Дисертація присвячена вирішенню актуальної наукової задачі встановлення закономірностей зміцнення гірських порід анкерами, що фіксуються по всій довжині шпуру сумішами, які саморозширюються в процесі твердіння, для управління стійкістю гірських порід, зменшення вивалоутворення і, як наслідок, зниження рівня травматизму від вивалів в протяжних виробках. Встановлено, що «обвалення порід» входить в п’ятірку найнебезпечніших факторів в переважній більшості вугледобувних країн, на його долю припадає близько 18% смертельного травматизму у вугільній галузі Україні. Кількість вивалів і ступінь тяжкості травм в першу чергу залежать від типу кріплення, що використовується і його надійності. В умовах великих деформацій контуру виробок, руйнуванні і вивалах приконтурних порід найближча перспектива кріплення пов’язана з розвитком анкерних систем, що комбінують фрикційний ефект з адгезійним і механічним закріпленням.
Встановлено вплив основних механічних параметрів закріплювача, при яких забезпечується максимальна енергоємність системи «анкер-закріплювач- масив» при її неруйнівних деформаціях, на напружено деформований стан системи. Визначено діапазон їх коливання при якому забезпечується стримування вивалів, що сприяє зниженню рівня травматизму в гірничих виробках. Запропоновано спосіб неадгезійного кріплення анкерів сумішами, що саморозширюються в процесі гідратаційного твердіння. Визначено двостадійний режим роботи таких анкерів при великих предруйнівних деформаціях. Встановлено, що зусилля закріплення анкерних болтів більше ніж в два рази, а зусилля піддатливості більш ніж на 2/3 перевищують зусилля адгезійного закріплення болтів в аналогічних умовах. Сформульована функціональна залежність для розрахунку несучої здатності неадгезійних анкерів. Встановлено область максимальної несучої здатності системи «анкер-суміш, що розширюється-масив» в залежності від співвідношення діаметрів шпуру і анкера і неоднорідності масиву. Розроблено і запатентовано модифіковану суміш, що саморозширюється. Проведено шахтні дослідження розробленого способу анкерного кріплення. Розрахункова економічна ефективність способу з позицій зниження витрат на матеріали 41,80 грн/анкер. Розроблено методику оцінки ризику травмування від руйнування покрівлі в підготовчих гірничих виробках. Запропоновано систему оцінювання небезпеки вивалів і рівня ризику травмування. Аналіз розробленої методики оцінки ризику травмування від вивалів дозволив встановити, що, незалежно від небезпеки вивалів, анкерування дозволяє знизити рівень імовірності вивалу до 8,9%.
Ключові слова: безпека гірників, анкерне кріплення, вивали, травматизм від вивалів, суміш, що саморозширюється, ризик травмування.
