Registration Number
0826U002969, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
28-07-2026
popup.evolution
o
Title
Improvement of slope stabilization methods in open-pit mining of unconsolidated deposits
Author
Maksym V. Dzoba,
popup.head Oleksandr O. Frolov
popup.opponent Volodymyr O. Shlapak
popup.opponent Serhii O. Lutsenko
popup.review Liubov V. Shaidetska
popup.review Anatolii L. Han
popup.rada
National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute»
Description
Дисертація Дзьоби М. В. на тему «Удосконалення технології закріплення укосів кар’єрів з видобутку пухких гірських порід» подається на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 184 «Гірництво» (галузь знань 18 «Виробництво та технології») і виконана в Національному технічному університеті України «КПІ імені Ігоря Сікорського».
Актуальність теми зумовлена ускладненням гірничо-геологічних умов розробки родовищ будівельної сировини відкритим способом, а також концентрацією гірничих робіт в обмеженому фронті видобутку, що характерно для сучасного стану гірничодобувної галузі. Це підвищує ризик втрати стійкості укосів уступів і бортів кар’єрів, що безпосередньо впливає на безпеку ведення гірничих робіт, повноту вилучення запасів корисної копалини та техніко-економічні показники підприємств. Недостатня або надмірна крутизна укосів призводить відповідно або до зростання обсягів розкривних робіт, або до розвитку зсувних процесів і втрат корисної копалини в бортах кар’єру, що обумовлює потребу у науково обґрунтованому підході до їх проєктування та інженерного закріплення.
Метою дослідження є удосконалення технології закріплення укосів кар’єрів з видобутку пухких гірських порід шляхом комплексної оцінки напружено-деформованого стану прибортового масиву та підвищення достовірності визначення коефіцієнта стійкості на всіх етапах проєктування і експлуатації захисних конструкцій.
Об’єкт дослідження – процеси деформування та руйнування прибортового масиву кар’єрів у пухких гірських породах.
Предмет дослідження – закономірності зміни стійкості укосів та параметри їх закріплення із застосуванням утримуючих конструкцій та сучасних методів чисельного моделювання.
У роботі використано комплекс методів дослідження, що включає аналіз і узагальнення науково-технічних джерел, методи граничної рівноваги, метод графічних побудов, геостатистичне та геопросторове моделювання, чисельне моделювання напружено-деформованого стану гірського масиву із застосуванням програмних комплексів Slide та PLAXIS 3D, а також техніко-економічний аналіз ефективності запропонованих інженерних рішень.
Наукова новизна полягає у такому:
- вперше встановлено закономірності впливу дискретизації зсувного клину на коефіцієнт стійкості укосу, що дозволяє кількісно оцінювати похибку методу графічних побудов та підвищувати точність інженерних розрахунків;
- удосконалено методику визначення стійкості укосів шляхом поєднання графічного методу з класичними методами граничної рівноваги (Bishop, Janbu, Spencer), що забезпечує підвищення достовірності результатів оцінювання стійкості прибортового масиву;
- встановлено залежності коефіцієнта стійкості від геометричних параметрів укосу та просторового розташування утримуючих конструкцій, які підтверджені результатами чисельного моделювання;
- отримано нові дані щодо особливостей формування напружено-деформованого стану прибортового масиву при дії зовнішніх навантажень від технологічного автотранспорту;
- удосконалено методику розрахунку буронабивних паль як елементів утримуючих конструкцій із врахуванням спільної дії горизонтальних навантажень і згинальних моментів від можливих зсувних процесів;
- встановлено ефективність комбінованих систем закріплення укосів, що включають буронабивні палі та ґрунтові анкери, які забезпечують істотне підвищення стійкості прибортового масиву.
Практичне значення результатів полягає у розробленні інженерних рішень і методичних підходів для проєктування та експлуатації кар’єрів з видобутку пухких гірських порід. Зокрема:
- створено цифрову геопросторову модель Сихівського родовища кварцових пісків, яка дозволила оптимізувати напрям розвитку гірничих робіт та обґрунтувати співвідношення розкриву і корисної копалини;
- удосконалено методику розрахунку утримуючих конструкцій з буронабивних паль, що підвищує точність проєктування та рівень безпеки гірничих робіт;
- виконано чисельне моделювання стійкості борта кар’єра при дії додаткових навантажень, за результатами якого обґрунтовано раціональні варіанти його інженерного укріплення.
Основні результати дослідження полягають у встановленні закономірностей впливу геометричних, фізико-механічних і технологічних факторів на стійкість укосів кар’єрів. Доведено, що традиційні методи граничної рівноваги не завжди забезпечують достатню точність оцінки, тоді як чисельне моделювання в PLAXIS 3D демонструє високу узгодженість із модифікованим графічним методом за умов коректної дискретизації зсувного клину.
Встановлено, що існує оптимальне просторове положення буронабивних паль, при якому досягається максимальне підвищення коефіцієнта стійкості укосу. Показано ефективність застосування комбінованих систем закріплення для зниження ризику розвитку зсувних процесів у прибортовій зоні кар’єрів.
Ключові слова: кар’єр, пухкі гірські породи, стійкість укосів, коефіцієнт стійкості, напружено-деформований стан, буронабивні палі, ґрунтові анкери, геопросторове моделювання, Slide, PLAXIS 3D.
Registration Date
2026-06-30
popup.nrat_date
2026-06-30 / 2026-08-27
