережеться до 2050 року. Основним недоліком українського вугілля є його висока собівартість. Це пов'язано, перш за все, важкими гірничо-геологічними умовами, глибиною розробки, розгалуженою системою підземних виробок, які потребують їх постійного ремонту для підтримки у нагляді, що відповідає вимогам правил експлуатації. Мета роботи - обгрунтування таких параметрів кріплення, що дозволили би повторне використання конвеєрних виробок вугільної шахти. Методи досліджень. Проведено аналіз актуальних джерел інформації, в організації і виконанні натурних досліджень та аналітичних досліджень на основі геомеханічних моделей, в економічному аналізі отриманих результатів. Наукова новизна. Теоретичні дослідження полягають в отриманні аналітичних залежностей величини загальношахтної депресії і пов'язаної з нею використаною електроенергією, що живить вентилятори головного провітрювання, від стану протяжних виробок, який, у свою чергу, залежить від вчасного виконання ремонтних робіт. Практична цінність. Виконані дослідження полягають у розробці методики вчасного приведення до експлуатаційного стану протяжних виробок, що дають змогу скоротити витрати на споживану електроенергію і зменшить собівартість вугілля, що видобувається. Результати. На підставі виконаних досліджень отримані математичні залежності, які можуть бути покладеними в основу подальших наукових розробок, пов'язаних з оптимізацією діяльності вугільної шахти. Аналіз собівартості вугілля на шахтах показує, що основні витрати пов'язані з матеріальною складовою, серед якої найбільш вагомі є витрати на споживану електроенергію, основна частина якої задіяна на роботу вентиляторів головного провітрювання. Депресія розгалуженої системи виробок суттєво залежить від їх стану, який оцінюється величиною залишкового перерізу, що зменшується у часі. Отримані залежності дозволяють у першому наближені визначити обсяг і строки виконання ремонтних робіт, мінімізувати собівартість вугілля, що видобувається.

Мета роботи - обгрунтування фізичної моделі формування газових колекторів на основі дослідження відповідності проникності породного масиву повній діаграмі деформування зразків гірських порід. Методика проведення досліджень полягає у послідовному аналізі стадій повної діаграми деформування породного зразка при "жорсткому" навантаженні, співставлення їх з етапами формування зони підвищених напружень попереду вибою лави та статистичному аналізі одержаних результатів лабораторних випробувань. На підставі аналізу деформаційних властивостей гірських порід і порівняння їх з повною діаграмою деформування породного зразка, обгрунтовано фізичну модель формування газових колекторів при відпрацюванні газонасиченого вугільного пласта. В межах розв'язуваної задачі проаналізовано чотири стадії процесу повного деформування, а саме: пружна область, на межі міцності, позамежна стадія деформування, область еквіволюміальної течії. Визначено межі газового колектора, якими служать характерні точки діаграми деформування породного зразка в режимі заданих деформацій: межа пружної міцності і межа остаточної міцності. Доведено, що структурно-текстурні особливості вуглепородного масиву у взаємозв'язку з перебігу газодинамічних процесів проявляються у зміні об'єму укладених в ньому пір і тріщин, які сумарно становлять простір фільтрації. Одержано знання щодо перенесення встановлених закономірностей зміни проникності і формування зон скупчення вільного метану на реальний породний масив, якщо процес його підробки розглядати як послідовну зміну геомеханічних станів порід. Наукова новизна дослідження полягає у вперше обгрунтованій можливості моделювання напруженого стану перед вибоєм лави еквівалентними стадіями руйнування породного зразка в режимі заданих деформацій. Постадійний порівняльний аналіз внутрішнього механізму формозміни зразків гірських порід уздовж повної діаграми їх деформування надав змогу встановити причинно-наслідкові зв'язки між геомеханічними і газодинамічними процесами у вуглепородних масивах і якісно охарактеризувати загальні тенденції в змінах проникності і об'ємного розширення цих зразків. Практичне значення роботи полягає в обгрунтуванні принципу побудови цифрової геомеханічної моделі для виявлення техногенного газового колектора у підробленому вуглепородному масиві.