Дисертаційна робота Прокопенка В.С. є закінченою науковою працею, в якій розв’язана важлива науково-прикладна проблема розроблення та впровадження фізико-технічних основ руйнування скельних порід вибухами свердловинних зарядів вибухових речовин в рукавах, забезпечуючи значне зниження витрати і вартості застосовуваних ВР, що має велике значення в гірничовидобувній промисловості. Основні наукові і практичні результати, висновки і рекомендації, які отримані при виконанні досліджень і впровадженні розробок: 1. Аналітичний огляд відомих джерел показав, що одним з прогресивних засобів підвищення економічної ефективності підривних робіт у кар’єрах є використання зарядів ВР у рукавах із зазорами між зарядами і стінками свердловин. Проте широке їх застосування стримувалося, оскільки: недостатньо повно досліджено механізм дії таких зарядів залежно від властивостей матеріалу, що заповнює зазор; практично не досліджувалися і не встановлені раціональні величини зазорів для конкретних порід і порівняльна ефективність їх заповнювачів (вода, повітря) і не проведені дослідження закономірностей динамічного та квазістатичного формування свердловинних зарядів ВР у рукавах, що виключало гарантовану можливість заряджання обводнених свердловин; відсутнє обґрунтування раціональних режимів ініціювання ВР у рукавах для підвищення ефективності їх вибуху; не розроблені і не обґрунтовані способи та технічні засоби формування зарядів у рукавах; не розроблені вимоги до властивостей ВР у рукавах, способи отримання цих властивостей і склади, що задовольняють таким вимогам; відсутні науково обґрунтовані рекомендації щодо розрахунку параметрів підривних робіт з використанням зарядів у рукавах. Зазначені складні теоретичні та прикладні задачі в єдиному комплексі відображають суть даної проблеми. 2. Вперше, з використанням сучасної пружно-пластичної дилатансійної моделі гірської породи В.М. Ніколаєвського, математично поставлена і чисельно розв’язана початково-крайова задача про дію вибуху в скельній породі свердловинного заряду ВР у рукаві з зазором між зарядом і стінкою свердловини; отримані закономірності зміни напружено-деформованого стану порід залежно від віддалі до вибуху і часу, швидкості дилатансії, міцності порід і характеристик ВР, відношення радіуса свердловини до радіуса заряду, речовини зазору (вода, повітря); показано, що кількісну оцінку параметрів вибуху в системі “продукти детонації–порода” доцільно виконувати лише при урахуванні зв’язаності полів термодинамічних параметрів цієї системи, оскільки зв’язаність задачі приводить до суттєвих уточнень значень розрахункових параметрів стану середовищ системи. 3. Підвищення ефективності вибуху заряду в рукаві з зазором біля стінки свердловини, заповненим водою або повітрям, досягається за рахунок зниження максимального тиску в ближній зоні і збільшення його в середній і дальній зонах дії, збільшення тривалості імпульсу тиску, а також посилення часової і просторової нерівномірності динамічного навантаження скельних порід. 4. Уперше теоретично встановлено і експериментально підтверджено діапазон раціональної зміни відношень діаметрів свердловин до діаметрів заряду, рівний 1,22...1,37, що забезпечує збільшення радіуса руйнування дії вибуху заряду з зазором порівняно з суцільним зарядом на 17...23 % при повітряному зазорі і на 22...30 % – при заповненні зазору водою; ефективність дії зазору за розміром зони руйнування по мірі збільшення категорії трудності вибухового руйнування зменшується з 27...30 % в легкопідривних породах до 17...18 % – у труднопідривних породах. 5. Уперше розроблені математичні моделі, які описують динаміку дискретно-порційного і неперервного формування свердловинних зарядів ВР у рукавах. В основу моделей покладені рівняння руху матеріальної точки змінної маси (рівняння Мещерського) і рівняння фільтрації води всередину тіла–рукава у випадку свердловин, частково заповнених водою. Розрахунковим шляхом, з використанням точних і наближених напівемпіричних методів, досліджені характер і особливості руху тіл–зарядів ВР у рукавах змінної маси. Показано, що для будь-якої комбінації параметрів задачі залежність максимальної глибини занурення від такого важливого параметра, як сумарний коефіцієнт фільтрації води з свердловини в рукав з ВР, має характерний пікоподібний вигляд. У режимі лівіше цього піка реалізується “пересип”, а в режимі правіше піка реалізується захлюпування ВР водою. На основі цього фундаментального факту розроблено метод побудови діаграм, які забезпечують вибір режиму і параметрів подачі ВР в найбільш типових умовах. 6. Уперше визначені основні параметри, які обумовлюють реалізацію режиму неперервного завантаження свердловини рукавом з ВР. При заданих діаметрах свердловини і рукава, а також сили гальмування рукава такими параметрами є: глибина свердловини Н, висота стовпа води Нв, кут відхилення осі від нормалі до поверхні ґрунту a, сумарний коефіцієнт фільтрації аф води з свердловини в рукав, витрата ВР в одиницю часу Q. Досліджено ступінь і характер впливу кожного з цих факторів на характер завантаження. 7. Сформульовані способи розв’язання задачі формування свердловинних зарядів у випадках неможливості забезпечення неперервного завантаження ВР для заданих значень Н, Нв і a в межах усього діапазону значень аф: а) використання дискретно-порційного способу завантаження свердловини з періодичним опусканням усередину її тіл–рукавів з ВР; б) доливання в свердловину води до необхідного рівня, щоб забезпечити попадання на діаграмі стану в потрібну область (без захлюпування, пересипу); в) застосування комбінованого підходу з використанням у початковій стадії дискретно-порційного завантаження свердловини до певної глибини, а потім – з неперервним завантаженням ВР у рукав. 8. Уперше встановлено, що квазістатична стадія процесу формування заряду сипкої аміачно-селітряної ВР у рукаві закінчується в основному протягом 2...5 годин; запропоновано усадку ВР в рукаві характеризувати коефіцієнтом усадки, розрахункові значення якого необхідно збільшувати в 1,05...1,15 раз для компенсації не врахованих у проекті факторів (згину заряду, часткового вимивання ВР через технологічні проколи рукава, переупаковку твердої фази ВР тощо), що реалізується збільшенням маси ВР на 10...15 % на стадії проектування. 9. Уперше встановлена в процесі формування зарядів у рукавах можливість виникнення двох причин дефектних відхилень від проектного стану: перша причина визначається умовами формування заряду (зменшення поперечного перерізу заряду, складкоутворення і порушення кисневого балансу ВР в околі технологічних отворів при впуску води з свердловини, утворення водного проміжку при передавленні частини гнучкого рукава водою і недохід плаваючого заряду до дна свердловини), друга причина визначається випадковими факторами – проколами, розривами і обривами рукава, що не підлягає прогнозуванню. 10. Установлено, що надійне ініціювання з ефектом управління руйнівною дією вибуху зарядів у рукавах може бути реалізоване створенням режиму перестисненої детонації у об’ємі всього заряду. Розроблений емпіро-аналітичний метод обґрунтування раціональних режимів ініціювання забезпечує можливість оцінки параметрів системи ініціювання при реалізації його в одно-, дво- і тривимірному варіантах. Ініціювання здійснюється зарядами більш щільної і з більшою швидкістю детонації проміжної ВР порівняно з робочою ВР: в одновимірному варіанті детонаційного процесу по висоті заряду розміщуються поперек ініціюючі елементи з середнім лінійним розміром, рівним 0,85...0,95 діаметра заряду, на віддалі один від іншого 20...50 товщин елементів; у двовимірному – уздовж заряду неперервно або переривисто розміщуються лінійні ініціатори з поперечним розміром 0,25...0,245 діаметра заряду; у тривимірному варіанті – послідовно уздовж заряду розміщуються точкові ініціатори діаметром 0,06...0,39 діаметра основного заряду. 11. Уперше розроблені основи конструювання пристроїв подачі рукава і технічних засобів укладання рукава в ці пристрої у вигляді гофрованого пакета з отвором з урахуванням технологічних вимог і силових навантажень на рукав, а саме: визначена раціональна довжина рукава і геометрія його укладки в пакет; установлено найменший переріз отвору для пропуску ВР, визначена гранична сила притиснення рукава в процесі його гальмування. 12. Уперше розроблені пристрої подачі рукава багаторазового і одноразового користування і опрацьовані принципи їх дії в технології заряджання свердловин. Ці пристрої апробовані в достатньому обсязі на практиці і позитивно себе зарекомендували. 13. Уперше розроблена оригінальна конструкція машини для укладання рукавів у пакет, яка не має аналогів у вітчизняній і зарубіжній практиці. Шість таких машин виготовлено і впроваджено на вугільних розрізах Кузбасу. За рахунок виключення ручної праці при укладанні рукавів у пакети досягнута висока продуктивність підготовки рукавів і забезпечені великі об’єми використання технології заряджання в рукави. 14. Розроблені науково обґрунтовані рекомендації щодо розрахунку параметрів підривних робіт і формування рецептур для технології заряджання свердловин зарядами ВР в рукавах. Розробки автора впроваджені і використовуються при проведенні підривних робіт на вугільних розрізах Кузбасу (Росія), кар’єрі Полтавського ГЗК і кар’єрах, які обслуговуються ПВП “Кривбасвибухпром” з високою економічною ефективністю. Результати дисертації мають високу ступінь готовності до більш широкого впровадження в інших кар’єрах гірничих підприємств України. Основні положення і результати дисертації опубліковано в працях: 1. Галимуллин А.Т., Прокопенко В.С. Совершенствование буровзрывных работ в обводненных условиях угольных разрезов // Оборудование непрерывного действия и поточная технология на угольных разрезах. – К.: УкрНИИпроект. – 1988. – С. 27–30. 2. Прокопенко В.С., Завьялов И.Я., Тимошин В.И. Совершенствование взрывных работ в условиях разрезов Южного Кузбасса // Уголь. – М.: Минуглепром СССР. – 1997. – № 3. – С. 14–16. 3. Гидроизолированные заряды неводоустойчивых ВВ при взрывах / В.Д. Воробьев, А.И. Крючков, В.С. Прокопенко, И.В. Косьмин // Уголь Украины. – К.: Техника. – 1998. – № 10. – С. 15–18. 4. Підвищення безпеки і ефективності вибухів гідроізольованих зарядів неводостійких вибухових речовин в обводнених породах /В.Д. Воробйов, В.С. Прокопенко, І.В. Косьмін, М.В. Рєпін // Проблеми охорони праці в Україні: Зб. наук. праць. – К.: ННДІОП. – 1998. – Вип. 1. – С. 96–107. 5. Прокопенко В.С. Обґрунтування ефективності вибуху свердловинних зарядів у полімерних оболонках // Вісник НТУУ “КПІ”. Серія “Гірництво”: Зб. наук. праць. – К.: НТУУ “КПІ”. – 1999. – Вип. 1. – С. 52–67. 6. Прокопенко В.С. Підвищення безпеки та ефективності лінійного ініціюван-ня зарядів найпростіших вибухових речовин в оболонках // Проблеми охорони праці в Україні: Зб. наук. праць. – К.: ННДІОП. – 1999. – Вип. 2. – С. 103–108. 7. Прокопенко В.С. Повышение полезной энергии взрыва удлиненных зарядов взрывчатых веществ в гидроизолирующих оболочках // Проблемы создания новых машин и технологий. – Кременчуг: КГПИ. – 1999. – Вип. 2/1999(7). – С. 411–413. 8. Гидроизолированные заряды взрывчатых веществ при разрушении обводненных пород / А.А. Вовк, В.Д. Воробьев, В.С. Прокопенко, В.И. Плужник, И.В. Косьмин // Прикладная гидромеханика. – К.: ИГМ НАН Украины. – 1999. – Т. 1 (73). – № 4. – С. 3–9. 9. Прокопенко В.С. Расчет параметров массовых взрывов скважинных зарядов в оболочках // Уголь Украины. – К.: Техника. – 2000. – № 1. – С. 24–28. 10. Стратегия развития взрывного дела в Южно-Кузбасском регионе / В.И. Тимошин, И.В. Тимошин, А.В. Зыков, В.С. Прокопенко // Открытые горные работы. – М.: Недра. – 2000. – С. 48–51. 11. Застосування зарядів з повітряним зазором для підвищення безпечності та ефективності вибухів у свердловинах / В.Д. Воробйов, О.М. Масюкевич, В.С. Прокопенко, І.В. Косьмін // Проблеми охорони праці в Україні: Зб. наук. праць. – К.: ННДІОП. – 2000. – Вип. 3. – С. 18–25. 12. Прокопенко В.С. Динаміка формування свердловинних зарядів вибухових речовин у полімерних оболонках // Вісник НТУУ “КПІ”. Серія “Гірництво”: Зб. наук. праць. – К.: НТУУ “КПІ”. – 2000. – Вип. 2. – С. 41–50. 13. Прокопенко В.С. Деформирование горных пород при взрывах скважинных зарядов в водных оболочках с учетом дилатансии // Вісник НТУУ “КПІ”. Серія “Гірництво”: Зб. наук. праць. – К.: НТУУ “КПІ”. – 2000. – Вип. 3. – С. 3–13. 14. Прокопенко В., Косьмин И., Лещ П. Совершенствование и разработка взрывчатых веществ местного приготовления // Охрана труда. – К.: Основа. – 2000. – № 12. – С. 31–34. 15. Прокопенко В.С. Влияние водных и воздушных оболочек на эффективность взрывов скважинных зарядов // Вісник НТУУ “КПІ”. Серія “Гірництво”: Зб. наук. праць. – К.: НТУУ “КПІ”. – 2000. – Вип. 4. – С. 31–36. 16. Прокопенко В.С., Туручко І.І., Косьмін І.В. Нові вибухові речовини місцевого приготування // Проблеми охорони праці в Україні: Зб. наук. праць. – К.: ННДІОП. – 2001. – Вип. 4. – С. 161–165. 17. Прокопенко В.С. Определение параметров и условий рационального формирования скважинных зарядов взрывчатых веществ в рукавах // Вісник НТУУ “КПІ”. Серія “Гірництво”: Зб. наук. праць. – К.: НТУУ “КПІ”. – 2001. – Вип. 5. – С. 34–40. 18. Прокопенко В.С. Обоснование способов и устройств подачи полимерного рукава при заряжании скважин взрывчатыми веществами // Вісник ЖІТІ. Технічні науки. – 2002. – № 20. – С. 179–183. 19. Прокопенко В.С. Особенности формирования неводоустойчивых зарядов взрывчатых веществ в полимерных рукавах при заряжании скважин // Вісник НТУУ “КПІ”. Серія “Гірництво”: Зб. наук. праць. – Київ: НТУУ “КПІ”. – 2002. – Вип. 6. – С. 40–50. 20. Прокопенко В.С. Разработка устройств подачи полиэтиленовых рукавов многоразового и одноразового использования при заряжании скважин // Вісник НТУУ “КПІ”. Серія “Гірництво”: Зб. наук. праць. – Київ: НТУУ “КПІ” – 2002. – Вип. 7. – С. 39–44. 21. Прокопенко В.С. Зв’язана задача вибуху свердловинного заряду всередині водної оболонки у гірському масиві // Вісник ЖІТІ. Технічні науки. – 2002. – № 22. – С. 168–172. 22. Вплив повітряного радіального зазору у свердловині із зарядом на параметри імпульсу вибуху /В.Д. Воробйов, О.М. Масюкевич, В.С. Прокопенко, І.В. Косьмін // Проблеми охорони праці в Україні: Зб. наук. праць. – К.: ННДІОП. – 2002. – Вип. 5. – С. 48–53. 23. Рекомендации по снижению энергоемкости буровзрывных работ на карье-рах / В.Д. Воробьев, А.И. Крючков, В.С. Прокопенко, П.И. Толкач, А.А. Фролов. – Киев: НТУУ “КПИ”, 1996. – Ч. 4. – 66 с. 24. Развитие технологии изготовления ВВ на местах потребления и технологических средств заряжания в рукава при освоении энергии взрыва / В.С. Прокопенко, И.В. Тимошин, А.В. Зыков, А.Е. Буданов // Сборник докл. На ІІІ Междунар. конф. по буровзрывным работам. – М.: ЦНИИЭИ. – 1997. – С. 32–43. 25. Использование гидроизолирующих оболочек зарядов ВВ при разрушении обводненных пород / А.А. Вовк, В.Д. Воробьев, В.И. Плужник, В.С. Прокопенко, И.В. Косьмин // Geotechnika 98.VIII Mitdzynarodowe Simpotium. – Gliwice-Ustreъ: Politechnika Slaska Wydzial Gуrnictwa i Geologii. – 1998. – S. 207–222. 26. Пат. 2152586 России, МПК F42D 1/02, 3/04. Заряд взрывчатого вещества (варианты) / В.С. Прокопенко (Украина), И.В. Тимошин, В.И. Тимошин, С.А. Поздняков (Россия) – № 99106002; Заявл. 25.03.1999; Опубл. 10.07. 2000, Бюл. № 9. – 15 с. 27. Пат. 45074 А України, МПК С06В 31/28. Спосіб формування водонаповнюваної вибухової речовини і заряду водонаповненої вибухової речовини, водонаповнена вибухова речовина / В.С. Прокопенко, А.В. Прокопенко, І.В. Косьмін, І.І. Туручко (Україна). – № 2001042851; Заявл. 25.04.2001; Опубл. 15.03.2002, Бюл. № 3. – 15 с. 28. Пат. 30717 України, МПК F42D 1/08. Пристрій для заповнення низхідних свердловин речовиною в рукав / А.Н. Кірєнков, В.І. Тімошин, В.Д. Павлічук, І.В. Тімошин, А.Є. Буданов (Росія), В.С. Прокопенко (Україна). – № 98042057; Заявл. 28.04.98; Опубл. 15.12.2001, Бюл. № 6. – 7 с. 29. Пат. 44305 України, МПК F42D 1/08. Спосіб розміщення речовини у рукаві у низхідній свердловині / В.С. Прокопенко, А.В. Прокопенко (Україна). – № 97104851; Заявл. 02.10.97; Опубл.15.02.2002, Бюл.№ 2. – 12 с. 30. Пат. 37064 А України, МПК С06В 21/00. Спосіб формування пороховмісного свердловинного заряду / В.С. Прокопенко, І.В. Косьмін, І.І. Туручко (Україна). – № 2000031507; Заявл. 16.03.2000; Опубл. 16.04.2001; Бюл. № 3. – 3 с. 31. Пат. 42101 України, МПК F42D 1/08. Спосіб розміщення речовини в рукаві в низхідній свердловині / В.С. Прокопенко, А.В. Прокопенко (Україна). – № 98095003; Заявл. 24.09.98; Опубл. 15.10.2001, Бюл. № 9. – 5 с. 32. Пат. 24117 України, МПК F42D 3/00. Набій для обводнених свердловин / В.С. Прокопенко (Україна). – № 1630440; Заявл. 8.06.88; Опубл. 31.08.98, Бюл. № 4. – 4 с. 33. Пат. 23031 України, МПК F42 В 3/00. Спосіб заповнення низхідних свердловин речовиною в рукав і пристрій для його здійснення / В.С. Прокопенко, А.В. Прокопенко (Україна). – № 95125561; Заявл. 04.12.95; Опубл. 30.06.98; Бюл. № 3. – 13 с. 34. Пат. 36283 А України, МПК F42 В 3/00. Спосіб вибухового дроблення скельних гірських порід (його варіанти) / В.С. Прокопенко, А.В. Прокопенко (Україна). – № 99116455. – Заявл. 29.11.1999; Опубл. 16.04.2001; Бюл. № 3. – 3 с. 35. Пат. 2104473 России, МКИ F42 D 1/08. Способ заполнения нисходящих скважин веществом в рукав и устройство для его осуществления / В.С. Прокопенко, А.В. Прокопенко (Україна). – № 96123451; Заявл.18.12.96; Опубл. 10.02.98, Бюл. № 4. – 14 с. 36. Пат. 2111450 России, МКИ F42D 1/08. Устройство для заполнения нисходящих скважин веществом в рукав / В.С. Прокопенко (Украина), В.И. Тимошин, В.Д. Павличук, И.В. Тимошин, А.Е. Буданов (Россия); № 97113130; Заявл.13.08.97; Опубл. 20.05.98, Бюл. № 4. – 11 с. 37. Пат. 2132040 России, МКИ F42D 1/08. Способ размещения вещества в рукаве в нисходящей скважине / В.С. Прокопенко, А.В. Прокопенко (Украина). – № 9718373; Заявл. 14.11.97; Опубл. 20.06.99; Бюл. № 17. – 20 с. 38. Пат. 1630440 России, F42D 3/00. Заряд для обводненных скважин / В.С. Прокопенко (Украина). – № 4436809; Заявл. 08.06.1988; Действует с 15.03.95. – 4 с. 39. Пат. 1433112 России, МКИ Е21С 37/00. Устройство для укладки пленоч-ного рукава в пакет / В.С. Прокопенко, Г.С. Бутенко, И.В. Павловская (Украина), В.Я. Закиев (Россия). – № 4110462; Заявл. 16.06.86; Действует с 26.03.96. – 3 с. 40. Пат. 24116 України, МПК F42D 1/06. Спосіб підривання свердловинного набою / В.С.Прокопенко, А.В. Прокопенко. – № 4278061; Заявл.15.05.87; Опубл. 31.08.98, Бюл.№ 4. – 4 с. 41. Пат. 37881 А України, МПК F42D 1/00. Спосіб підвищення водостійкості сипкої вибухової речовини / В.С. Прокопенко, А.В. Прокопенко (Україна). – № 2000042429; Заявл. 27.04.2000; Опубл. 15.05.2001, Бюл. № 4. – 4 с. 42. Пат. 39913 України, МПК F42D 3/00. Спосіб формування свердловинного заряду і вибухова речовина для його здійснення / Г.К. Биков, Д.Г. Биков, І.В. Косьмін, М.Ф. Кучма, К.В. Лотоус, В.С. Прокопенко, А.В. Прокопенко, І.І. Туручко (Україна). – № 99074112. – Заявл. 16.07.1999; Опубл. 16.04.2001, Бюл. № 6. – 4 с. 43. Пат. 35947 А України, МПК F42D 3/087. Спосіб висаджування тріщинуватих та шаруватих порід і патронований заряд для його реалізації / Є.К. Биков, О.І. Макаров, В.С. Прокопенко, О.О. Фролов (Україна). – Заявл. 13.05.1999; Опубл. 16.04.2001, Бюл. № 3. – 2 с. 44. Пат. 24118 України, МПК F42D 3/04. Спосіб вибухового руйнування гірських порід / В.С. Прокопенко (Україна). – № 4752241; Заявл. 23.10.89; Опубл. 31.08.98, Бюл. № 4. – 5 с. | 