Дисертація є закінченою науково-дослідною роботою, в якій здійснене теоретичне узагальнення і рішення крупної науково-технічної проблеми, що пов'язана з пневматичною закладкою виробленого простору шахт, має важливе промислове значення і полягає в розвитку теорії пневматичного транспортування сипких закладальних матеріалів в трубопровідних системах і створенні сучасних інженерних алгоритмів і методик розрахунку пневмотранспортних систем для раціонального їх проектування. Вперше, на основі використання системного комплексного підходу до аналізу інтегрованої технологічної системи пневматичного транспортування закладального матеріалу «компресор - трубопровід, що подає повітря - вібропневмозакладальна машина - транспортний трубопровід - вироблений простір шахти» отримані нові наукові та практичні результати, основні з яких полягають у наступному: 1. Розроблено математичну модель руху часток сипкого матеріалу в потоці стислого повітря по робочому органу машини і математичну модель машин з ексцентриковим і інерційним приводом, на основі яких розроблено теорію вібропневмотранспортних машин (ВПМ) з виявленням їх технологічних і динамічних характеристик, визначенням критеріїв стаціонарності і ефективності їх роботи. Зокрема встановлено, що в умовах періодичного режиму середня швидкість руху частки закладального матеріалу з її регулярним підкиданням в межах вібраційного робочого органу вібропневмотранспортної машини під спільним впливом вібрації і потоку стислого повітря знаходиться в гіперболічній залежності від еквівалентного діаметру частки, в показовій залежності від швидкості повітряного потоку і в умовно пропорційній залежності від амплітуди коливань робочого органу. На базі розробленої теорії створені алгоритми і програми розрахунку таких машин. 2. Розроблено математичну модель кочення еквівалентних часток сипкого матеріалу в потоці стислого повітря вздовж нижньої стінки трубопроводу, яка дозволила визначити зони проковзування і непроковзування, одержати залежності для визначення швидкості відриву і сил опору руху часток. На основі розробленої математичної моделі визначено критичні значення швидкостей повітряного потоку і часток сипкого матеріалу, що забезпечують зважування часток і їх рух в горизонтальному трубопроводі без торкання стінок (диплом на наукове відкриття № 197 від 17.01.02). Критерієм зважування під дією підйомної сили Магнуса-Жуковського часток закладального матеріалу, є умова досягнення їх швидкостями критичних значень, квадрати яких прямо пропорційні розміру та щільності часток і зворотно пропорційні тиску повітря. 3. Розроблено математичні моделі режимів руху часток сипкого матеріалу, що обертаються, в потоці стислого повітря вздовж горизонтального трубопроводу, за допомогою яких виявлено критерії їх існування, а також одержано залежності для швидкостей і сил опору руху часток. Зокрема встановлено, що одним з характерних видів руху часток закладального матеріалу у пневмотранспортному трубопроводі є періодичний автоколивальний режим з ударами по стінках, який здійснюється за рахунок енергії повітряного потоку і сил Магнуса-Жуковського і існує при швидкостях повітря більших, ніж швидкість зважування. Кінематичні та динамічні параметри, включаючи сили опору при режимі з непроковзуванням, зростають пропорційно квадрату швидкості повітря, а при режимі з проковзуванням убувають зворотньо пропорційно до неї. 4. Методом молекулярної динаміки в рамках плоскої задачі за допомогою математичного моделювання руху множини часток вздовж горизонтального каналу і на основі аналізу нелінійних диференціальних рівнянь одновимірного двофазного потоку «газ – тверді частки» методами теорії динамічних систем одержано закономірності, які адекватно описують роботу пневмотранспортних систем. 5. На основі теорії двофазного потоку «газ – тверді частки» і теорії зважування часток в горизонтальних потоках одержано загальні залежності для визначення основних параметрів пневмотранспорту. З допомогою цих залежностей встановлено, що дальність пневмотранспортування прямо пропорційна різності повних імпульсів суміші «газ – тверді частки» на початку і кінці трубопроводу та зворотно пропорційна сумі погонних імпульсів сил опору повітря та сипкого матеріалу, яка при заданій довжині трубопроводу визначає характеристику пневмотраси з мінімумом тиску та раціональною витратою повітря, що є вихідними параметрами для вибору компресора. Одержані залежності стали основою розробленої інженерної методики для розрахунку пневмотранспортних систем. 6. Розроблено математичну модель руху часток закладального матеріалу в потоці повітряного струменя, що розширюється, в обмеженому виробленому просторі шахти до моменту випадання на підошву виробки. На основі чисельного експерименту в дослідженому діапазоні незалежних змінних (об'ємна витрата повітря Q V1 10000 м3/г, фракційний склад часток закладального матеріалу d = 0 – 50 мм), встановлено що найбільшу дальність вильоту мають частки діаметром 10 - 20 мм. При цьому діапазон відхилення від точки найбільшої дальності решти фракцій складає 4 – 6 м. Встановлені закономірності дозволяють визначити крок перестановки зйомних секцій пневмотранспортного трубопроводу. Розбіжність результатів аналітичних і експериментальних досліджень в натурних умовах за швидкістю вильоту часток з пневмотранспортного трубопроводу не перевищувало 10 %, а по дальності польоту часток – 15 %. 7. Розроблено інженерну методику, яка дозволяє виконати розрахунок технологічної системи «компресор – трубопровід, що подає повітря - вібропневмозакладальна машина - транспортний трубопровід - вироблений простір шахти» як єдиного комплексу і визначати її раціональні параметри. 8. Розроблений інженерний алгоритм розрахунку пневмотранспортних систем використаний при розробці раціональних прогресивних технологій зведення бутових смуг для умов ведення гірничих робіт на шахті 1/3 «Новогродовськая» ДП «Селидіввугілля», «Холодна Балка» і ім. С.М. Кірова ДП «Макіїввугілля», «Західно-Донбаська» ВАТ «Павлоградвугілля», ім. О.Г. Стаханова ДП «Красноармійськвугілля». 9. Інженерні методики «Алгоритми і програми для розрахунку вібропневмотранспортних систем» прийняті до використання низкою вищих учбових закладів і спеціалізованих проектних організацій, а саме: Національним гірничим університетом, Автодорожним інститутом Донецького національного технічного університету, Донецьким вугільним інститутом. 10. Річний економічний ефект від впровадження результатів дисертаційної роботи, складає 82989 грн при відробці 3-ї південної лави центрального ухилу пласта l1 шахти ім. О.Г. Стаханова ДП «Красноармійськвугілля» з управлінням покрівлею повною закладкою. ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ І РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНІ В НАСТУПНИХ РОБОТАХ Монографії 1. Потураев В.Н., Волошин А.И., Пономарев Б.В. Вибрационно-пневматическое транспортирование сыпучих материалов. – Киев: Наук. думка, 1989. – 245 с. 2. Волошин А.И., Пономарев Б.В. Механика пневмотранспортирования сыпучих материалов. – Киев. : Наук. думка, 2001. – 520 с. 3. Волошин А.И., Пономарев Б,В. Алгоритмы и программы для расчета вибропневмотранспортных систем (Инженерные методы расчета). – Киев. : Наук. думка, 2002 г. – 133 с. Наукове відкриття 4. Закономерность движения частиц сыпучей среды в горизонтальном потоке сжатого воздуха / Потураев В.Н., Булат А.Ф., Волошин А.И., Пономарев Б.В., Кордюк О.Л., Морозов И.Т. – Рос. Акад. ест. наук, Междунар. ассоц. авт. научн. открытий. – дипл. № 197 от 26.12.2001 г., приор. откр. от 3.02.1988 г. Статті в наукових фахових виданнях 5. Потураев В.Н., Волошин А.И., Пономарев Б.В., Кордюк О.Л. Математическое моделирование двухфазных потоков при пневмотранспорте сыпучих материалов // Докл. АН УССР. Сер. А. физ.-мат. и техн. науки. – 1988. - № 7. – С. 48 – 51. 6. Потураев В.Н., Волошин А.И., Пономарев Б.В. Об одномерном потоке двухфазной смеси // Прикладная механика. – 1989. – 25, № 8. – С. 111 – 118. 7. Потураев В.Н., Волошин А.И. Пономарев Б.В. Об определении эффективного коэффициента трения при вибропневмотранспортировании // Вибрационные эффекты в процессах добычи и переработки минерального сырья (Сб. научн. трудов Института геотехнической механики АН Украины). Киев: Наук. думка, 1989. – С. 149 – 157. 8. Волошин А.И., Пономарев Б.В., Яцун В.В. Исследование механики движения кусковатых материалов на разгонных участках в вибропневмотранспортных установках цикличного действия // Вибрационные эффекты в процессах добычи и переработки минерального сырья (Сб. научн. трудов Института геотехнической механики АН Украины).- Киев: Наук. думка, 1989. – С. 142 – 149. 9. Волошин А.И., Кордюк О.Л., Пономарев Б.В. Исследование движения липкого материала с учетом упругих свойств вибрирующей транспортирующей поверхности // Вибрационные эффекты в горных машинах и технологиях (Сб. научн. трудов Института геотехнической механики АН Украины) . – Киев: Наук. думка, 1990 г. – С. 98 – 103. 10. Волошин А.И., Пономарев Б.В., Гольдштейн А.И. Моделирование виброперемещения аэросмесей с высокой начальной концентрацией дисперсной фазы // Вибрационные и волновые транспортно-технологические машины (Сб. научн. трудов Института геотехнической механики АН Украины). – Киев: Наук. думка, 1991. – С. 31 – 37. 11. Волошин А.И., Пономарев Б.В.. Выбор рациональной формы загрузочного лотка вибрационно-пневматической машины // Вибрационные и волновые транс-портно – технологические машины. (Сб. научн. трудов Института геотехнической механики АН Украины). – Киев: Наук. думка, 1991. – С. 49 – 53. 12. Волошин А.И., Пономарев Б.В. Теория и расчет современных пневмотранспортных систем для горнодобывающей промышленности // Геотехнич. Механика (НАНУ ИГТМ, межведомств. сборн. научн. трудов). – 1998. - № 6. – С. 3 – 14. 13. Пономарев Б.В. Движение вращающихся частиц в потоке газа по горизонтальному трубопроводу с ударами об обе стенки // Геотехническая механика (НАНУ ИГТМ, межведомств. Сборн. научн. трудов). – 1998. - № 7. – С. 72 – 87. 14. Пономарев Б.В. О силах сопротивления движению частиц в потоке газа по горизонтальному трубопроводу // Геотехническая механика (НАНУ ИГТМ, межведомств. Сборн. научн. трудов). – 1998. - № 7. – С. 87 – 104. 15. Пономарев Б.В. Инженерный метод расчета пневмотранспортных систем // Геотехническая механика (НАНУ ИГТМ, межведомств. Сборн. научн. трудов). – 1998. - № 8. – С. 86 – 96. 16. Пономарев Б.В. Взвешивание твердых частиц в горизонтальном пневмотранспортном потоке // Геотехническая механика (НАНУ ИГТМ, межведомств. Сборн. научн. трудов). – 1998. - № 9. – С. 191 – 196. 17. Пономарев Б.В. Анализ закономерностей движения воздуха и сыпучего материала в пневмотранспортных системах. – С. 85 – 93. – В кн. Механика вибрационно-пневматических машин эжекторного типа / Потураев В.Н., Булат А.Ф., Волошин А.И., Пономаренко С.Н., Волошин А.А. – Киев: Наук. думка, 2001. – 176 с. 18. Пономарев Б.В. Определение оптимального профиля вибролотка ВПМ. – С. 125 – 128. – В кн. Механика вибрационно-пневматических машин эжекторного типа / Потураев В.Н., Булат А.Ф., Волошин А.И., Пономаренко С.Н., Волошин А.А. – Киев: Наук. думка, 2001. – 176 с.19. 19. Пономарев Б.В. Определение характеристик вибрационно-пневматических машин // (НГУ МОИ, межведомств. сборн. научн. трудов). – 2003. - № 1. – С. 20. Пономарев Б.В. Вылет частиц полидисперсного материала из пневмотранспортного трубопровода в выработанное пространство шахты при формировании закладочного массива // Геотехническая механика (НАНУ ИГТМ, межведомств. сборн. научн. трудов) – 2002. - № 14. – С. 223 - 230. 21. Волошин А.И., Рябцев О.В., Пономарев Б.В. и др. Результаты приемочных испытаний комплекса вибрационно-пневматического бутового (КВПБ) с компрессорной установкой // Геотехническая механика (НАНУ ИГТМ, межведомств. сборн. научн. трудов). – 2002. - № 36. – С. 110 – 116. 22. Волошин А.И., Пономарев Б.В. Определение основных технологических и конструктивных параметров вибропневмотранспортных машин // Геотехническая механика (НАНУ ИГТМ, межведомств. сборн. научн. трудов). – 2003. - № 42. – С. 229 – 238. 23. Волошин А.И., Пономарев Б.В., Кордюк О.Л. Кинематика столкновений частиц сыпучего материала при пневмотранспортировании // Геотехническая механика (НАНУ ИГТМ, межведомств. сборн. научн. трудов). – 2004. - № 30. – С. 182 – 190. 24. Волошин А.И., Пономарев Б.В., Кордюк О.Л. Движение частиц сыпучего материала по нижней стенке и с ударами об обе стенки в потоке сжатого воздуха по горизонтальному трубопроводу //Геотехническая механика (НАНУ ИГТМ, межведомств. сборн. научн. трудов). – 2004. - № 47. – С. 130 – 140. 25. Волошин А.И, Пономарев Б.В., Кордюк О.Л. Прямое моделирование процесса движения частиц в пневмотранспортном канале // Геотехническая механика, 2004, № 50, с. 87 – 98. Авторські посвідчення 26. А.с. 1543739 СССР Е21 F 15/06. Пневматическая камерная закладочная машина / В.Н. Потураев, А.И. Волошин, Б.В. Пономарев, Н.А. Кузьмин, В.В. Яцун. - Приоритет 11 апр. 1989 г., зарегистр. 22 дек. 1990 г., Бюл. № 15. 27. А.с. 1689649 СССР Е21 F15/10. Вибрационная пневматическая машина / В.Н. Потураев, А.И. Волошин, Б.В. Пономарев, Н.А. Кузьмин, В.В. Яцун. – Приоритет 7 авг. 1989 г., зарегистр. 8 июля 1991 г., Бюл. № 41. Доповіді, тези 28. Потураев В.Н., Волошин А.И., Пономарів Б.В. До питання створення 28. Потураев В.Н., Волошин А.И., Пономарев Б.В. К вопросу создания математической модели механики движения двухфазной среды при комплексном аэровибродинамическом воздействии на сыпучий материал в пневмотранспортном трубопроводе // Перспективы развития непрерывных и новых специализированных видов транспорта. Тез. докл. III Всесоюзн. конф. – Раменское, Моск. Обл., 1985. 29. Волошин А.И., Пономарев Б,В., Яцун В.В. Исследование механики движения сыпучего материала в вибрационно-пневматических камерных закладочных машинах // Вибрац. техн. Тез. докл. Всесоюзн. конф. Тбилиси, Кобулети, 1987. 30. Poturayev V.N., Voloshin A.I., Ponomaryov B.V. Investigation and Design Considerations for Vibrating Pneumatic Units in the Bulk Material Transport Systems / Bulk materials: keeping, loading and unloading operation and transportation. – Pap. 3 rd Int. Conf. Newcastle, Australia, 27 - 29 june 1989. 31. Волошин А.И., Пономарев Б.В. Одномерный двухфазный поток «газ – твердые частицы» в пневмотранспортной системе // Проблемы пневмотранспорта. Тез. докл. республиканск. (УССР) научн. – техн. конф. Севастополь, 9 – 11 окт. 1989. 32. Poturayev V.N., Voloshin A.I., Ponomaryov B.V. Vibratory pneumatic machines for transportation of bulk materials / Pap. 4 th Int. Conf. of Pneumatic Conveying. Budapest, Hungaru, 1990. 33. Волошин А.И., Гольдштейн А.И., Кордюк О.Л., Пономарев Б.В. О математическом моделировании процесса трубопроводного пневмотранспор-тирования сыпучего материала // Методы математич. моделиров. в научн. исслед. Тез. докл. II школы-семинара. Донецк, 9 – 11 сент. 1990. 34. Потураев В.Н., Волошин А.И., Пономарев Б.В. Математическое моделирование процессов движения сыпучего материала в пневмотранспортных системах при использовании вибрационных загрузочных устройств // Механика сыпучих материалов. Тез. докл. V Всесоюзн. научн. конф. Одесса, 17 – 19 сент. 1991. 35. Poturayev V.N., Voloshin A.I., Ponomaryov B.V. Periodical regimes of solid particles motion in the gas flow horizontal channal / Pap. The 18 Int. Congr. Theor. аnd Appl. Mech. (UTAM). Haifa, Israel, 1992. 36. Потураев В.Н., Волошин А.И., Пономарев Б.В., Кордюк О.Л. Определение основных параметров системы «Компрессор – пневмозакладочная машина – закладочный массив» // Проблемы прикл. геологии, горной науки и производства. Материалы Международн. симпоз. (ISGM). С. – Петербург, 1993. 37. Пономарев Б.В. Взвешивание твердых частиц в горизонтальном пневмотранспортном потоке // Геотехнич. мех. освоения недр. Докл. I Междунар. конф. (95 лет акад. Полякова Н.С.), Днепропетр., 1998. | 