Науковий вісник НГУ

Геомеханічні принципи й особливості моделювання комплексного методу розвантаження газодинамічно активного гірського масиву

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №1 2026

Останнє оновлення: 27 лютого 2026

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 1277

Authors:

В. І. Бондаренко, orcid.org/0000-0001-7552-0236, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна

І. А. Ковалевська, orcid.org/0000-0002-0841-7316, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна

Д. С. Малашкевич*, orcid.org/0000-0002-8494-2489, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Р. М. Сачко, orcid.org/0000-0003-2991-4749, ПрАТ «ШУ Покровське», м. Покровськ, Україна

М. В. Снігур, orcid.org/0009-0007-8789-2329, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна

* Автор-кореспондент e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2026, (1): 025 - 033

https://doi.org/10.33271/nvngu/2026-1/025

Abstract:

Мета. Обґрунтувати геомеханічні принципи зменшення максимумів напруженого стану під час ведення гірничих робіт у газодинамічних масивах на великих глибинах вугільних шахт.

Методика. Методика досліджень ґрунтується на поєднанні теоретичного, чисельного й експериментального підходів. Для аналізу напружено-деформованого стану вуглепородного масиву було застосоване чисельне моделювання методом скінченних елементів. Оцінювалися вертикальні й горизонтальні напруження, інтенсивність напружень та ізолінії їх розподілу. Паралельно у привибійній зоні виконувалися вимірювання акустичної емісії для визначення ступеня розвантаження, результати яких порівнювалися із даними для ділянок, пройдених за традиційною технологією. Узагальнення результатів чисельних та експериментальних досліджень дозволило сформувати методичні принципи розрахунку параметрів запропонованої технології й оцінити її ресурсозберігаючий ефект.

Результати. Дослідження підтвердило, що застосування комплексної технології розвантаження, яка поєднує буріння випереджальних свердловин і створення розвантажувальних щілин, суттєво підвищує стійкість гірничих виробок у газодинамічно активних вуглепородних масивах на великих глибинах. Прояви гірського тиску знижуються на 7,3 % у вертикальному та на 10,2 % у горизонтальному напрямках, що зменшує втрати площі поперечного перерізу до 18,2 %. Вимірювання акустичної емісії засвідчили знеміцнення привибійного масиву: зниження енергії становило 7‒28 % на відстані 2,0‒2,5 м від вибою та 32‒58 % у межах 3,0‒6,0 м. Витрати енергії на руйнування порід зменшилися на 15‒26 %, у середньому на 19,5 %.

Наукова новизна. Розроблена геомеханічна модель, що вперше враховує сумісний вплив свердловин і щілин на стійкість гірничих виробок. Встановлені нові залежності між перерозподілом напружень та енергією акустичного сигналу як індикатором ступеня розвантаження привибійної зони.

Практична значимість. Запропоновано безпечний і ресурсозберігаючий метод спорудження виробок у газодинамічно активних масивах гірських порід на великих глибинах, що дозволяє знизити втрати площі поперечного перерізу до 20 %.

Ключові слова: вугільна шахта, вуглепородний масив, напружений стан, випереджаюча свердловина, розвантажуюча щілина

References.

1. Haidai, O., Ruskykh, V., Ulanova, N., Prykhodko, V., Cabana, E. C., Dychkovskyi, R., Howaniec, N., & Smolinski, A. (2022). Mine field preparation and coal mining in Western Donbas: energy security of Ukraine – A case study. Energies, 15(13), 4653. https://doi.org/10.3390/en15134653

2. Yermakov, O., & Kostetska, I. (2022). Environmental challenges of the green economy: Case of Ukraine. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1111(1), 012002. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1111/1/012002

3. Bazaluk, O., Ashcheulova, O., Mamaikin, O., Khorolskyi, A., Lozynskyi, V., & Saik, P. (2022). Innovative activities in the sphere of mining process management. Frontiers in Environmental Science, (10), 878977. https://doi.org/10.3389/fenvs.2022.878977

4. Dyczko, A. (2023). Production management system in a modern coal and coke company based on the demand and quality of the exploited raw material in the aspect of building a service-oriented architecture. Journal of Sustainable Mining, 22(1), 2-19. https://doi.org/10.46873/2300-3960.1371

5. DTEK group’s ESG strategy priorities (2022). Sustainability. Driving a green recovery. Retrieved from: https://dtek.com/investors_and_partners/esg/

6. Bondarenko, V., Salieiev, I., Kovalevska, I., Chervatiuk, V., Malashkevych, D., Shyshov, M., & Chernyak, V. (2023). A new concept for complex mining of mineral raw material resources from DTEK coal mines based on sustainable development and ESG strategy. Mining of Mineral Deposits, 17(1), 1-16. https://doi.org/10.33271/mining17.01.001

7. Dubinski, J., Stec, K., & Bukowska, M. (2019). Geomechanical and tectonophysical conditions of mining-induced seismicity in the Upper Silesian Coal Basin in Poland: a case study. Archives of Mining Sciences, 64(1), 163-180.  https://doi.org/10.24425/ams.2019.126278

8. Kovalevska, I., Samusia, V., Kolosov, D., Snihur, V., & Pysmenkova, T. (2020). Stability of the overworked slightly metamorphosed massif around mine working. Mining of Mineral Deposits, 14(2), 43-52. https://doi.org/10.33271/mining14.02.043

9. Salieiev, I., Bondarenko, V., Kovalevska, I., Malashkevych, D., & Galkov, R. (2025). Principles of mining-geological classification for maintaining mine workings in conditions of weakly metamorphosed rocks. Mining of Mineral Deposits, 19(1), 26-36. https://doi.org/10.33271/mining19.01.026

10.      Black, D. J. (2019). Review of coal and gas outburst in Australian underground coal mines. International Journal of Mining Science and Technology, 29(6), 815-824. https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2019.01.007

11.      Keneti, A., & Sainsbury, B.A. (2018). Review of published rockburst events and their contributing factors. Engineering Geology, (246), 361-373. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2018.10.005

12.      Ptáček, J. (2017). Rockburst in Ostrava-Karvina coalfield. Procedia Engineering, (191), 1144-1151. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.05.289

13.      Wasilewski, S. (2020). Gas-dynamic phenomena caused by rock mass tremors and rock bursts. International Journal of Mining Science and Technology, 30(3), 413-420. https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2020.03.012

14.      Haidai, O., Ruskykh, V., Koveria, A., Firsova, V., & Sala, D. (2024). Determination of composite fuel parameters in the operation of technogenic deposits of coal mining enterprises. E3S Web of Conferences, (526), 01021. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202452601021

15.      Zberovskyi, V. (2019). Control of the mud pulse method the loosening of coal layers by amplitude-frequency recommendation of acoustic signal by the APSS-1 system. E3S Web of Conferences, (109), 00122. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201910900122

16.      Zhang, W., Ma, N., Ma, J., Li, C., & Ren, J. (2020). Mechanism of rock burst revealed by numerical simulation and energy calculation. Shock and Vibration, 1-15. https://doi.org/10.1155/2020/8862849

17.      Ratov, B. T., Fedorov, B. V., Syzdykov, A. Kh., Zakenov, S. T., & Sudakov, A. K. (2021). The main directions of modernization of rock-destroying tools for drilling solid mineral resources. 21 ^st International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2021. Section Exploration & Mining, 503-514. https://doi.org/10.5593/sgem2021/l.l/s03.062

18.      Ahaiev, R., Prytula, D., Kliuiev, E., Cabana, E., & Kabakova, L. (2020). The determination of the influence degree of mining-geological and mining-technical factors on the safety of the degassing system. E3S Web of Conferences, (168), 00040. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202016800040

19.      Bondarenko, V., Kovalevska, I., Symanovych, H., Barabash, M., & Snihur, V. (2018). Assessment of parting rocks weak zones under the joint and downward mining of coal seams. E3S Web of Conferences, (66), 03001. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20186603001

20.      Symanovych, H., Lisovytska, I., Odnovol, M., Ahaiev, R., & Poimanov, S. (2024). Rationale and modeling of technology for complex bottom-hole zone de-stressing of gas-dynamically active rock mass. Mining of Mineral Deposits, 18(2), 83-92. https://doi.org/10.33271/mining18.02.083

21.      Gayday, O., & Gurgiy, N. (2015). The questions of main drift protection in western Donbas coal mines. New Developments in Mining Engineering 2015: Theoretical and Practical Solutions of Mineral Resources Mining 2015, 271-274. https://doi.org/10.1201/b19901

22.      Baymakhan, R. B., Muta, A. N., Tileikhan, A., & Kozhogulov, K. C. (2023). On the use of the finite element method in the study of the stress-strain state of the contour of the Annie Cave on Mount Arsia. Engineering Journal of Satbayev University, 145(2), 31-36. https://doi.org/10.51301/ejsu.2023.i2.05

23.      Vu, T. T., & Do, S. A. (2023). Determination of the rock mass displacement zone by numerical modeling method when exploiting the longwall at the Nui Beo Coal Mine, Vietnam. Mining of Mineral Deposits, 17(1), 59-66. https://doi.org/10.33271/mining17.01.059

24.      Kovalevs’ka, I., Fomychov, V., Illiashov, M., & Chervatuk, V. (2012). The formation of the finite-element model of the system “undermined massif-support of stope”. Geomechanical Processes During Underground Mining, 73-80. https://doi.org/10.1201/b13157

25.      Sudakov, А., Dreus, A., Ratov, B., & Delikesheva, D. (2018). The oretical bases of isolation technology for swallowing horizons using thermoplastic materials. News of the national academy of sciences of the republic of Kazakhstan, 2(428), 72-80.

26.      Petlovanyi, M., Medianyk, V., Sai, K., Malashkevych, D., & Popovych, V. (2021). Geomechanical substantiation of the parameters for coal auger mining in the protecting pillars of mine workings during thin seams development. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 16(15), 1572-1582.

27.      Bondarenko, V., Kovalevs’ka, I., Svystun, R., & Cherednichenko, Y. (2013). Optimal parameters of wall bolts computation in the united bearing system of extraction workings frame-bolt support. Annual Scientific-Technical Collection – Mining of Mineral Deposits 2013, 5-9. https://doi.org/10.1201/b16354-3

28.      Fomychov, V., Mamaikin, O., Demchenko, Y., Prykhorchuk, O., & Jarosz, J. (2018). Analysis of the efficiency of geomechanical model of mine working based on computational and field studies. Mining of Mineral Deposits, 12(4), 46-55. https://doi.org/10.15407/mining12.04.046

29.      Lozynskyi, V. (2023). Critical review of methods for intensifying the gas generation process in the reaction channel during underground coal gasification (UCG). Mining of Mineral Deposits, 17(3), 67-85. https://doi.org/10.33271/mining17.03.067

30.      SOU 10.1.00185790.011:2007 (2008). Preparatory workings on gently sloping strata. Selection of fastenings, methods, and means of protection. Donetsk, Ukraine: Vydavnytstvo DonVUHI.

• < Попередня
• Наступна >