Дисертації (ГІ)
Постійне посилання зібрання
У зібранні розміщено дисертації, які захищені працівниками кафедри.
Переглянути
Нові надходження
Документ Відкритий доступ Scientific substantiation of the technology of explosive demand of gold-bearing quartzite(Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2026) Shukurlu Elnur; Zuievska, NataliaSHUKURLU E. Scientific substantiation of the technology of explosive demand of gold-bearing quartzite. – Qualification scientific work as a manuscript. Dissertation for the degree of Doctor of Philosophy in Specialty 184 “Mining” (18 - Production and Technologies). — National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”, Kyiv, 2026. In the dissertation, a new solution to an urgent scientific and technical problem is presented, namely the scientific substantiation of an improved technology for the explosive fragmentation of gold-bearing quartzites based on an enhanced composition of foam stemming, using mathematical modelling and geographic information systems to optimize the directions of mining operations. The current stage of development of the gold-mining industry in Azerbaijan is relatively new; however, it is already characterized by an active increase in production, expansion of the mineral resource base, and the opening of new open pits for the extraction of gold-bearing quartzite-containing rocks. Under such conditions, the application of modern geoinformation technologies becomes particularly relevant, as they make it possible to substantiate the directions of mining development, refine reserves, and optimize the volumes of rock mass extraction. At the same time, the significant volumes of gold-bearing rock mass fragmentation determine the need to improve the efficiency of drilling-and-blasting operations while ensuring the required particle-size distribution of the blasted rock. This is because the quality of fragmentation directly affects loading, transportation, and subsequent crushing processes, as well as overall production costs. Considering the possible consequences of blasting operations in open pits, one of the main technological tasks in the development of gold-bearing quartzites is to ensure the required fragmentation of the rock mass and to minimize the negative environmental impact. If blasting operations cannot be avoided, it is necessary to implement modern, scientifically substantiated organizational and technological measures aimed at achieving the required quality of rock mass fragmentation and reducing the environmental burden. In this dissertation, this task is solved by selecting an effective stemming material and conducting mathematical modelling aimed at evaluating the ejection time of the stemming from the borehole charge. Therefore, the research carried out in the dissertation and the obtained scientific and practical results are undoubtedly relevant. Chapter 1 substantiates the relevance of the study in the context of the strategic importance of gold deposit development for the mining industry of Azerbaijan. It is shown that increasing the efficiency and environmental safety of mining operations requires the use of modern tools for investigation and optimization of extraction processes, including the integration of geodetic monitoring with GIS technologies. Geodetic monitoring provides high-accuracy spatial data necessary for surface condition control, deposit parameterization, and analysis of changes within the mining area, whereas GIS technologies make it possible to integrate, process and interpret these data, build three-dimensional models, estimate mineral reserves, and forecast the consequences of mining operations. The dissertation develops a methodology for analyzing a gold deposit and assessing the prospectivity of mining direction based on geodetic monitoring and GIS, using the Tulallar deposit (Azerbaijan) as a case study and applying Surfer and Google Earth software tools. Chapter 2 examines the role of stemming as one of the key elements of the borehole charge structure, which determines the efficiency of explosive energy utilization. It is shown that reliable stemming ensures the retention of detonation products within the borehole during the critical stage of gas expansion, thereby increasing the initial pressure and the duration of the action of explosive gases on the rock mass. This contributes to the improvement of crack formation, displacement, and fragmentation of the rock mass, while also reducing unproductive energy losses into the atmosphere. It is substantiated that stemming performs not only the technological function of ensuring fragmentation quality but also prevents the premature release of gases from the borehole, which may lead to incomplete detonation, increased toxicity of post-blast gases, uncontrolled flyrock from the collar zone, and intensification of the air blast wave. In this regard, stemming should be considered an important factor not only in the efficiency of explosive rock breaking but also in the safety and environmental performance of drillingand-blasting operations. The chapter also establishes that the efficiency of stemming is determined not only by its length but also by its mechanical properties, structure, and geometry. The physical behavior of stemming during blasting is analyzed, including successive stages of shock compression, decompression, free movement, and ejection, which together determine the duration of borehole sealing and the time of pressure action on the surrounding rock mass. It is shown that optimal stemming should be technologically convenient to use and capable of delayed deformation under the action of expanding gases, thereby ensuring an extended retention time of detonation products. It is noted that traditional clay-sand mixtures remain a widely used solution due to their plasticity and adhesion; however, for short boreholes, improved stemming designs have significant potential. The presented analytical and numerical estimates confirm that even a slight increase in the retention time of detonation products can significantly improve blasting results, in particular by increasing fragmentation efficiency and reducing the specific consumption of explosive material. Special attention in the chapter is paid to the environmental aspect of stemming application. It is shown that, under open-pit mining conditions, the choice of stemming material significantly affects not only the particle-size distribution of the blasted rock mass but also the level of dust-and-gas emissions during mass blasting. In this regard, modern approaches to stemming improvement are focused on achieving two interrelated objectives: extending the retention time of detonation products to improve fragmentation and reducing dust-and-gas emissions through the use of materials capable of absorbing dust and neutralizing harmful gases. In this context, foam stemming is identified as a promising direction, as it ensures longer pressure retention, reduces the spread of the dust-and-gas cloud, improves muckpile characteristics, and may contribute to increasing the productivity of excavation and loading equipment. It is established that further improvement of foam stemming materials, including through the addition of 5% chalk, is a scientifically and practically justified direction for increasing the efficiency and environmental performance of blasting operations in open pits. In the third chapter, a numerical model of explosive loading in a gold-bearing quartzite massif was developed and implemented using the ANSYS Explicit Dynamics software package. As a result of the modeling, it was established that the decisive factor influencing the efficiency of explosive rock fragmentation is not so much the peak pressure value, but rather the duration of detonation product retention within the borehole. It was shown that, for both stemming variants, the maximum pressure of the detonation products is similar in magnitude; however, the subsequent pressure decay differs significantly. In the case of sand stemming, the pressure decreases much more rapidly, indicating earlier gas escape and the loss of part of the explosive energy. In contrast, in the case of foam stemming, a slower pressure decrease is observed, which means a longer preservation of the force effect on the borehole walls and the surrounding rock mass. An important scientific result of this chapter is the establishment of a polynomial relationship describing the variation of detonation product pressure over time for the two types of stemming. The obtained approximation made it possible to move from a qualitative analysis of the pressure curves to a quantitative assessment of the energy effect of the explosion. It was on the basis of these polynomial relationships that the average pressure values, the average forces exerted by the detonation products on the stemming, and the work of the detonation products along the stemming ejection path were determined. Thus, the polynomial approximation served not only as a tool for describing the dynamics of the process, but also as a basis for further engineering calculations characterizing the efficiency of explosive energy utilization. The quantitative assessment showed that the average pressure in the case of foam stemming is higher than that in the case of sand stemming and, accordingly, the average force exerted by the detonation products on the stemming is also greater. The calculations showed that the average force in the case of foam stemming increases by approximately 41% compared with sand stemming. This indicates that, when foam stemming is used, a significantly larger portion of the explosion energy is directed toward fragmentation of the rock mass rather than being lost due to premature gas escape from the borehole. The analysis of the stress state of the rock mass showed that foam stemming forms a more favorable stress distribution pattern. While in the case of sand stemming the explosive effect is concentrated mainly along the borehole axis, the use of foam stemming provides a wider and more uniform radial propagation of the affected zone. The effective area of stress distribution in the foam-stemming model is larger, which creates better conditions for uniform crack development and subsequent quartzite fragmentation. Chapter 4 summarizes the theoretical and applied aspects of controlling the quality of explosive rock fragmentation under open-pit mining conditions and substantiates the expediency of applying modern approaches to regulating the particle-size distribution of the blasted rock mass. It is shown that fragmentation quality is determined by the combined influence of geological and structural factors, in particular the physical and mechanical properties of rocks, fracturing, blockiness, and layering of the rock mass, as well as bench geometry, drilling parameters, charge design, initiation schemes, and unloading conditions. It has been established that, due to the multifactorial nature of the process, universal theoretical prediction of fragmentation without taking into account the actual heterogeneity of the rock mass and without verification based on the results of industrial or field blasts is limited. This confirms the need to combine calculation-based approaches with systematic monitoring of the actual results of drilling-and-blasting operations. It has been confirmed that the requirements for the quality of explosive fragmentation are determined primarily by the parameters of mining, haulage, and crushing-and-screening equipment, while the main evaluation criteria are the yield of oversized fractions, the average fragment size, and the uniformity of the particle-size distribution. Within the framework of this chapter, field studies were carried out on the use of foam stemming as an alternative to traditional sand stemming during the fragmentation of gold-bearing quartzites. A comparison of the two technological variants showed that the use of foam stemming provides a noticeable improvement in fragmentation performance. In particular, it was established that when foam stemming was used, the yield of oversized fractions decreased to 5%, whereas when conventional sand stemming was used, this indicator was 9%. Thus, the application of foam stemming made it possible to reduce the percentage yield of oversized material by 4%, which confirms its higher technological efficiency compared with traditional sand stemming. To ensure the objectivity of the comparison, the chapter applied a methodology of digital photo analysis of the particle-size distribution using specialized software. Unlike traditional methods of visual assessment or manual measurement, digital photo analysis makes it possible to promptly obtain quantitative fragmentation characteristics, including the average fragment size, the proportion of oversized material, and distribution uniformity indicators, as well as to expand the sample by analyzing multiple photographs. Importantly, this methodology is suitable for field conditions, does not require interruption of the production process, and can be used to form a statistical database for further optimization of drilling-and-blasting parameters.Документ Відкритий доступ Удосконалення технології закріплення укосів кар’єрів з видобутку пухких гірських порід(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Дзьоба, Максим Вадимович; Фролов, Олександр ОлександровичДзьоба М. В. Удосконалення технології закріплення укосів кар’єрів з видобутку пухких гірських порід. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 184 «Гірництво» (18 – Виробництво та технології). - Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2026. В дисертаційній роботі представлено нове рішення актуальної науковотехнічної задачі з удосконалення технології закріплення укосів кар’єрів з видобутку пухких гірських порід на основі комплексної оцінки напруженодеформованого стану гірського масиву на усіх етапах проєктування захисних конструкцій шляхом постійного моніторингу значення коефіцієнта стійкості. Сучасний стан відкритих гірничих робіт у сфері видобутку будівельних корисних копалин відзначається ускладненням гірничо-геологічних і технологічних умов розробки. Додатковим чинником, що впливає на безпеку роботи підприємств, є також зосередження гірничих процесів у межах обмеженого простору через звуження фронту робіт. Такі обставини безпосередньо позначаються на стійкості укосів уступів і бортів кар’єрів, від яких залежить ефективність і повнота розробки родовища, а також технікоекономічні показники роботи підприємства. У зв’язку з цим важливим завданням відкритого способу видобутку є визначення оптимальних параметрів укосів, що гарантують їх довготривалу стійкість за мінімальних обсягів гірничих робіт. Надмірне збільшення кутів укосів уступів і бортів спричиняє розвиток зсувних процесів у кар’єрах, занадто малі кути укосів зумовлюють істотне зростання обсягів розкривних робіт, втрати корисної копалини в бортах кар’єру та нерідко стають причиною збитковості підприємства. Для забезпечення економічної ефективності робіт з видобутку корисних копалин і дотримання безпечних умов праці застосовують штучне укріплення уступів і бортів шляхом спорудження спеціальних захисних конструкцій. Крім запобіганню зсувам і забезпечення нормативної стійкості укосів, важливе значення має правильний вибір методів розрахунку стійкості гірського масиву з урахуванням конкретних гірничо-геологічних, технологічних умов і фізикомеханічних характеристик порід прибортової зони. Тому дослідження, які проведені в дисертаційній роботі, і отримані наукові та практичні результати є безумовно актуальними. У першому розділі дисертації проведено аналіз можливих деформацій укосів, виконано короткий огляд типів та конструкцій утримуючих споруд та встановлено, що стійкість укосів кар’єру визначається передусім напруженим станом прибортового масиву, який формується під дією статичних і динамічних навантажень, а також фізико-механічними характеристиками гірських порід, зокрема їх міцністю вздовж потенційної поверхні ковзання. У зв’язку з цим основними завданнями дослідження механізмів деформування гірського масиву є визначення геометрії та просторового положення поверхні ковзання, а також встановлення значення коефіцієнта стійкості укосу. Крім того, для обґрунтування безпечних параметрів стійкості укосів на кар’єрах важливе значення має вибір методу розрахунку, який повинен відповідати конкретним гірничо-геологічним і технологічним умовам. При локальній кількісній оцінці та прогнозуванні стійкості схилів зазвичай розв’язують плоску задачу. Найбільш поширеними для таких розрахунків є методи граничної рівноваги. Просторову постановку задачі застосовують у випадках, коли необхідно оцінити умови рівноваги всього об’єму зсувного масиву. Застосування тривимірного аналізу суттєво розширює можливості дослідження стійкості укосів і є особливо актуальним у випадках необхідності перевірки результатів, отриманих методами граничної рівноваги, при аналізі нетипових схем деформування масиву, прогнозуванні подальшого розвитку напружено-деформованого стану порід, врахуванні нелінійної поведінки гірських порід при різних схемах навантаження, а також при оцінюванні впливу динамічних факторів. У другому розділі обґрунтована доцільність і ефективність геопросторового моделювання родовищ корисних копалин для їх геологічної, технологічної і економічної оцінки, а також подальшої розробки. У програмному комплексі Surfer за геологічними даними розвідувальних свердловин створена цифрова геопросторова модель Сихівського родовища кварцових пісків, яка, на основі отриманих даних геoстатичнoгo аналізу покладу та розрахункових об’ємах розкриву і корисних копалин, дозволила обрати оптимальний напрям розвитку гірничих робіт. За результатами цифрового моделювання розраховані площі та об’єми гірських порід на загальній ділянці гірничого відводу родовища та на ділянці, визначеній Спеціальним дозволом на користування надрами. Після аналізу даних цифрової моделі родовища та визначення основного технологічного показника (мінімальної потужності розкривного горизонту), встановлено найбільш доцільним напрям просування фронту гірничих робіт. У третьому розділі наведені аналітичні дослідження та моделювання стійкості укосів уступів на кар’єрі Сихівського родовища. Запропонована методика встановлення стійкості укосу гірського масиву методом графічних побудов, яка базується на використанні критерію міцності масиву Кулона-Мора, з визначенням коефіцієнту стійкості уступу. Відповідно до неї, для технологічнонебезпечних умов розробки кварцових пісків, отримана кругло-циліндрична поверхня ковзання та розраховані усі необхідні параметри для подальшого обчислення коефіцієнту стійкості укосу. Для підтвердження результатів, отриманих методом графічних побудов, в Slide виконано розрахунки стійкості укосу аналітичними методами аналізу – Bishop, Janbu та Spencer. Порівняння результатів розрахунку за методом графічних побудов з результатами у Slide показує, що вони мають значну розбіжність отриманих даних. За результатами досліджень доведено безпосередній вплив кількості блоків розбивки (а відповідно, і їх ширини) зсувного клину на чисельні значення коефіцієнту стійкості, розрахованого методом графічних побудов. Отримана графічна залежність між шириною блоків розбивки зсувного клину та коефіцієнтом стійкості укосу уступу має лінійний характер – зі зменшенням ширини блоків зсувного клину зменшується чисельне значення коефіцієнту стійкості укосу гірського масиву. Досліджено вплив кута укосу уступу на коефіцієнт його стійкості для умов Сихівського родовища при використанні різних методів аналізу, в тому числі і нормативного. Встановлено, що характер зміни графічних залежностей коефіцієнту стійкості від кута укосу є однаковим як для методів аналізу у Slide, так і для методу графічних побудов. За результатами моделювання в PLAXIS 3D напружено-деформованого стану уступу кварцових пісків отримані значення коефіцієнтів стійкості укосів і максимально можливих переміщень гірського масиву. Порівнюючи результати усіх досліджень зі встановлення закономірностей зміни коефіцієнту стійкості робочого уступу від кута укосу встановлено, що значення, отримані в результаті чисельного моделювання напружено-деформованого стану гірського масиву в PLAXIS 3D, в цілому є еквівалентними показникам, що були визначені традиційними методами граничної рівноваги, а найбільше співпадіння результатів спостерігається з методом графічних побудов. В четвертому розділі виконані дослідження щодо поведінки укосу з утримуючими спорудами та розробки огороджувальних конструкцій для забезпечення стійкості гірського масиву. Запропоновано удосконалену методику розрахунку утримуючої конструкції з буронабивних паль для забезпечення стійкості уступів і бортів кар’єра, в основі якої закладена оцінка стану укосу, визначення зсувного зусилля можливої призми обрушення та розрахунок палі на спільну дію горизонтальної сили і моменту. Виконані дослідження впливу розташування буронабивної палі відносно нижньої бровки уступу на значення коефіцієнтів стійкості укосу у Slide і PLAXIS 3D та отримані графічні залежності розподілу коефіцієнту стійкості залежно від місця розміщення паль, які мають параболічний характер. Характер графічних залежностей зміни коефіцієнтів стійкості укосу від відстані розміщення палі відносно нижньої бровки уступу у PLAXIS 3D є ідентичним графікам, отриманим в Slide методами граничної рівноваги Bishop, Janbu та Spencer. Однак чисельні значення коефіцієнтів стійкості в цілому дещо вищі. Результати моделювання стійкості укосу гірського масиву із застосуванням комбінованої огороджувальної конструкції показують, що додаткове застосування, в якості захисного елемента конструкції, буроін’єкційних ґрунтових анкерів значно підвищує коефіцієнт стійкості укосу. В п’ятому розділі наведена технологія впровадження результатів досліджень у виробництво при розробці пухких порід та обґрунтована їх ефективність. Зокрема, запропоновано удосконалену технологію укріплення зсувонебезпечного борта кар’єра буронабивними палями і, при необхідності, ґрунтовими анкерами за рахунок застосування сучасних технічних засобів та спеціальних матеріально-технічних ресурсів. Для ділянки борта кар’єра, рекомендованої для укріплення, визначено припустимий нормативний вертикальний тиск на дорожнє покриття від автотранспорту та виконано моделювання у Slide та PLAXIS 3D поведінки борта кар’єра Сихівського родовища, що підлягає зміцненню, при дії на нього додаткового навантаження. Для забезпечення нормативної стійкості борта кар’єра запропоновано декілька варіантів огороджувальних конструкцій. За результатами моделювання напружено-деформованого стану борта кар’єру під дією додаткового навантаження, укріпленого різними типами огороджувальних конструкцій, і подальшого техніко-економічного їх порівняння обрано варіант укріплення борту трьома рядами буронабивних паль, який повністю окупає витрати на встановлення захисної конструкції.Документ Відкритий доступ Розвиток основ руйнівного деформування приконтурних порід слабометаморфізованого масиву дією геотехнічних збурень(2021) Стовпник, Станіслав МиколайовичДокумент Відкритий доступ Обґрунтування раціональних технологічних параметрів струменевої цементації в складних геотехнічних умовах(2021) Губашова, Валентина Євгенівна; Зуєвська, Наталя ВалеріївнаДокумент Відкритий доступ Вдосконалення зарядів спінених вибухових речовин для ущільнення структурно-нестійкого масиву(2021) Ган, Олена Валеріївна; Бойко, Віктор ВікторовичДокумент Відкритий доступ Планування підземного простору мегаполісів у змінному геологічному середовищі(2020) Матвійчук, Іван Олександрович; Гайко, Геннадій ІвановичДокумент Відкритий доступ Підвищення екологічної безпеки і моніторинг впливу об’єктів автотранспортної інфраструктури на довкілля(2021) Рабош, Ірина Олександрівна; Кофанова, Олена ВікторівнаДокумент Невідомий Розробка наукових основ технології супутнього видобування блоків в умовах щебеневих гранітних кар’єрів(2018) Коробійчук, Валентин Вацлавович; Кравець, Віктор ГеоргійовичДокумент Невідомий Формирование динамически устойчивых грунтовых массивов в основаниях подземных сооружений(2017) Мани, Агадавуди Джольфаи; Самедов, Ахмед Меджид оглы; Геостроительства и горных технологий; Институт энергосбережения и энергоменеджмента; Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского»Документ Невідомий Розробка наукового супроводу управління технологічною тріщинуватістю блокового каменю при підготовці до виймання(2016) Горобчишин, Олег Вікторович; Зуєвська, Наталя Валеріївна; Геобудівництва та гірничих технологій; Інститут енергозбереження та енергоменеджменту; Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»Документ Невідомий Удосконалення технології механічного руйнування гірських порід використанням кумулятивного вибухового ядра(2017) Гонтарь, Павло Анатолійович; Терентьєв, Олег Маркович; Геобудівництва та гірничих технологій; Інститут енергозбереження та енергоменеджменту; Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»Документ Невідомий Обоснование геомеханической устойчивости массива набухающих грунтов в гидротермальных условиях(2017) Сницарь, Марина Александровна; Самедов, Ахмед Меджид огли; Кафедра геостроительства и горных технологий; Институт энергосбережения и энергоменеджмента; Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского»