Науковий вісник НГУ

Експрес-метод визначення параметрів здимання водонасиченої гірської породи

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №2 2026

Останнє оновлення: 25 квітня 2026

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 1488

Authors:

В. Г. Шаповал, orcid.org/0000-0003-2993-1311, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка» м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

О. М. Шашенко, orcid.org/0000-0002-7012-6157, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка» м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

О. В. Скобенко, orcid.org/0000-0003-4606-4889, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка» м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Н. В. Хозяйкіна*, orcid.org/0000-0002-4747-3919, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка» м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Д. В. Грецький, orcid.org/0000-0002-3086-0939, Черкаський державний технологічний університет, м. Черкаси, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

* 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, (2): 059 - 066

https://doi.org/10.33271/nvngu/2026-2/059

Abstract:

Задача прогнозування здимання гірських порід, визначення його величини й окреслення меж області, де воно проявляється, є надзвичайно важливим під час проєктування підземних виробок, планування обсягів ремонтних робіт, а також вибору ефективних методів забезпечення тривалої стійкості підземних споруд і комунікацій, що розташовані у виробках.

Мета. Теоретичне встановлення механізму впливу надлишкового тиску рідини в порах гірської породи на процеси її здимання в умовах підземних виробок.

Методика. Дослідження виконано теоретичним шляхом на основі аналізу геомеханічних процесів, що розвиваються в зоні навколо горизонтальних гірничих виробок. Для цього застосовані аналітичні й чисельні математичні методи, а також проведено аналіз і систематизацію отриманих таким чином теоретичних результатів.

Результати. Встановлені прості аналітичні співвідношення, що дозволяють обчислювати межі області основи, де проявляється здимання водонасичених порід, і визначати коефіцієнт стійкості цієї області. В якості такого коефіцієнту запропоновано використовувати відношення проєкції сил, що утримують породний масив від здимання, на вертикальну вісь до проєкції сил, які ініціюють здимання породи. Виконана калібровка отриманих у дослідженні формул до умов Донбасу.

Наукова новизна. Уперше доведено, що зі збільшенням тиску порової рідини за однакових умов відбувається зменшення максимальної глибини області здимання основи. Показано також, що зростання порового тиску спричиняє одночасне зменшення коефіцієнта стійкості й максимальної глибини здимання.

Практична значимість. Отримані результати дозволяють із використанням математичних методів виконувати прогноз стійкості горизонтальних виробок, схильних до здимання порід підошви, ураховуючи глибину їхнього закладення, геометричні параметри, питому вагу й міцнісні характеристики порід, а також тиск у порах. Крім того, вони дають можливість визначати межі області здимання в конкретних гірничо-геологічних умовах. Теоретичні висновки роботи поширюються й на вирішення прикладних завдань технологічного характеру, зокрема під час силікатизації, цементації й високонапірної цементації ґрунтових основ. Це забезпечує визначення максимально допустимого тиску у водно-силікатних розчинах, що нагнітаються в породу, за якого не відбувається руйнування основи у процесі її зміцнення.

Ключові слова: здимання водонасиченої породи, критерій міцності Кулона, критерій міцності Шашенка

References.

1. Mo, S., Ramandi, H., Oh, J., Masoumi, H., Timms, W., Canbulat, I., Hebblewhite, B., & Saydam, S. (2018). A review of floor heave mechanisms in underground coal mine roadways. Proceedings of The Fourth Australasian Ground Control in Mining Conference (AusRock), (pp. 196-206). The Australasian Institute of Mining and Metallurgy.

2. Wang, J., Guo, Z., Yan, Y., Pang, J., & Zhao, S. (2012). Floor heave in the west wing track haulage roadway of the Tingnan Coal Mine: Mechanism and control. International Journal of Mining Science and Technology, 22, 295-299. https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2012.02.016

3. Korol, A. Yu. (2014). Regularities of deformation of the near-contour rock mass in the vicinity of a single excavation under floor heaving conditions. Geotechnical Mechanics, (115), 170-175.

4. Salmi, E. F., Phan, T., Sellers, E. J., & Stacey, N. R. (2024). A review on the geotechnical design and optimisation of ultra-long ore passes for deep mass mining. Environmental Earth Sciences, 83, 301. https://doi.org/10.1007/s12665-024-11616-z

5. Tereshchuk, R. M., & Naumovych, O. V. (2015). Ensuring the stability of preparatory workings in deep coal mines: monograph. Dnipro: National Mining University. ISBN 978-966-350-525-1.

6. Khorolskyi, A. O., Vynohradov, Yu. O., Kosenko, A. V., & Chobotko, I.I. (2023). Resource-saving methods for supporting mine workings: monograph. Dnipro: LIRA. ISBN 978-966-981-770-9.

7. Strizhelchik, G. G., & Iegupov, V. Y. (2017). Problems of metro construction in complex engineering and geological conditions (the case of Kharkiv). Collection of Scientific Papers “Industrial Machine Engineering and Civil Engineering”, 2(49), 195-200. https://doi.org/10.26906/znp.2017.49.842

8. Zhou, W.H. (2024). Geotechnical Aspects of Underground Construction in Soft Ground. Retrieved from https://library.oapen.org/handle/20.500.12657/90828

9. Bondarenko, V. I., Kovalevska, I. A., Symanovych, H. A., & Snihur, V.H. (2014). Experimental studies of floor rock heaving in preparatory mine workings in gently dipping seams of the Donbas. Dnipropetrovsk: LizunovPress Ltd. ISBN 978-966-2575-27-9.

10.      Snihur, V. H. (2014). Calculation of heaving of layered ground rocks in mine workings of the Western Donbas. Vugillya Ukrayiny (Coal Ukraine), (7), 3-5.

11.      Qiao, Y. F., Yan, K., Zhao, T. T., & Ding, W.-Q. (2023). Characterization and mechanism of soil swelling at the bottom of ultra-deep circular shafts in soft soil. Rock and Soil Mechanics, 44(9), 2707-2716. https://doi.org/10.16285/j.rsm.2022.6583

12.      Tornborg, J., Karlsson, M., Dijkstra, J., & Karstunen, M. (2024). On the development of effective heave pressure in deep excavations. Geotechnics. https://doi.org/10.1680/jgeot.24.01066

13.      Bondarenko, V. I., Kovalevska, I. A., Grebonkin, S. S., & Snihur, V. H. (2012). Design of coal mine systems developing steep and inclined seams. Donetsk: VIK. ISBN 978-966430-121-0.

14.      Snigur, V., Bondarenko, V., Symanovych, G., & Chervatyuk, V. (2014). Influence of the structure and properties of coal-bearing massif on bottom heaving. Progressive Technologies of Coal, Coalbed Methane, and Ores Mining, (pp. 5-11). CRC Press/Balkema. https://doi.org/10.1201/b17547

15.      Yang, Y., Huang, D., Zhong, Z., Liu, Ya., & Peng, J. (2024). Restraint effect of partition wall on the tunnel floor heave in horizontally layered rocks. Journal of Mountain Science, 21(7), 2462-2479. https://doi.org/10.1007/s11629-024-8641-9

16.      Isaienkov, O. O., & Sakhno, I. H. (2017). Justification of parameters for local strengthening of the floor by means of consolidation of rocks with selfexpanding mixtures. Visti Donetskoho Hirnychoho Instytutu, 1(40), 35-40.

17.      Abdiev, A., Mambetova, R., Abdiev, A., & Abdiev, S. (2020). Development of methods for assessing the mine workings stability. E3S Web of Conferences, 201, 01040. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202020101040

18.      Zhang, Y., Zheng, L., He, L., Jiao, Y., Peng, H. (2024). Gamage RP Bibliometric Analysis of Research Problems and Trends in Urban Underground Space. Deep Underground Science & Engineering, 3(2), 207. Retrieved from https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/dug2.12086

19.      Mitelman, A., & Giat, Y. (2024). Key factors in the design of urban underground metro lines. Sustainability, 16(21), 9293. https://doi.org/10.3390/su16219293

20.      Kodex 3-1:2022 (2022). Metropoliteny. Part 1: Design. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=97681

21.      Kodex 3-3:2022 (2022). Metropoliteny. Part 3: Engineering Surveys. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=97683

22.      DSTU B GOST 24451:2011 (2011). Road tunnels: Clearance dimensions for buildings and equipment (GOST 24451-80, IDT). Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=28012

23.      Shapoval, V., Shashenko, O., Hapieiev, S., Khalymendyk, O., & Andrieiev, V. (2020). Stability assessment of the slopes and side-hills with account of the excess pressure in the pore liquid. Mining of Mineral Deposits, 14(1), 91-99. https://doi.org/10.33271/mining14.01.091

24.      Shashenko, O., Sobczyk, E. J., Shapoval, V., Konoval, V., & Barsukova, S. (2023). Express-Method for Determination of Rock Heaving Parameters. Inżynieria Mineralna, 1(1), 113-118. https://doi.org/10.29227/IM-2023-01-14

25.      Małkowski, P., Ostrowski, Ł., & Stasica, J. (2022). Modeling of floor heave in underground roadways in dry and waterlogged conditions. Energies, 15(12), 4340. https://doi.org/10.3390/en15124340

26.      DBN V.2.1-10:2018 (2018). Foundations and bases of buildings and structures. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=78687

27.      Venetis, J. (2021). An explicit form of Heaviside step function. Advances in Dynamical Systems and Applications, 16(2), 895-900. ISSN 09735321.

• < Попередня
• Наступна >