Завідувач лабораторії: БАРАНОВ Володимир Андрійович, доктор геологічних наук

 

На цей час лабораторія налічує 10 співробітників, з яких

• 1 доктор геологічних наук,
• 5 кандидатів геологічних наук та
• 1 кандидат технічних наук.

Лабораторію дослідження структурних змін гірських порід засновано у 2005 році на базі наукової групи у відділі геології вугільних родовищ великих глибин.

Протягом 19 років співробітники виконують теоретичні та експериментальні дослідження мінералів, гірничих порід та речовини взагалі.

Основним напрямком роботи лабораторії є дослідження структурних перетворень і пов'язаних з цим змін властивостей і стану гірських порід в різних гірничо-геологічних умовах, розробка методів і методик оцінки гірничо-геологічних умов для підвищення ефективності реалізації гірничих технологій видобутку корисних копалин на основі використовування закономірностей структурування речовини.

 

Хронологія по роках діяльності	Завідувач лабораторії	Короткий опис основних наукових досягнень
2005-2024	БАРАНОВ Володимир Андрійович доктор геологічних наук, професор	Лабораторія дослідження структурних змін гірських порід була заснована у 2005 році під керівництвом доктора геологічних наук Баранова Володимира Андрійовича. Вона створювалася на базі відділу геології вугільних родовищ великих глибин, спочатку, у вигляді групи геологів-петрографів, мінералогів і спеціалістів зі структури мінералів і порід. Основою або базою даного структурного підрозділу стали наукові роботи і дисертації Баранова В.А., які виходили за рамки наукових завдань відділу. Основною особливістю роботи співробітників лабораторії є використання як традиційних для геології методів (оптична мікроскопія, якою володіють усі співробітники, методи термобарогеохімії, дериватографії, хроматографії, мінералогії, петрології і т.і.), так і оригінальних методів і методик, на які розроблені патенти і які використовуються у гірничий геології для визначення властивостей порід і мінералів, у тому числі, які раніше не визначалися: показники мікропорушенності вугілля і порід; гідрофобність і гідрофільність проб порід, радіаційна активність; іскріння порід і можливість самозаймання вугілля від цього; слабка магнітність, яка не виявляється традиційними методами і т.інш. За останні роки виокремувався напрямок досліджень критичної та стратегічної сировини, яка стала новою парадигмою сучасних геологічних досліджень в країнах Европи та світу. Завідувач лабораторії та її співробітники приймають активну участь у встановленні кількісних та якісних параметрів нового напрямку з урахуванням значних об`ємів відходів сучасних гірничих підприємств України, які розглядаються як потенційні носії критичної та стратегічної сировини. За роки діяльності лабораторії під керівництвом Баранова В.А. було захищено чотири кандидатські дисертації (Л.Ф. Маметова, П.С. Пащенко, О.О. Карамушка, Я.В. Антіпович). На сьогоднішній день колектив лабораторії налічує  10 співробітників, з яких: 1 доктор геологічних наук, 5 кандидатів геологічних наук, 1 кандидат технічних наук, 1 молодший науковий співробітник, 2 техніки.

 

Співробітники лабораторії після її створення (2005 р), зліва направо, внизу ‑ Баранов В.А., Маметова Л.Ф.; угорі ‑ Суворов Д.А., Карамушка О.О., Яцина Д.В., Пащенко П.С.

 

Співробітники лабораторії, 2015 р., зліва направо, внизу – Маметова Л.Ф., Баранов В.А., Прусова А.А., Пащенко С.Г., вгорі ‑ Орлова Т.В., Антіпович Я.В., Карамушка О.О., Пащенко П.С.

 

 

НАУКОВІ ФАХІВЦІ ВІДДІЛУ
	БАРАНОВ Володимир Андрійович
	Посада			Завідувач лабораторії
	Науковий ступінь			Доктор геологічних наук
	Вчене звання			Професор
	Телефон			+380975064373
	e-mail			Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
	Профілі			НАН України;  ORCID;  Scopus; Web of Science; Google Scholar
	Напрямки наукової діяльності : термогазодинамічні явища; охорона праці, процеси самозаймання вугілля та протипожежна безпека гірничих підприємств; мінералогія; петрографія; нафтогазова геологія; літологія; критична сировина; тектоніка, структурування речовин.
	ПАЩЕНКО Павло Сергійович
	Посада			Старший науковий співробітник
	Науковий ступінь			Кандидат геологічних наук
	Вчене звання			Старший науковий співробітник
	Телефон
	e-mail			Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
	Профілі			НАН України; ORCID; Web of Science; Google Scholar
	Напрямки наукової діяльності: Літологічні дослідження; дослідження локальних структур і розробка методів їх визначення, умови формування тектонічних зон у масивах гірських порід, вивчення колекторських властивостей гірських порід, вирішення проблем термогазодинамічних явищ у гірничій справі.
	МАМЕТОВА Людмила Федорівна
	Посада			Старший науковий співробітник
	Науковий ступінь			Кандидат геологічних наук
	Вчене звання			Старший науковий співробітник
	Телефон
	e-mail			Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
	Профілі			НАН України;  ORCID;  Scopus; Google Scholar
	Напрямки наукової діяльності: петрографічні та мінералогічні дослідження; петрографія осадочних, метаморфічних і магматичних порід, включаючи зміну мінералогічного складу, структурних параметрів, властивостей і стану теригенних і епігенетично змінених відкладів в різних геологічних умовах і на різних стадіях їх перетворень.
	КАРАМУШКА Ольга Олександрівна
	Посада			Старший науковий співробітник
	Науковий ступінь			Кандидат геологічних наук
	Вчене звання
	Телефон
	e-mail			Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
	Профілі			НАН України;  ORCID;  Scopus; Google Scholar
	Напрямки наукової діяльності: Дослідження порушеності порід і вугілля; виявлення нових якісних і кількісних закономірностей структурних перетворень вугілля в тріщинуватих зонах; дослідження формування блочності на макрорівні та квазікристалів на мікрорівні, їх ієрархічної підпорядкованості з можливістю подальшого прогнозування певних типів і розмірів порушень на нових ділянках розвідки або шахтних полях.
	АНТІПОВИЧ Яна Валентинівна
	Посада			Старший науковий співробітник
	Науковий ступінь			Кандидат геологічних наук
	Вчене звання
	Телефон
	e-mail			Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
	Профілі			НАН України;  ORCID; Web of Science; Google Scholar
	Напрямки наукової діяльності: Вивчення різних типів пористості газоносних порід; встановлення впливу ступеня катагенезу та тектоніки на трансформацію колекторських властивостей гірських порід; мікроскопічні дослідження структурних перетворень гірських порід; дослідження критичної сировини у породах, вугіллі та відходах збагачення.
			ПРУСОВА Алла Андріївна
			Посада	Старший науковий співробітник
			Науковий ступінь	Кандидат технічних наук
			Вчене звання	Старший науковий співробітник
			Телефон
			e-mail	Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
			Профілі	НАН України;  ORCID;  Scopus; Web of Science
			Напрямки наукової діяльності: Фундаментальні дослідження в області механіки гетерогенних середовищ і молекулярної динаміки; дослідження газодинаміки вуглепородного напруженого масиву, зокрема, з вивченням динаміки десорбційних процесів у вугіллі для оцінки безпечних умов проведення гірничих робіт при видобутку вугілля.
		СТЕФАНКО Сергій Вікторович
		Посада		Молодший науковий співробітник
		Науковий ступінь
		Вчене звання
		Телефон
		e-mail		Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
		Профілі		НАН України; ORCID; Web of Science; Google Scholar
		Напрямки наукової діяльності: мікроскопічні дослідження порід та мінералів; дослідження катагенетичного впливу на гірські породи; розробка способів виділення зон геологічних порушень.

 

ОСНОВНІ НАПРЯМИ ДІЯЛЬНОСТІ ЛАБОРАТОРІЇ

• Дослідження структурних перетворень і пов'язаних з цим змін властивостей і стану гірських порід в різних гірничо-геологічних умовах.
• Розробка нових методів декорування різних типів порушенності мінералів і гірських порід.
• Розробка методів визначення мікропорушеності гірських порід і мінералів, зон і інтервалів підвищеного напруженого стану і пов'язаної з цим тріщинуватості для визначення та прогнозування термогазодинамічних процесів у гірничих виробках гірничих підприємств.
• Розробка методів вивчення формування квазікристалів і тріщинуватості на різних геометричних рівнях за допомогою фрактальної геометрії та методів математичної статистики.
• Розробка методів прогнозу газоносності, газопроникності, викидонебезпечності, ударонебезпечності, суфляронебезпечності, зон порушеності і тріщинуватості в гірських породах Донбасу і суміжних з ними.  
• Упровадження у виробництво розроблених методів, методик і закінчених науково-дослідних робіт.
• Здійснення творчої співдружності з науковими і технічними організаціями, взаємного обміну досвідом, інформацією, науковими розробками.
• Підготовка звітів, висновків, рекомендацій на основі виконаної науково-дослідної роботи.
•  Участі в роботі науково-технічних і експертних рад, нарадах по розгляду проектних рішень у напрямі прогнозу газоносності, газопроникності, викидонебезпечності порід і вугілля, їх тріщинуватості.
• Надання науково-технічних послуг щодо прогнозування термогазодинамічних явищ на вугільних шахтах та інших гірничих підприємстівах.

 

РЕЗУЛЬТАТИ ТЕОРЕТИЧНИХ І ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ

Розроблена та запатентована серія методик з виділення та прогнозування порушених зон у вугільних пластах, яка націлена на запобігання динамічних та газодинамічних явищ у вугільних пластах, що підвищує безпеку праці шахтарів. Крім того, з порушеними зонами пов’язані скупчення пилу та газу, запобігання виділення цих проявів зменшує їх викиди в атмосферу. Для достатньо забрудненої території та атмосфери Донбасу, це має важливе екологічне значення.

Розроблений та впроваджений метод комплексного прогнозування викидонебезпечності гірських порід. Вказаний метод запатентовано та видана монографія – Комплексний прогноз викидонебезпечності гірських порід – 2021 р.

Встановлено, що викидонебезпечними є порушені зони газоносних осадочних порід (вугілля, пісковика, солі, карбонатів і т.і.). Для вуглепородного масиву викидонебезпечність є слідством метастабільного стану порід середньої та частково піздньої (для вугілля) підстадії катагенезу. Прогноз викидонебезпечності полягає в урахуванні мінералогічного складу, структури, колекторських властивостей і ступеня порушеності осадочних порід. Боротьба з викидонебезпечністю зводиться до встановлення оптимального впливу на колекторські властивості та напружений стан осадочних порід негативних факторів.

Отримав подальший розвиток процес формування мінералогічної закритої пористості у вигляді кількісних параметрів у об`ємі пісковиків, що суттєво впливає на викидонебезпечність вуглевміщуючих порід та інші термогазодинамічні процеси.

Описано процес спонтанної сублімації та десублімації газів на прикладі формування газогідратів та переходу частини вугілля у газовий стан під час прояву газодинамічних процесів.

Отримав подальший розвиток процес формування фрікційного іскріння у пісковиках Донбасу з підвищеним вмістом кварцу, що може призводити до займання вугілля та іншої органічної речовини; вибухів скупчень газу; загорання газу.

Отримали подальший розвиток процеси першого та другого етапів нагрівання вугілля за визначеними температурами; процеси зміни динаміки горіння, тління, охолодження вуглепородних масивів у шахтах.

---

НАУКОВО-ПРАКТИЧНІ ДОСЯГНЕННЯ ЛАБОРАТОРІЇ

 Наукові явища, процеси й закономірності 

За час роботи, керівником та співробітниками лабораторії було описано декілька нових явищ, які співробітники продовжують досліджувати і застосовувати у виробничих процесах. Зазначені явища опубліковані, на них оформлені патенти.

Формування ізотропних і анізотропних зон напружень в гірських породах. У пісковиках, які перебувають на стадії катагенезу, з ізотропними зонами пов'язано утворення дисків в керні свердловин, пробурених в різні напрямки, а з анізотропними - в будь-якому одному напрямку. Викиди пісковиків відбуваються тільки в першому випадку, оскільки для формування ізотропних зон необхідні напруги в 1,5-2 рази вище. Авторське свідоцтво №1721260. Цю властивість продовжує досліджувати С.В. Стефанко.

При певних термодинамічних умовах в речовині різних систем (мінералах, породах, мінералоїдах, штучних речовинах) формуються квазікристали, які є перехідною фазою між аморфною і кристалічною формами матерії, що мають ближній порядок, правильні геометричні форми. Зазначені структури формуються в порушених зонах, де за допомогою такої організації речовини відбувається спад ентропії (скидання енергії). Квазікристали є індикатором підвищених напруг, які реалізуються у формі порушених зон. Патенти України №33252, №40685, №41111. Цю властивість продовжує досліджувати О.О. Карамушка.

При досягненні речовиною критичних термодинамічних умов, вона трансформується в інший стан за допомогою зміни структури, складу, стану, форми та інших властивостей. Явище структурування речовини реалізується в еволюційно-революційній формі. При досягненні речовиною критичних станів,

вона трансформує свою структуру і властивості, пристосовуючись до нових умов. Такі «сходинки» в літературі мають різні назви: стадії, підстадии, скачки, для вугілля - марки або ступінь вуглефікації і т.д. Патенти України: №51207, №34397.

Розчинення флюїдів в мінералах і породах під дією посилення термодинамічних умов (формування губчастої структури) і подальше їх виділення з речовини в процесі «сухої переплавки» при зміні структури. Обсяги газів, що беруть участь в цьому процесі досить значні, але підрахувати їх можна тільки в наближеному вигляді, оскільки розміри включень сягають іноді нанорівня. Цю властивість продовжує досліджувати Я.В. Антипович.

Формування пісковиків з сінгенетичних еолових пісків, під дією електростатичних сил. У поверхневих умовах пісок перетворюється в зцементований пісковик, зазвичай цей процес зачіпає верхню частину піску (до кількох метрів, або десятків метрів). В якості цементу виступають гідроксиди заліза, кварцу, з домішками карбонатів і слюд. Подібним чином був утворений пісковик на палеодюнах в геологічному пам'ятнику «Кам'яна могила», на інших палеодюнах уздовж різних водойм.

Спонтанна сублімація та десублімація у породах органічного та неорганічного походження під впливом термодинамічних умов, що змінюються. При певних умовах визначена частина порід органічного чи неорганічного походження перетворюється на газ (сублімація), що може приводити до викидів, вибухів, пожарів як в гірничих виробках, так і на поверхні Землі. При інших певних умовах гази у сукупності з вологою можуть утворювати тверду речовину, наприклад – газогідрати (десублімація).

 

Впровадження результатів досліджень

 Отримані наукові результати трансформуються в способи, методи, методики, нові показники, які реалізуються на виробництві. Нові методи і показники патентуються в установленому порядку і є матеріалом для розробки

нових Керівництв..., Інструкцій..., СОУ. Так було розроблено СОУ10.1.05411357.004: 2005. «Скупчення вільного метану у непорушеному вуглепородному масиві. Методика прогнозування зон та визначення їх параметрів»; Керівництво з «Комплесного прогнозу викидонебезпечності гірничих порід». Частково впровадження результатів виконується у вигляді Рекомендацій..., які розробляються на прохання шахт, для вирішення різних виробничих завдань. Зазначені Рекомендації передаються відповідним службам гірничих підприємств в установленому порядку.

Крім розробки керівних документів, патентів, нових методів і показників, співробітники лабораторії беруть участь в робочих нарадах, виступають у виробничих організаціях, пояснюють причини і умови формування газогідратів в вугільних шахтах, біолітового (сланцевого) газу, квазікристалів в порушених зонах, викидонебезпечності вугілля і пісковиків та інших газодинамічних явищ, з точки зору останніх наукових даних.

МАТЕРІАЛЬНО-ТЕХНІЧНА БАЗА ЛАБОРАТОРІЇ 

Крім мікроскопів, яких в лабораторії 5: Полам - Р111; Полам ‑ Р113; МІН - 7; МІН – 9; МБА - 1; в лабораторії є такі прилади як дериватограф Q-1000; декрепітограф ВД ‑ 4; газовий хроматограф ЛХМ – 80 та інше лабораторне устаткування.

Декрепітограф і хроматограф можуть працювати як разом, так і окремо, в залежності від завдань, які необхідно вирішувати. Дериватограф освоїла О.О. Карамушка, причому, для роботи з вугіллям довелося розробити оригінальну методику термічного аналізу, з нагріванням вугілля до температур 1000⁰С, яку вона зі співавторами запатентувала.

Декрепітограф призначений для термобарогеохімічних досліджень мінералів. У лабораторії він використовувався для досліджень кварцу вуглевміщуючих пісковиків Донбасу, з метою визначення ступеня мікропорушеності, температур декрепітації газорідких включень в породоутворюючих мінералах. Зазначені дослідження отримали своє впровадження в розробку показників викидонебезпечності пісковиків.

Хроматограф можна використовувати як окремо, так і в комплекті з декрепітографом. В останньому випадку, газ, що виділився з включень кварцових зерен, надходить в хроматограф і ми можемо визначити його склад. З 2016 р цей прилад, освоєний П.С. Пащенко використовується для визначення схильності вугілля до самозаймання.

 

 

МОНОГРАФІЇ
	Комплексний прогноз викидонебезпечності гірських порід
	Автори: Баранов В.А.
	УДК 5.622.83 В монографії викладені результати комплексних досліджень формування і трансформації мінералів і структури породоутворюючих карбонових пісковиків Донецького вугільного басейну, в шахтах якого з 50-х років 20-го століття почали траплятися викиди пісковиків. За результатами досліджень ці викиди є тільки на середній підстадії катагенезу. Визначені нові та удосконалені показники викидонебезпечності, які стали базою для розробки нового комплексного прогнозу викидонебезпечності пісковиків за новою формулою  ISBN  978-617-645-458-8
	____________ Баранов В.А. Комплексный прогноз выбросоопасности горных пород / В.А. Баранов - Днепр: Белая Е.А., 2021. – 300 с.

 

 

 РЕКЛАМНА ІНФОРМАЦІЯ

З 2005 року співробітниками лабораторії було розроблено 22 патенти на методи та на корисні моделі. Нижче наведені методи, які були впроваджені на гірничих підприємствах.