Halchenko Z. Justification of the aerodynamic and geomechanical parameters of mining and energy complexes of the "rock dump – wind power plant"

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Philosophy (PhD)

State registration number

0826U004060

Thesis Registration Form

0826U004060.pdf

Applicant for

Specialization

  • 131 - Прикладна механіка

Specialized Academic Board

PhD 16587

M.S.Poliakov Institute of Geotechnical Mechanics of the National Academy of Sciences of Ukraine

Essay

The relevance of this research topic stems from the need to overcome the systemic environmental and energy crisis in Ukraine’s industrial regions, where the accumulation of billions of tonnes of overburden has led to thousands of hectares of land being taken out of use and the creation of a persistent man-made burden on the environment. Against the backdrop of martial law and the global trend towards decarbonising the economy, traditional approaches to land reclamation – which are economically costly and often ineffective for high spoil heaps – need to be replaced by an innovative revitalisation paradigm. The search for new ways to restore disturbed areas by transforming them into functional wind energy systems makes it possible to simultaneously address issues of environmental safety and the decentralisation of energy supply to industrial enterprises. Of particular scientific and practical significance is the use of the specific topography of spoil heaps as a resource for enhancing airflows, which makes it possible to operate wind power equipment effectively even in regions with moderate wind potential. The scientific justification of the parameters governing the interaction between wind power plants and man-made landforms not only ensures the energy independence of critical infrastructure facilities but also acts as a factor in eco-geodynamic stabilisation – reducing dust formation and erosion, and strengthening unconsolidated overburden formations. Thus, the development of environmentally sound technologies for the utilisation of disturbed land is a strategically important task for ensuring sustainable development and the post-war ‘green’ recovery of Ukraine’s mining regions. To achieve this objective, a comprehensive analysis of modern technologies for the restoration of disturbed land was carried out and a concept for their revitalisation was substantiated, which enabled the development of mathematical models of aerodynamic flows over spoil heaps, determine optimal parameters for the placement of wind energy equipment, and demonstrate the geomechanical stability of man-made formations when applying environmentally sound solutions to ensure the energy independence of enterprises. A scientifically substantiated conceptual approach to transforming spoil heaps of overburden into functional wind energy systems has been established, enabling the integration of renewable energy sources into the post-industrial landscape The established aerodynamic patterns of airflow intensification over man-made terrain, together with the proven geomechanical stability of the formations under dynamic loads from wind turbines, ensure the technical feasibility and environmental safety of creating decentralised energy sources. The effectiveness of using wind turbines on work sites and on the tiers of spoil heaps formed using modern transport equipment has been investigated, in particular using the example of the spoil heaps at PJSC ‘ArcelorMittal Kryvyi Rih’.

Read more

Research papers

Kopach P. I., Yakubenko L. V., Mormul T. M., Danko T. T., Gorobets N.V., Halchenko Z. S. Scientific approaches to solving a problem of highly mineralized mine waters. Geo-Technical Mechanics. 2022. Issue 160. P. 80-95 DOI: https://doi.org/10.15407/geotm2022.160.080

Kopach P. I., Yakubenko L. V., Mormul T. M., Danko T. T., Gorobets N.V., Halchenko Z. S. Assessment of natural resource potential of territories disturbed by mining works in the context of effective use of post-technogenic landscape. Geo-Technical Mechanics. 2022. Issue 162. P. 38-47 DOI: https://doi.org/10.15407/geotm2022.162.038

Kopach P. I., Yakubenko L. V., Mormul T. M., Danko T. T., Gorobets N.V., Halchenko Z. S. Comparative assessment of energy generating technologies by the principle of full environmental resource intensity. Geo-Technical Mechanics. 2022. Issue 163. P. 33-45 DOI: https://doi.org/10.15407/geotm2022.163.033

Medvedieva O. O., Halchenko Z. S., Shustov O. O., Akhmetkanov D. K. Prospects for use of man-made disturbed lands in mining regions for the location of renewable energy sources facilities. Geo-Technical Mechanics. 2023. Issue 165. P. 17-26. DOI: https://doi.org/10.15407/geotm2023.165.017

Medvedieva O. O., Yakubenko L. V., Kopach P. I., Lubinsky R. S., Halchenko Z. S. Classification of methods for handing during the formation of tailing dumps. Geo-Technical Mechanics. 2024. Issue 169. P. 5-17. DOI: https://doi.org/10.15407/geotm2024.169.005

Kopach P. I., Yakubenko L. V., Mormul T. M., Danko T. T., GorobetsN.V., Halchenko Z. S. Determination of risk as a technology assessment criteria and establishing the scope of its application. Geo-Technical mechanics. 2024. Issue 169. P. 18-35. DOI: https://doi.org/10.15407/geotm2024.169.018

Semenenko Ye., Medvedieva O., Tatarko L., Halchenko Z., Simes V., Myrzakhmetov S. Substantiation of the possibility of determining the parameters of the hydrotransported material based on operational measurements. Geo-Technical mechanics. 2024. Issue 169. P. 18-35. P. 126-139. DOI: https://doi.org/10.15407/geotm2024.169.126

Semenenko Ye., Medianyk V., Buriak S., Khaminich О., Halchenko Z. Study of the possibility of solving the coupling equation for the Sabinin-Yuriev model in an analytical form. Geo-Technical mechanics. 2024. Issue 171, P. 74-85. DOI: https://doi.org/10.15407/geotm2024.171.074

Semenenko Ye., Medvedieva O., Теpla Т., Halchenko Z., Medianyk V., Moldabayev S. Determining the duration of preparation for the development of technogenic coal deposits when using bioremediation methods for their dewatering action. Geo-Technical mechanics. 2025. Issue 175, P. 5-13. DOI: https://doi.org/10.15407/geotm2025.175.005

Медведєва О., Гальченко З., Демченко О. Сучасний стан розвитку відновлювальної енергетики в Україні і можливі рішення. Challenges and Issues of Modern Science. 2025. Vol. 4, Issue 1. P. 145–151. DOI: https://doi.org/10.15421/cims.4.298

Medvedieva O., Halchenko Z., Demchenko O. Development of renewable energy in ukraine, current state and possible solutions. Sustainable Extraction and Processing of Raw Materials Journal. 2025. Vol. 6. P. 60–67. DOI: https://doi.org/10.58903/dw18921267

Medvedieva O. O., Larionov, H. I., Halchenko, Z. С. To the selection of technology parameters for the use of renewable energy sources on man-made disturbed lands. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science This link is disabled. 2024. Vol. 1319(1). P. 012011. DOI: 10.1088/1755-1315/1319/1/012011

Lapshyn Ye., Biliaiev M., Biliaievа V., Halchenko Z., Medianyk V., Buketov V. Numerical modeling of the wind regime on the beaches of the wash of the artificial storage facilities for mineral processing waste. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2024. Vol. 1348. P. 012080. DOI: 10.1088/1755-1315/1348/1/012080

Medvedieva O. O., Halchenko Z. S., Semenenko Ye. V., Medianyk V. Yu. and Simes V.Ye. Assessment of the energy potential of an anthropogenic facility when it is converted for wind energy generation. IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 2025. Vol. 1481. P. 012002. DOI: 10.1088/1755-1315/1481/1/012002

Medvedieva O., Halchenko Z., Tynyna S., Kulak Ye., Kushch O. Use of Environmentally Friendly Technologies at Kryvbas Mining and Processing Plants under Martial Law. Conference Paper Published by Trans Tech Publications, Ltd. in Advances in Science and Technology. 2026. Vol. 172. P. 67-74 DOI: https://doi.org/10.4028/p-Q4SnBR

Гальченко З. С., Данько Т. Т. Оцінка природно-ресурсного потенціалу порушених гірничими роботами територій. Геотехнічні проблеми розробки родовищ : матеріали XIХ міжнар. конф. молодих вчених (Дніпро, 28 жовт. 2021 р.). Дніпро : ІГТМ ім. М. С. Полякова НАН України, 2021. С. 129–134

Медведєва О. О., Гальченко З. С. Перспективи освоєння гірничопромислових ландшафтів. Геотехнічні проблеми розробки родовищ : матеріали XХ міжнар. конф. молодих вчених (Дніпро, 27 жовт. 2022 р.). Дніпро : ІГТМ ім. М. С. Полякова НАН України, 2022. С. 31–34

Гальченко З. С. Передумови нового погляду на освоєння природно-ресурсного потенціалу порушених гірничими роботами територій. «Наукова весна» 2022 : матеріали XII Всеукр. наук.-техн. конф. студентів, аспірантів та молодих вчених (Дніпро, 23–24 трав. 2022 р.). Дніпро : НТУ «ДП», 2022. С. 109–110

Копач П., Якубенко Л., Гальченко З., Данько Т. Застосування природоузгоджених технологій в умовах воєнного стану. Матеріали ІІ Міжнар. наук.-практ. конф. ГО «ІЕЕЕД» (Луцьк, 01 черв. 2022 р.). Луцьк : СПД Гадяк Ж. В., 2022. С. 84–87

Медведєва О., Гальченко З. Перспективи використання відновлювальних джерел енергії у воєнний період. Соціально-компетентне управління та безпека підприємницьких структур в умовах воєнної економіки : матеріали І Міжнар. наук.-практ. інтернет-конф. (Луцьк — Подгайська, 28–29 жовт. 2022 р.). Луцьк : СПД Гадяк Ж. В., 2022. С. 264–265

Медведєва О. О., Гальченко З. С. Перспективи використання відновлюваних джерел енергії в умовах техногенно змінених ландшафтів гірничодобувних регіонів. Екологія. Довкілля. Енергозбереження : зб. матеріалів ІІІ Міжнар. наук.-практ. конф. (Полтава, 1–2 груд. 2022 р.). Полтава : НУПП, 2022. С. 180–183

Медведєва О. О., Гальченко З. С. Перспективи використання техногенно порушених земель гірничодобувних регіонів. Потураївські читання : зб. тез ХХІ Всеукр. наук.-техн. конф. (Дніпро, 27 січ. 2023 р.). Дніпро, 2023. С. 17–18

Медведєва О. О., Гальченко З. С., Демченко О. О. Сталий розвиток Кривбасу: екологічні аспекти та перспективи відновлення. Проблеми раціонального використання соціально-економічного, еколого-енергетичного потенціалу України та її регіонів в умовах воєнного стану : матеріали VI Міжнар. наук.-практ. конф. (Луцьк, 10 квіт. 2023 р.). Луцьк : ФОП Мажула Ю. М., 2023. С. 40–42

Медведєва О., Гальченко З. Обґрунтування доцільності використання техногенно порушених земель гірничодобувних регіонів. Challenges and Issues of Modern Science. 2023. Vol. 1. С. 551–556. DOI: 10.6084/m9.figshare.22886720

Медведєва О. О., Гальченко З. С. Сучасний стан техногенно порушених земель в Кривбасі. Матеріали Міжнар. наук.-практ. конф. Ч. 2 (Київ, 6–7 лип. 2023 р.). Київ, 2023. С. 44–47

Медведєва О., Гальченко З., Демченко О. Вітроенергетичний потенціал техногенно порушених земель. Екологія. Людина. Суспільство : матеріали ХХІІІ Міжнар. наук.-практ. конф. (Київ, 7 груд. 2023 р.). Київ, 2023. С. 228–231. DOI: 10.20535/EHS2710-3315.2023

Halchenko Z., Medvedieva O. Perspective for the application of renewable energy sources at rock dumps. International Conference of Young Scientists on Meteorology, Hydrology and Environmental Monitoring (ICYS-MHEM) : theses of report (Kyiv, 15–16 Nov. 2023). Kyiv : UHMI, 2023. P. 30

Медведєва О. О., Гальченко З. С., Рижова С. О., Медведєв Я. С. Моделювання коливань опори вітроенергетичної установки, що встановлена на борту відвалу. Актуальні проблеми механіки : матеріали Міжнар. наук. конф.. Київ – Дніпро – Львів – Харків, 2023. С. 174–175

Медведєва О., Гальченко З. Обґрунтування доцільності використання вітроенергетичних установок з вертикальною віссю обертання на техногенно порушених землях гірничодобувних регіонів. Challenges and Issues of Modern Science. 2024. Vol. 2. С. 452–455

Медведєва О., Гальченко З., Демченко О. Можливість використання порушених гірничими роботами територій Кривбасу для розвитку вітроенергетики. Challenges and Issues of Modern Science. 2024. Vol. 3. С. 299–304

Гальченко З. С., Медведєва О. О. Перспективи використання вітроенергетичних установок в умовах техногенно порушених земель гірничодобувних регіонів. Сталий розвиток: виклики та реалії здійснення (Україна-світ) : тези доповідей Всеукр. наук.-практ. конф. (Івано-Франківськ, 22 трав. 2024 р.). Івано-Франківськ : ІФНТУНГ, 2024. С. 99–101

Гальченко З. С., Медведєва О. О. Енергія вітру і можливості її використання в гірничодобувних регіонах. Сталий розвиток: захист навколишнього середовища. Енергоощадність. Збалансоване природокористування : зб. матеріалів X Міжнар. молодіж. конгресу (Львів, 27–28 берез. 2025 р.). Київ : Яроченко Я. В., 2025. С. 184

Медведєва О. О., Гальченко З. С., Демченко О. О. Застосування вітроенергетичних установок, як елемент природоузгоджених технологій на техногенно порушених гірничими роботами землях. Потураївські читання : зб. тез ХХІІІ Всеукр. наук.-техн. конф. (Дніпро, 13 лют. 2026 р.). Дніпро, 2026

Read more

Files

autoreferat-Анотація Гальченко З-С-.pdf

Дисертація Гальченко З-С-.pdf

Similar theses

0826U004889

Yuliia Sikirash

Technological methods for increasing the efficiency of finishing operations when processing ferroceramic products

0826U004795

Ivan Kostetskyi

Tribotechnical Properties of Laser- Modified Eutectic Plasma Coatings

0826U004796

Mykhailo Hlovyn

Tribotechnical Properties of Discretely Nitrided Coatings Obtained by Laser Chemical-Thermal Treatment

0826U004199

Xianding Xue

Improving the efficiency of abrasive waterjet equipment based on new technical solutions

0826U004041

Serhii O. Myronenko

Improving the designing of a tool for machining of non-involute gears with preassigned coefficients of slip and teeth shape