Розроблення методу розрахунку стійкості зовнішніх відвалів з урахуванням неоднорідності розкривних порід і слабкої основи

- розроблення методики розрахунку стійкості відвалів, яка дозволяє враховувати реально існуючу неоднорідність фізико-механічних властивостей розкривних порід і ґрунтів слабкої основи, її експериментальна перевірка та впровадження на гірничорудних підприємствах Кривбасу. 

Поставлені завдання визначили комплексний метод досліджень, що включає: математичний аналіз та апарат аналітичної геометрії – при моделюванні форм поверхонь сковзання; імітаційне моделювання – при розробленні комплексної моделі «відвал-основа» й оцінки ризиків деформування; чисельне моделювання – для встановлення основних закономірностей зміни коефіцієнта запасу стійкості від геометричних параметрів відвалу й неоднорідності розкривних порід і літологічної будови слабкої основи; методи математичної статистики та теорії ймовірностей – для оброблення, аналізу результатів досліджень й оцінки точності розрахунків коефіцієнта запасу стійкості; комп'ютерні технології – при обробленні маркшейдерської гірничотехнічної документації й розробленні пакету прикладних програм для розрахунку стійкості зовнішніх багатоярусних відвалів. 

Дослідження автора спирається на загальноприйняту методологію наукових досліджень у галузі стійкості відвалів різного призначення. При роботі над дисертацією було використано нормативні документи та статистичні матеріали. 

Основні наукові положення, що виносяться автором на захист. 

1. Форма поверхні сковзання в зовнішніх відвалах описується частинами кривих другого порядку та кусково-лінійних функцій, що дозволяє підвищити точність розрахунку коефіцієнта запасу стійкості на 3, 8-12, 2%. 

2. Для оцінки й прогнозування стійкості зовнішніх відвалів на слабкій основі, окрім коефіцієнта запасу стійкості, необхідно визначати й обґрунтовувати ризики деформування ярусів, що досягається використанням імітаційного моделювання. 

Наукова новизна одержаних результатів досліджень полягає у тому, що вперше: 

- описано форму потенційної поверхні сковзання в бортах зовнішніх відвалах на слабкій основі описувати частинами кривих другого порядку, а на певних ділянках – кусково-лінійними функціями, що підвищує обґрунтованість її ймовірного місцеположення та забезпечує мінімальне значення коефіцієнта запасу стійкості при автоматизованому розрахунку стійкості порівняно з іншими методами; 

- розроблено новий підхід для дослідження й прогнозування стану стійкості зовнішніх відвалів на слабкій основі – імітаційне моделювання; 

- установлено вплив геометричних параметрів відвалу, потужності слабкої основи, потужності обводнених порід в основі у межах єдиної системи «відвал-основа» для різних варіантів відсипки розкривних порід у відвал на коефіцієнт запасу стійкості; 

- науково обґрунтовано ризики деформування ярусів, що є основою вибору оптимального технічного рішення для забезпечення стійкості відвалів на слабкій основі при їх формуванні. 

Наукове значення роботи полягає в подальшому розвитку теоретичних положень щодо методів розрахунку стійкості зовнішніх відвалів на слабкій основі з метою підвищення ефективності й безпеки процесу відвалоутворення. 

Практичне значення одержаних результатів: 

- розроблено пакет прикладних програм для розрахунку коефіцієнта запасу стійкості зовнішніх відвалів, упровадження якого на практиці дозволило значно скоротити час оброблення вихідної геолого-маркшейдерської інформації та автоматизувати процес оперативної кількісної оцінки стійкості; 

- розроблено імітаційну модель системи «відвал-основа» для прогнозування стійкості зовнішніх відвалів і визначення ризиків їх деформування, що сприяє вибору оптимальних технологічних рішень при проектуванні відвалів та їх формуванні. 

Обґрунтованість і достовірність наукових результатів, висновків і рекомендацій підтверджується використанням загальновизнаних положень щодо стійкості відвалів різного призначення, коректністю використання методів моделювання досліджуваних процесів; достатнім обсягом проведених експериментів, які відповідають критеріям математичної статистики й теорії ймовірності; використанням в розрахунках реальної геолого-маркшейдерській інформації; адекватністю розробленої методики теоретичним рішенням, за якими вона розроблялася; збіжністю отриманих результатів і фактичних параметрів деформування та стану зовнішніх відвалів. 

Реалізація результатів роботи. Основні положення наукової роботи використовувалися при оперативних і прогнозних розрахунках стійкості зовнішніх відвалів відповідними службами ВАТ «ІнГЗК» протягом 2003-2007 років. Упровадження запропонованої методики дозволило збільшити ємність зовнішнього відвалу № 1 в існуючому контурі земельного відводу й отримати річний економічний ефект у розмірі 364, 2 тис. грн., що підтверджено відповідними документами. 

У Державному департаменті інтелектуальної власності МОН України отримано свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір за № 18720 від 22. 11. 2006 «Комп’ютерна програма для оцінки і розрахунку стійкості укосів бортів кар’єру і ярусів відвалу «КUSTO». 

Особистий внесок здобувача полягає у формулюванні мети, ідеї, наукових положень, завдань досліджень, одержанні наукових результатів, які виносяться на захист, висновків і рекомендацій з розроблення методики для кількісної оцінки стійкості зовнішніх відвалів. Як виконавець науково-дослідних робіт здобувач брала безпосередню участь у дослідженні та розробленні методичних основ вибору технічних рішень з оцінки стійкості зовнішніх відвалів, які відсипані на слабку основу, в упровадженні результатів досліджень. Зміст дисертації викладено автором особисто. 

Апробація результатів дисертаційного дослідження. Основні результати досліджень, що включені до дисертації по мірі її виконання були оприлюднені: на засіданнях науково-технічних рад ВАТ «ІнГЗК»; на науково-практичних конференціях: Всеукраїнській науково-практичній конференції «Україна наукова 2002» (Дніпропетровськ, 2002) ; науково-технічній конференції «Проблемы развития Криворожского железорудного бассейна», (Кривий Ріг, 2002) ; на міжнародних науково-практичних конференціях: «Україна наукова 2003» (Дніпропетровськ, 2003), «Динаміка наукових досліджень 2003» (Дніпропетровськ, 2003) ; на міжнародних науково-технічних конференціях «Сталий розвиток гірничо-металургійної промисловості» (Кривий Ріг, 2005-2007). 

Публікації. За темою дисертації опубліковано 15 наукових статей, з них 11 – у фахових виданнях, затверджених ВАК України, 1 свідоцтво на реєстрацію авторського права на твір. 

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, 5 розділів, висновків, списку використаних джерел зі 141 найменування, 4 додатків (41 сторінка), викладена на