Дисертація є завершеною науково-дослідною роботою, у якій отримане нове рішення актуальної науково-прикладної проблеми, що полягає в теоретичному обґрунтуванні методології управління надійністю виробки і розробці адаптивних способів забезпечення їх стійкого стану в мінливих і невизначених умовах. Основні наукові й практичні результати роботи: 1. На основі уявлення виробки як геотехнічної системи, що розширюється, досліджена її працездатність. Теоретично обґрунтована методологія прийняття рішень із забезпечення надійності виробки як системи в умовах невизначеності геомеханічної інформації, що базується на концепції адаптації її підсистем (масив, породне оголення, кріплення) друг до друга. Такий підхід дозволяє за рахунок визначення умовної імовірності досягнення системної мети (необхідної надійності) оцінювати стан виробки протягом усього життєвого циклу та вибирати управляючі стратегії й адаптивні способи забезпечення її стійкості. 2. Для оцінювання працездатності способів запропонований показник адаптації, який трактується при детермінованій функції відповідності як ступінь гарантії виконання поставленого завдання, а в стохастичному випадку - як імовірнісна гарантія досягнення мети. Теоретично обґрунтовані моделі взаємодії різних способів із зовнішнім середовищем, що дозволяють оцінювати відповідність найрізноманітніших параметрів, що перетинаються. 3. На підставі узагальнення шахтних інструментальних спостережень доведено, що найбільш інформативним показником стану порід є лінійний коефіцієнт тріщинної пустотності, котрий представляється у вигляді функції просторових координат, яка змінюється у часі з розвитком геомеханічних процесів навколо виробки. На основі використання коефіцієнту і якості контролюємого параметра розроблені принципи й методика геомеханічного контролю. Він дозволяє зіставити результати спостережень й моделювання на ЕОМ, визначити стадію розвитку деформаційного процесу й оцінити властивості порід за межею міцності. 4. Комплексними дослідженнями встановлені закономірності зародження й розвитку зони непружних деформацій при проведенні виробки з урахуванням технології її будівництва, неоднорідності й анізотропії властивостей масиву, початкового поля напружень і багатостадійного його перерозподілу, реологічних властивостей порід, форми вибою й конфігурації породного оголення, впливу кріплення, що дозволило систематизувати прояви гірського тиску, одержати емпіричні залежності для розрахунку параметрів зони руйнування й коефіцієнта працездатності від факторів, що впливають, для закріплених і незакріплених виробок різної форми. 5. Істотно розширені уявлення про прояви гірського тиску у виробках, які попадають у зону впливу очисних робіт. Встановлено, що у цьому випадку величина і швидкості зміщень порід вздовж виробки являють собою випадкові нестаціонарні функції, властивості яких залежать від відстані до лави, а показники варіюють у досить широких межах, що обумовлено різною несучою здатністю системи "масив-кріплення", змінною довжиною консолі завислих порід і непостійною швидкістю руху лави. На фіксованій відстані від очисного вибою випадкова функція зміщень контуру є стаціонарною й ергодичною, а випадкові зміщення розподілені за усіченим нормальним законом, що дозволяє оцінити ймовірність працездатного стану виробки за результатами шахтних інструментальних спостережень. 6. Доведено коректність використання суцільної чисельної моделі для моделювання мінливих геомеханічних процесів, удосконалена скінчено-елементна модель і розроблене програмне забезпечення для моделювання напружено-деформованого стану неоднорідного й анізотропного породного масиву навколо виробки, що дозволяє оцінити її стан і відтворити кінетику просування фронту руйнування порід шляхом розв'язання пружно-пластичної задачі з розукріпленням порід за межею міцності. У розрахунковому алгоритмі реалізований цілий комплекс моделей фізичного стану порід і факторів, які впливають, відсутні обмеження для дискретизації розрахункової області, а властивості порід ураховуються для кожного окремого елементу. Для формування бази даних і візуалізації результатів розрахунку в стандартах додатків Microsoft Windows розроблена інтерфейсна оболонка. Програми становлять інформаційну основу управління станом виробки. 7. Розроблені й перевірені у виробничих умовах параметри управлінням станом породного масиву за допомогою розвантаження, ущільнення, анкерування, ін'єктування скріпних розчинів і попереднього розпору кріплення. Уперше спільна механічна поведінка монолітного, тріщинуватого й затампонованого масивів із кріпленням описана діаграмами позамежного деформуваннями й регресійними залежностями між керуючими технологічними параметрами й деформаційно-міцностними показниками порід. Запропонована модель для визначення несучої здатності масиву за межею міцності з урахуванням керуючих впливів адаптивних способів. 8. Сформульовані теоретичні основи прогнозування проявів гірського тиску при спорудженні виробок на базі розв'язання псевдо-просторової чисельної задачі, що полягає в заміні просторового рішення послідовним розв'язком плоских, для яких мінливі початкові й граничні умови задаються виходячи з рішення задачі на попередньому кроці, а зовнішнє навантаження визначається функцією впливу вибою на розподіл напружень, яка установлена із розв'язку об'ємної задачі. З використанням розробленої моделі запропонована нова методологія прогнозування геомеханічних процесів при проведенні виробки, що полягає з моніторингу за розвитком руйнування порід й моделюванні на ЕОМ, яке періодично коригується за результатами шахтних спостережень. Методологія дозволяє з мінімальними витратами усунути невизначеність геомеханічної інформації, і, насамперед, установити невідоме співвідношення силових векторів діючого в масиві поля напружень, і використовувати чисельне моделювання в період часу між вимірами для поточного прогнозування зміщень порід. 9. Розроблені адаптивні способи забезпечення стійкості виробок, які засновані на управлінні параметрами, як активних засобів, так і середовища, і передбачають поетапну зміну структури системи при мінімумі втрат або пристосування взаємодіючих параметрів при сталій структурі. Діяльністю з забезпечення стійкості виробок слід управляти комплексно з урахуванням черговості досягнення мети й спрямованості геомеханічного впливу шляхом постійного руху до найкращого рішення за рахунок адаптації технології до мінливого середовища. Основні способи знайшли промислове застосування. Використання результатів виконаних досліджень сприяло науково обґрунтованому вибору ефективних технологій забезпечення стійкості виробок і дозволило одержати на ряді шахт Донбасу економічний ефект у розмірі понад 1 млн. руб. (у цінах 1985 р.) і 1,42 млн. грн. Основні положення і результати дисертації опубліковані в наступних роботах: 1. Литвинский Г.Г., Бабиюк Г.В., Быков А.В. Эффективные способы предотвращения пучения пород в шахтах: Обзорная информация / ЦНИЭИуголь, ЦБНТИ Минуглепрома УССР. – М.: 1985. – 49 с. 2. Обратный свод крепи из разгруженных от напряжений и упрочненных пород /Г.Г. Литвинский, Г.В. Бабиюк, В.С. Кукленко, А.П. Шеболденко, Н.И. Нестеренко // Уголь Украины. – 1980. – № 2. – С. 14-15. 3. Литвинский Г.Г., Бабиюк Г.В. Область применения замкнутых конструкций крепи капитальных выработок // Шахтное строительство. – 1980. – № 9. – С. 13-16. 4. Бабиюк Г.В. Повышение устойчивости породных обнажений горных выработок разгрузкой от напряжений // Сб. науч. трудов: Механика подземных сооружений. – Тула: ТПИ, 1983. – С. 64-67. 5. Литвинский Г.Г., Бабиюк Г.В., Даниленко Б.Н. Опыт двухстадийного проектирования обратных сводов крепи для предотвращения пучения пород почвы выработок // Шахтное строительство. – 1983. – № 2. – С. 16-20. 6. Опыт повышения устойчивости выработок на шахте им. Стаханова / Г.В. Бабиюк, С.Г. Коробкин, В.Н. Мусиенко, Е.З. Ряснов // Уголь Украины. – 1984. – № 5. – С. 10-12. 7. Бабиюк Г.В., Коробкин С.Г. Оценка качества работ по борьбе с пучением разгрузкой и упрочнением пород почвы // Межвуз. сб. науч. трудов: Технология строительства горных выработок. – Кемерово: Куз ПИ, 1989. – С. 26-31. 8. Бабиюк Г.В. Оценка коэффициента бокового распора горного массива по результатам экспериментальных исследований закономерностей развития зоны разрушения пород вокруг выработки // Сб. науч. трудов: Горное давление в капитальных и подготовительных выработках. – Новосибирск: ИГД СО АН СССР, ИУ СО АН СССР, 1985. – С. 91-95. 9. Бабиюк Г.В., Коробкин С.Г. Определение коэффициента трещиноватости при реометрических измерениях // Шахтное строительство. – 1986. – № 4. – С. 11-14. 10. Стельмах В.М., Бабиюк Г.В., Леонов А.А. Повышение эксплуатационной надежности подготовительных выработок на шахте "Перевальская" // Уголь Украины. – 1996. – № 2. – С. 13-18. 11. Бабиюк Г.В. Методика подбора состава эквивалентного материала с учетом прочностных и деформационных свойств // Изв. вузов. Горный журнал. – 2004. – №6. – С. 114-118. 12. Бабиюк Г.В., Онищенко А.И., Стельмах В.М. Эффективность технологических решений по повышению надежности подготовительных выработок // Уголь Украины. – 1997. – № 4 – С. 18-21. 13. Бабиюк Г.В. Подготовительная выработка как адаптивная система // Уголь Украины. – 1997. – № 10. – С. 15-18. 14. Бабиюк Г.В., Леонов А.А., Касьянов В.А. Определение показателей нарушенности пород по результатам электроемкостного каротажа // Известия Донецкого горного института. – 1997. – № 2 (6). – С. 86-92. 15. Бабиюк Г.В. Оценка работоспособности способов обеспечения устойчивости породных обнажений горных выработок // Изв. вузов. Горный журнал. – 1998. – № 1-2. – С. 46-52. 16. Бабиюк Г.В., Леонов А.А. Моделирование процесса деформирования заармированных пород // Сб. науч. трудов НГА Украины: Проблемы и перспективы освоения подземного пространства крупных городов. – Вып. 1. – Днепропетровск: РИК НГАУ, 1998. – С. 69-75. 17. Бабиюк Г.В., Леонов А.А. Моделирование запредельных свойств пород // Сб. науч. трудов ДГМИ. – Вып. 7. – Алчевск: ИПЦ "Ладо", 1998. – С. 17-20. 18. Бабиюк Г.В., Леонов А.А., Стельмах В.М. Комбинированная рамно-анкерная крепь // Уголь Украины. – 1998. – № 10. – С. 12-15. 19. Бабиюк Г.В., Леонов А.А. Моделирование запредельного деформирования пород в режиме "плоская деформация" // Сб. науч. трудов ДГМИ. – Вып. 8. – Алчевск: ИПЦ "Ладо", 1998. – С. 16-24. 20. Бабіюк Г.В. Про імовірнісну природу взаємодії рамного кріплення з гірськими породами // Відомості Академії гірничих наук України. – 1998. – №1. – С. 75-77. 21. Обеспечение устойчивости выработок активным распором крепи / Г.В. Бабиюк, А.А. Леонов, А.И. Мележик и др. // Уголь Украины. – 1999. – №10. – С. 28-31. 22. Бабиюк Г.В. Математическое моделирование напряженно-деформированного состояния пород вблизи забоя выработки // Известия Донецкого горного института. – 1999. – № 1 (10). – С. 60-66. 23. Бабиюк Г.В., Леонов А.А. Обобщенная модель оценки надежности горной выработки // Сб. науч. трудов ДГМИ. – Вып. 11. – Алчевск: ИПЦ "Ладо", 2000. – С. 4-12. 24. Бабиюк Г.В., Бабиюк Г.Г., Топтун Н.И. Монтаж рамной податливой крепи с предварительным распором // Уголь Украины. – 2000. – № 4. – С. 12-24. 25. Бабиюк Г.В. О проблеме надежности горных выработок // Науковий Вісник НГАУ. – 2000. – № 6. – С. 12-16. 26. Бабиюк Г.В., Леонов А.А., Мележик А.И. Моделирование взаимодействия породного массива с рамной крепью // Изв. вузов. Горный журнал. – 2001. – № 1. – С. 44-50. 27. Бабиюк Г.В. Учет фактора времени при моделировании геомеханических процессов в призабойной части выработки // Науковий Вісник НГАУ. – 2001. – № 3. – С. 6-10. 28. Бабиюк Г.В., Леонов А.А. Изучение запредельных свойств армированных пород // Сб. науч. трудов ДГМИ. – Вып. 15. – Авчевск: ИПЦ "Ладо", 2002. – С. 18-28. 29. Бабиюк Г.В., Мележик А.И., Курман С.А. Оценка напряженного состояния массива при проведении выработки // Уголь Украины. – 2002. – № 5. – С. 22-26. 30. Бабиюк Г.В., Леонов А.А. Выявление связи запредельных свойств пород с параметрами анкерной крепи // Сб. науч. трудов НГУ. – Вып. 15. – Том 2. – Днепропетровск: РИК НГУ, 2002. – С. 95-102. 31. Бабиюк Г.В. Влияние неровностей поверхности выработки на развитие деформационных процессов в ее окрестности // Сб. науч. трудов НГУ. – Вып. 17. – Том 1. – Днепропетровск: РИК НГУ, 2003. – С. 316-324. 32. Бабиюк Г.В., Диденко М.А. Изучение влияния граничных условий на развитие деформационных процессов вокруг выработки // Науковий вісник НГУ. – № 12. – 2003. – С. 42-45. 33. Бабиюк Г.В., Диденко М.А. Оценка работоспособности проводимой горной выработки // Сб. науч. трудов ДГМИ. – Вып. 17, – Алчевск: ИПЦ "Ладо", 2003. – С. 107-116. 34. Бабиюк Г.В., Диденко М.А. Прогнозирование проявлений горного давления при проведении выработок // Науково-технічний збірник: Розробка рудних родовищ. – Вып. 85.– Кривой Рог: КТУ, 2004. – С.176-179. 35. Babiyouk G.V. Systemic approach to solving the problem of mine working reliability increasing // Geotechniques 97. The rudiment of modern technology of construction. – Bratislava: ORGWARE, 1997. – p. 117-118. 36. Бабиюк Г.В. Моделирование геомеханических процессов в зоне влияния забоя горной выработки // Сб. науч. статей II Междунар. конф. "Проблемы и перспективы освоения подземного пространства крупных городов". – Днепропетровск: НГА Украины, 1997. – С. 92-95. 37. Бабиюк Г.В. Анализ риска при выборе формы и размеров поперечного сечения подземной горной выработки // Материалы Междунар. экологического симпозиума "Перспективные информационные технологии и проблемы управления рисками на пороге нового тысячелетия" в рамках научных чтений "Белые ночи – 2000". – Санкт– Петербург: МАНЭБ, 2000. – С.92-94. 38. Бабиюк Г.В., Леонов А.А., Диденко М.А. Информационные основы контроля и управления геомеханическими процессами при проведении выработок // Гірничодобувна промисловість України і Польщі: Актуальні проблеми і перспективи: Матеріали Українсько-Польського форуму гірників – 2004 (Ялта, Крим). – Дніпропетровськ: НГУ, 2004.– C. 172-182. 39. Бабиюк Г.В. Вероятностная модель отказа горной выработки // Вестник МАНЭБ. –Вып. №4(12) – Санкт-Петербург, Алчевск: ИПЦ "Ладо", 1998. – С. 81-83 40. Бабиюк Г.В. Оценка функции влияния забоя для прогнозирования проявлений горного давления в выработке с помощью решения псевдо-пространственных задач // Вестник МАНЭБ. – Вып. 10 (22). – Санкт-Петербург, Алчевск: ИПЦ "Ладо", 1999. – С. 105-109. 41. Бабиюк Г.В. Адаптация формы горной выработки к напряженному состоянию массива //Вестник МАНЭБ. – Вып. 1(37). – Санкт-Петербург, Алчевск: ИПЦ "Ладо", 2001. – С. 35-37. 42. Бабиюк Г. В. Имитационное моделирование проявлений горного давления при проведении выработки // Вестник МАНЭБ. – Вып. 7(55). – Том 7. – Санкт-Петербург, Алчевск: ИПЦ "Ладо", 2002. – С. 16-18. 43. Бабиюк Г.В. Модель надежности горной выработки как геотехнической системы // Вестник МАНЭБ. – Вып. 5 (65). – Том 8. – Санкт-Петербург, Алчевск: ИПЦ "Ладо", 2003, – С. 42-44. Особистий внесок здобувача в роботах, написаних у співавторстві: [1] – аналіз способів; [2, 6, 10, 12, 21] – розробка технології робіт й аналіз результатів шахтних випробувань; [3] – збір даних й їх аналіз; [5] – розробка ідеї двостадийного проектування; [7] – розробка методики оцінки якості робіт; [9, 14,] – розробка методики вимірів й одержання математичних залежностей; [11] – розробка ідеї й аналіз результатів; [16, 17, 19, 26, 28, 30] – розробка методики, участь в експерименті, аналіз результатів, одержання математичних моделей; [18] – розробка параметрів способів; [23] – розробка імовірнісної моделі оцінки надійності виробітку; [24] – розробка конструкції кріплення й технології її монтажу; [29] – розробка методики, аналіз результатів; [32-34, 38] – розробка ідеї, виконання розрахунків, аналіз результатів. | 