ОСНОВНІ НАУКОВІ І ПРАКТИЧНІ РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ВІДДІЛУ

На підставі теоретичних, лабораторних досліджень та промислових випробувань співробітниками відділу були отримані вагомі результати за пріоритетними напрямками розвитку науки та техніки, а саме:

- подальший розвиток отримали методи оцінки, ідентифікації та безпосереднього керування геомеханічними і аерогазодинамічними процесами в шахтному середовищі, які мають причинно-наслідкові зв’язки між параметрами та характеризують стадії комплексного циклу керування геотехнологічною системою «масив суміжних виїмкових дільниць - підтримання та вентиляція виробок»;

- розроблено метод, способи та рекомендації по управлінню параметрами геотехнологічної системи «масив суміжних виїмкових дільниць - підтримання та вентиляція виробок» з урахуванням вимог безпеки і ресурсозбереження, які включають:

             а) визначення раціональних режимних параметрів функціонування вентиляційної системи та технічних параметрів навколоштрекових охоронно-ізолюючих конструкцій в умовах ДП «Селидіввугілля» та «Чайкине»;

             б) науково-методичні рекомендації з комплексної оцінки інформативних параметрів стану масиву порід із залученням геоінформаційних систем і методів радіометричного контролю, які дозволяють вжити превентивні заходи щодо стійкості гірничих виробок;

             в) запатентований спосіб комплексної оцінки потенційно небезпечних станів масиву порід методом радіометричного контролю, який дозволяє підвищити рівень безпеки праці та продуктивність гірничих робіт за рахунок своєчасного прогнозування умов формування газодинамічних проявів гірського тиску;

             г) «Методичні вказівки щодо вибору раціональних режимів роботи вентиляторів головного провітрювання у системі «вентилятор головного провітрювання – шахтна вентиляційна мережа», які впроваджені під час проведення робіт щодо вдосконалення вентиляційної системи шахти «1/3 Новогродівська» шляхом мінімізації зон взаємного впливу вентиляторів головного провітрювання з очікуваним економічним ефектом 2018409 грн;

- виявлені закономірності зміни геомеханічного стану масиву вуглегазових і газових родовищ під час їх відпрацювання, на основі яких встановлені раціональні параметри сумісного фізико-хімічного і імпульсного впливу на масив для підвищення ефективності видобутку газу;

- вперше з урахуванням параметрів відкритої пористості і тріщинуватості масиву встановлений взаємозв’язок між геомеханічними параметрами руйнування гірських порід (поширеністю зон непружних деформацій, об’ємами і розкриттям систем тріщин) навколо свердловини та можливим об'ємним розходом газу, як основного параметра, що характеризує ефективність видобутку метану шляхом застосування фізико-хімічної обробки гірського масиву з одночасним імпульсним впливом;

- розроблено «Методичні рекомендації по врахуванню геомеханічних факторів та параметрів сумісного фізико-хімічного і імпульсного впливу для підвищення ефективності видобутку газу» та технологічна схема способу супутнього видобутку метану з вугільних пластів, що підробляються, при стовповій системі розробки, яка захищена патентом України № 146990;

- вперше розроблено метод ідентифікації параметрів потенційно небезпечних станів елементів геотехнічної системи «породний масив-підтримання і провітрювання виробок» в умовах інформаційної невизначеності, пов'язаної з одночасним впливом на ефективність і безпеку виробництва комплексу різних технічних, технологічних і зовнішніх факторів та динамікою зміни їх параметрів з часом і у просторі, який заснований на інтегруванні точних математичних методів розрахунку параметрів впливу окремих факторів з математичним апаратом теорії нечітких множин;

-вперше розроблено концепцію ризик-орієнтованого керування станом геотехнічної системи «породний масив-підтримання і провітрювання виробок», що базується на застосуванні методу ідентифікації параметрів потенційно небезпечних станів даної системи, який інтегрує методики розрахунку схем і параметрів кріплення і вентиляції виробок та дегазації масиву з математичним апаратом теорії нечітких множин для прийняття раціонального технічного рішення за допомогою експертного методу або програмних засобів нечіткого моделювання та управління;

- розроблено та узгоджено з ДП «Львіввугілля» методику розрахунку параметрів засобів охорони і ізоляції дільничних виробок, яка є складовою частиною експериментально-аналітичного методу керування системами охорони і ізоляції дільничних виробок з урахуванням ризикоутворюючих чинників та дозволяє для різних гірничо-геологічних умов визначати максимально допустиму швидкість посування очисного вибою при існуючих параметрах охорони виробки, або коригувати ці параметри при заданій швидкості посування лави;

- розроблено «Методичні рекомендації з ідентифікації та прогнозу геомеханічних та гідрогеологічних параметрів для ризик-орієнтованої системи контролю стійкості породного масиву», які базуються на методах контролю та ідентифікації ризиків втрати стійкості геотехнічної системи «породний масив-підтримання виробок» за геомеханічними чинниками, рекомендації можуть бути використані в ризик-орієнтованих системах контролю геомеханічного стану породного масиву для оцінки стійкості гірничих виробок;

- запропоновано в якості одного з критеріїв порівняння процесів фізико-хімічних перетворень композиційних матеріалів використовувати коефіцієнт ослаблення іонізуючого випромінювання, що оцінює ефективність надання матеріалам аномально високих радіаційно-захисних властивостей та вперше враховує як радіаційні характеристики радіоактивних відходів, так і  стійкість контейнерів до хімічних, термічних, радіаційних впливів при транспортуванні, довгостроковому зберіганні та захороненні;

- для підвищення стійкості радіаційно-захисних контейнерів створено проєкт стратегії капсуляції відходів уранових руд на базі теорії корпускулярно-хвильового дуалізму іонізуючого випромінювання, згідно з якою його послаблення відбуватиметься за рахунок багаторазових відбивань, поглинань і розсіювань гамма-квантів поверхнею металу через появу фотоелектричного ефекту, комптонівського розсіювання і утворення електрон-позитронних пар, що залежатиме від атомного номера поглинаючого матеріалу та енергії фотона;

- подальший розвиток отримала математична модель і метод прогнозування стану гранично напруженого породного масиву, що відрізняється урахуванням інтегральних параметрів в групах факторів ризиків, зміни яких впливають на виникнення газодинамічного явища. Вперше для оцінки газодинамічної готовності породного масиву до раптового викиду запропоновані інформативні параметри, які розраховуються з урахуванням непружного стану породного масиву та надлишкових газових тисків;

- розроблені методи реалізації та створено програмне забезпечення цифрової інформаційної системи для визначення інтегральних показників, що характеризують стан гранично напруженого породного масиву і ризики виникнення газодинамічного явища;

- удосконалено метод радіометричного контролю гранично-напруженого масиву порід в виробках шахт, який враховує ідентифікацію синхронних, асинхронно протифазних або хаотично стрибкоподібних одночасних змін інтенсивності відхилень від середнього значення величин концентрації метану і параметрів емісії дочірніх продуктів розпаду радону в атмосфері виробок. Метод дозволяє при відомих параметрах змін активності ізотопів радону, концентрацій метану і їх співвідношень ідентифікувати параметри геомеханічних і газодинамічних процесів в породному масиві та виявляти потенційну небезпеку виникнення газодинамічного явища;

- розроблені «Методичні рекомендації з контролю небезпечних станів масиву порід методом радіометричного контролю та вибору засобів локалізації газодинамічного явища у мережі гірничих виробок» та «Методичні рекомендації з особливостей застосування інформаційної системи для прогнозування інтегральних показників оцінки небезпечних станів гранично напружених гірських порід», які впроваджені в ТДВ шахта «Белозерська», «Рекомендації з прогнозу показників небезпечного стану масиву порід цифровими технологіями та методом радіометричного контролю» затверджені ТОВ «Донбасшахтопроект» та ІГТМ НАН України і передані на виробництво, ці документи забезпечують можливість прогнозу небезпечного стану масиву порід та знижують ризики виникнення і розповсюдження газодинамічного явища у мережі гірничих виробок;

- розроблено методику автоматизованого розрахунку параметрів процесу протікання газодинамічного явища у мережі гірничих виробок. Методика призначена для оцінки аерогазодинамічного стану осередку явища і прилеглих до нього виробок в початковий період розвитку аварії, розрахунку параметрів аварійної і загрозливих зон з газоподібними продуктами викиду в вентиляційної мережі та часу стабілізації до відновлення нормального провітрювання. Результати розрахунків можуть бути використані з метою організації рятувальних і аварійно-відновлювальних робіт при виникненні небезпечного газодинамічного явища.