Материалы конференции “Перспективы освоения подземного пространства” 20 М., Недра, 1983.– 264с. 2. Медяник В.Ю. Обоснование параметров способа охраны подготовительных вырабо- ток при комбинированной системе разработки пологих пластов на больших глубинах: Дис. … канд. техн. наук. – Д.: НГУ, 2005. – 193 с. 3. Рыжков А.В. Никулин Л.А. “Решение бигармонического уравнения методом Зейде- ля”. Воронеж, 1997 4. Сачков В.Н. Введение в комбинаторные методы дискретной математики.- Наука; 2004. -385 с: ил 5. Колесников Г. Н., Раковская М. И. Об одном варианте метода дискретных элементов. -сб.: Материалы XV Международной конференции по вычислительной механике и совре- менным прикладным программным системам (ВМСППС-2007). М.: Вузовская книга, 2007. 6. А.П. Господариков Л.А.Беспалов применение метода граничных элементов при рас- чете параметров напряженно-деформированного состояния массива горных пород в окрест- ности выработок различного очертания. Записки Горного института; Стр. 217-220; С.- Петербург, 2009. 7. Оден Дж. Конечные элементы в нелинейной механике сплошных сред: Пер. с англ. — М.: Мир, 1976. 8. ANSYS - Simulation Driven Product Development.: www.ansys.com 9. 3D CAD Design Software SolidWorks.: www.solidworks.com 10. PLAXIS Программный комплекс конечно-элементных расчетов геотехнических объ- ектов.: www.plaxis.ru 11. И.Ивахов. Plaxis- геотехнические расчеты / CADmaster, 2002, №1.- С.58-60. 12. Касьян Н.Н., Сахно И.Г., Негрей С.Г. Моделирование структурно-неоднородных мас- сивов горных пород с применением метода конечных элементов / Науковий вісник Націо- нального гірничого університету.– Дніпропетровськ.– №7.– 2008.– С. 49-52. 13. Касьян Н.Н., Негрей С.Г., Александров С.Н., Мокриенко В.Н., Курдюмов Д.Н. Обос- нование возможности применения метода конечных элементов при расчете напряженно- деформированного состояния дискретизированных пород / Вісті Донецького гірничого ін- ституту. Донецк, 2010, №2, С. 138-144. УДК 622.14 Борщевский С.В., д.т.н., проф., Прокопенко Е.В., ст.преп., Литвинова Д.С., студ., ДонНТУ, г. Донецк, Украина СОЗДАНИЕ ХРОНОЛИТОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПОРОДНОГО ОТВАЛА Породными отвалами в Украине нарушено 15967 га плодородной земли. Вокруг по- родных отвалов образуются зоны с повышенной концентрацией ингредиентов в почвенном слое, которые обуславливают токсичное загрязнение земли. Интенсивные процессы техно- генного минералообразования, проходящие повсеместно на горящих отвалах угольных шахт, также оказывают отрицательное влияние на окружающую среду региона. В связи с этим возникает необходимость установления границ экологических зон, ис- точников определения этих зон, оценки степени их токсичности изменятся в определенный период времени. Инструментальная оценка таких исследований весьма трудоемка, так как требует большого количества проб для проведения химического и биологического анализов. Кроме того, такой подход не приемлем для действующих отвалов. Указанные обстоятельства обу- http://www.ansys.com/ http://www.solidworks.com/ http://www.plaxis.ru/ С.В. Борщевский, Е.В. Прокопенко, Д.С. Литвинова 21 словили необходимость аналитического решения задачи путем построения математической модели [1]. Механизм данной модели основан на маркшейдерско-геологической документации горного предприятия. Для составления математической модели необходимо выяснить источник возникнове- ния опасных очагов. На рисунке 1 представлена схема, показывающая порядок проведения анализа породы по разрабатываемым пластам на основе планирования горных работ, ис- пользуя маркшейдерско-геологическую документацию. По данной схеме можно проследить этапы возникновения опасных очагов на каждом ярусе формирования породного отвала. На каждой шахте отрабатываются угольные пласты. Используя геологическую струк- туру пластов, можно составить классификацию вмещающих пород, входящих в пласт. Зная горно-геологический прогноз отработки данного пласта и характеристику данного пласта, можно составить рекомендации по дальнейшей отработки данного пласта и отсыпке пород, входящих в пласт, с учетом опасности по воспламенению, по водостойкости и другим хими- ческим свойствам. В графиках ввода-вывода подготовительных выработок дается перечень выработок, из которых производилась отсыпка породы на отвал: квершлагов, уклонов, транспортных штреков, выработок, идущих за лавой. На рис. 2 и рис. 3 показаны порядок работы выработок во времени по пластам в пре- делах одной шахты соответственно за 2008 и 2009 годы. Рис. 1. Порядок анализа породы по разрабатываемым пластам Разрабатываемые пласты Геологическая структура пластов Анализ графиков ввода-вывода проходческих забоев Анализ химического состава пород, составляющих подготовительные выработки Рекомендации по управлению химическим воздействием пород на формирование последующего яруса ПОРОДНЫЙ ОТВАЛ ШАХТА Материалы конференции “Перспективы освоения подземного пространства” 22 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000 я н в а р ь ф ев р ал ь м а р т а п р ел ь м а й и ю н ь и ю л ь а в гу ст с ен тя б р ь о кт я б р ь н о я б р ь д е ка б р ь Рис. 2. График работы выработок за 2008 год по разрабатываемым пластам 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 я н в а р ь ф ев р а л ь м а р т а п р ел ь м а й и ю н ь и ю л ь а в гу ст се н т я б р ь о к т я б р ь н о я б р ь д ек а б р ь Рис. 3. График работы выработок за 2009 год по разрабатываемым пластам Используя данные графики, можно проследить порядок отсыпки пород на отвал в за- висимости от работы той или иной выработки. Зная наименование выработки и пласт, где расположена выработка, можно определить химический состав элементов, входящих в пласт. В таблице 1 приведены характеристики элементов по пластам на примере одной из шахт Донбасса. По данным таблицы можно определить максимальное и минимальное содержание то- го или иного компонента в пределах нескольких пластов. На основе математических иссле- дований, а также химических свойств максимальных компонентов, можно проанализировать какие химические процессы будут происходить при взаимодействии данного компонента с другими компонентами, содержание которых в пласте значительно меньше. На рисунке 4 показаны диаграммы, характеризующие содержание различных компо- нентов на отрабатываемых пластах. Числовые характеристики этих компонентов приведены в таблице 1. С.В. Борщевский, Е.В. Прокопенко, Д.С. Литвинова 23 Таким образом, используя химический и биохимический состав компонентов, входя- щих в пласт, можно определить вид химической реакции при взаимодействии различных компонентов. По анализу этих реакций можно разработать методику определения очагов го- рения, составить прогноз о выявлении новых опасных очагов при новой отсыпке пород на породный отвал. Все вышесказанное является актуальной темой, так как породные отвалы обеспечи- вают поступление в атмосферу, почву, воды вредных токсичных веществ, которые оказыва- ют отрицательное влияние на окружающую среду [2]. Рис. 4. Диаграммы содержания компонентов по пластам При ярусной схеме формирования отвала концентрация литологических разностей в ярусах определяется хронологией проведения горных выработок, что зафиксировано на маркшейдерских планах. Это позволяет отказаться от унитарного представления о составе пород отвала и создать его хронолитологическую модель. Поэтому, важность исследования литологического состава пород, которые попадают на отвал, является одной из важнейших задач по обеспечению экологической охраны окру- жающей среды и здоровья людей. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Разработка динамической модели породных отвалов угольных шахт/ Прокопенко Е.В., Борщевский С.В.//Наукові праці УкрНДМІ НАН України. Випуск 6 /Під заг.ред. А.В.Анциферова.-Донецьк, УкрНДМІ НАН України, 2010.-14с. 2. Проскурня Ю.А., Бредихина Н.П. Породные отвалы Донецка и их влияние на эколо- гическую ситуацию./ V міжнародна наукова конференція аспірантів і студентів ’’Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів ( Збірка до- повідей).-Донецк, 2002.-70с.