Наукова компонента НОЦ спрямована на створення сучасних принципів використання сировинного та енергетичного потенціалу України на основі фундаментальних геотехнологічних закономірностей функціонування природно-технічних систем, що поєднують геологічну та технічну складові у вигляді геотехнічних систем.

Інноваційні проекти, що виконуються за підтримки НОЦ НГУ

Дослідження створення вуглецю у хімічних реакціях на поверхні твердої фази та розробка квантово-механічні моделі динаміки хімічного зв'язку молекули газу в полі точкового заряду

Вперше в галузі сучасної квантової хімії розроблено основи квантової динаміки елементарних хімічних процесів. Слід відзначити, що існуюча теорія стаціонарних станів молекул дозволяє отримувати лише деякі непрямі відповіді на окремі питання, що відносяться до області хімічних реакцій і реакційної здатності.

Вперше квантово-механічна модель стійкості хімічного зв'язку у полі точкового заряду побудована на розв’язку трьохцентрової задачі. Отримані аналітичні розв’язки динаміки зв'язку в елементарному хімічному акті: зміна енергії хімічного зв'язку (стійкості) визначається у залежності від напруженості електричного та магнітного полів, температури й тиску. Досліджені приклади розв’язання задачі стійкості окислів вуглецю у полі поверхневих активних центрів.

У порівнянні з роботами Г. Ертля (Нобелевського лауреата 2007 г. у галузі хімії) більш перспективним все ж вбачається квантово-механічний підхід, що розвивається у Національному гірничому університеті, оскільки він враховує наявність поверхневих зарядів – додаткових джерел енергії, розкриває фізичну суть механізму взаємодії заряду з хімічними зв'язками та їх найважливішу роль у каталітичних реакціях.

Сценарій динаміки елементарного хімічного акту на поверхні твердої фази в присутності електричного заряду (іону металу)

Розробники: д.т.н. Соболєв В.В., к.г-м.н. Поляшов О.С., Білан Н.В.
Контакти: +38 (0562) 46-90-04, e-mail: sobolevv@nmu.org.ua

Прогнозування геомеханічних процесів у гірському масиві складної структури при інтенсивному відпрацюванні вугільних пластів

Сучасні системи видобутку вугілля передбачають функціонування виробок у складних гірничо-геологічних та гірничотехнічних умовах, які дуже часто не мають аналогів. На цей час не існує чіткого уявлення про вплив швидкості посування вибою на такий параметр, як крок обвалення основної покрівлі. Між тим, при значній площі оголення гірських порід непередбачене обвалення покрівлі являє собою небезпечне явище, що призводить до динамічних ефектів, порівняних із силою землетрусу, стрибкоподібного зростання навантаження на кріплення лави та її завалу.

Підвищення стійкості гірничих виробок можливе лише за умови точної оцінки геомеханічної ситуації, в якій ці виробки функціонують, з урахуванням впливу найбільшої кількості як закономірних, так і випадкових чинників. Випадковий характер прояву гірського тиску пов'язаний з неоднорідністю гірських порід. Неврахування стохастичної складової поведінки породного масиву робить прогноз його стану неадекватним реальності.

Метою проекту є встановлення закономірностей зміни напружено-деформованого стану породного масиву в умовах інтенсифікації гірничих робіт та розробка рекомендацій щодо запобігання негативних проявів гірського тиску, а також оцінка стійкості гірничих виробок, що дозволяє врахувати вплив фактору часу та неоднорідності породного масиву на основі багатофакторного аналізу.

Розробляється новий алгоритм урахування в тривимірному геомеханічному моделюванні неоднорідності породного масиву на мікро- і мезорівні, заснований на поєднанні методу скінчених елементів і прийомів імітаційного моделювання, що дозволяє безпосередньо в розрахунковій схемі відобразити стохастичний розкид властивостей гірських порід.

В результаті досліджень стане можливим оцінювати стан виробок та прогнозувати поведінку вміщуючих порід під час експлуатації на основі детального геомеханічного моніторингу, що дозволить зменшити витрати на ремонтні роботи, підвищити безпеку та надійність експлуатації підземних споруд.

Розробники: д.т.н. Сдвижкова О.О., к.т.н., Бабець Д.В., Іванов О.С.
Контакти: +38 (0562) 47-17-17 e-mail: alex-ivanov@i.ua

Прогнозування гідрогеомеханічної стійкості гірського масиву в зоні впливу накопичувачів шахтних вод

Нагальною проблемою безпечного функціонування гірничодобувних підприємств є надійна локалізація мінералізованих шахтних вод. Їх систематичні витоки внаслідок суфозії глинистих екранів ставків-накопичувачів призводять до небезпечного підвищення вмісту солей у підземних водах, погіршення геомеханічної стійкості гірських масивів внаслідок появи тріщин за рахунок розчинення певних мінералів. Зниження міцності порід спричиняє появу провалів і зсувів, небезпечних для населених пунктів у зоні впливу ставків-накопичувачів.

Сутність проекту полягає у комплексній оцінці та аналізі геомеханічних та фізико-хімічних факторів, що визначають стійкість гірського масиву в умовах систематичних витоків мінералізованих шахтних вод. Проект реалізується на прикладі геотехнічної системи у Кривбасі.

Розроблена модель витоків шахтних вод зі ставків-накопичувачів дозволяє відтворювати зростання проникності дна за рахунок фізико-хімічної суфозії. На основі оцінених діапазонів міцності порід встановлено, що схили на території населеного пункту, який у природних умовах зберігає стійкість, підпадають під вплив техногенного карстоутворення. Моделювання динаміки підземних вод в умовах повеней на р. Інгулець та напружено-деформованого стану схилів свідчать про інтенсифікацію зсувних процесів на забудованих територіях під зростаючим впливом техногенних чинників, які визначають загальну тенденцію зменшення стійкості геотехнічної системи.

Розробники: д.т.н. Садовенко І.О., д.т.н. Рудаков Д.В., к.т.н. Тимощук В.І., к.т.н. Загриценко А.М.
Контакти: +38 (0562) 46-87-11, e-mail: dmi3rud@mail.ru