Геомеханічні передумови створення підземних об’єктів критичної інфраструктури на основі досвіду експлуатації глибоких шахт
DOI:
https://doi.org/10.33271/crpnmu/86.275Ключові слова:
критична інфраструктура, вугільна шахта, підземний простір, геомеханіка, напружено-деформований стан, слабкі ґрунти, геомеханічна подібність, стійкість підземних спорудАнотація
Мета. Обґрунтувати можливість використання встановлених закономірностей шахтної геомеханіки як наукової бази для оцінювання стійкості перспективних підземних і заглиблених об’єктів критичної інфраструктури.
Методика. Дослідження поєднує аналіз нормативно-правових положень щодо захисту критичної інфраструктури, узагальнення теоретичних і натурних досліджень геомеханічних процесів навколо глибоких шахтних виробок та безрозмірний аналіз. Для зіставлення підземних об’єктів різного призначення, масштабу і глибини використано природний напружений стан, міцнісні й деформаційні властивості геоматеріалу, переміщення контуру, відносну глибину, нерівнокомпонентність напружень, водонасичення та жорсткість несучої конструкції.
Результати. Сформовано систему безрозмірних критеріїв часткової геомеханічної подібності глибоких шахтних виробок і неглибоких підземних споруд. Розрахунковим прикладом встановлено, що об’єкти з істотно різними абсолютними напруженнями та властивостями геоматеріалу можуть мати близький ступінь мобілізації міцності σ₀/Sₘ і відносну деформативність σ₀/Eₘ. Водночас близькість цих критеріїв не забезпечує повної геомеханічної подібності: зі зменшенням H/R зростає визначальна роль вільної поверхні, тому механізм деформування неглибокої споруди відрізняється від глибокої виробки.
Наукова новизна. Встановлено залежність умов часткової геомеханічної подібності від сукупності безрозмірних параметрів, що характеризують мобілізацію міцності, деформативність, відносну глибину, нерівнокомпонентність поля напружень, водонасичення та відносну жорсткість несучої конструкції. Встановлено закономірність, за якою зближення критеріїв σ₀/Sₘ і σ₀/Eₘ для глибокої виробки та неглибокої споруди характеризує подібність за мобілізацією міцності й деформативністю, тоді як істотна відмінність H/R обмежує таке перенесення через зростання впливу вільної поверхні.
Практична значимість. Система критеріїв дає змогу визначати, які результати натурних спостережень і верифікованих моделей гірничої геомеханіки можуть бути використані як вихідна база для постановки задач стійкості нових підземних об’єктів. Підхід не замінює інженерні вишукування, чисельне моделювання та нормативний розрахунок конкретної споруди.
Посилання
1. Про критичну інфраструктуру: Закон України від 16.11.2021 № 1882-IX. База даних «Зако-нодавство України». Верховна Рада України. https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/1882-20
2. Деякі питання об’єктів критичної інфраструктури: Постанова Кабінету Міністрів України від 09.10.2020 № 1109 (чинна редакція). База даних «Законодавство України». Верховна Рада України. https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/1109-2020-%D0%BF .
3. Про реалізацію експериментального проекту щодо будівництва, ремонту та інших інженер-но-технічних заходів із захисту об’єктів критичної інфраструктури паливно-енергетичного сектору критичної інфраструктури: Постанова Кабінету Міністрів України від 27.12.2022 № 1482. https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/1482-2022-%D0%BF .
4. Державне агентство відновлення та розвитку інфраструктури України. Звіт Агентства відновлення за ключовими напрямками. 12.06.2024. https://restoration.gov.ua/blog/zvit-agentstva-vidnovlennya-za-klyuchovymy-napryamkamy/ .
5. ДТЕК Енерго. ДТЕК Енерго у 2025 році спрямував 16 млрд грн на підтримку теплової ге-нерації та вуглевидобутку в опалювальний сезон 2025/2026. 25.02.2026. Офіційний сайт ДТЕК Енерго. https://energo.dtek.com/media-center/press/dtek-energo-u-2025-rotsi-spryamuvav-16-mlrd-grn-na-pidtrimku-teplovoi-generatsii-ta-vuglevidobutku-v-opalyuvalniy-sezon-2025202/ .
6. ДТЕК Енерго. ДТЕК Енерго сплатив 10,6 млрд грн податків за перше півріччя 2026 року. 05.08.2026. Офіційний сайт ДТЕК Енерго (дані про 7,2 млрд грн інвестицій у першому півріччі 2026 р. https://energo.dtek.com/media-center/press/dtek-energo-splativ-106-mlrd-grn-podatkiv-za-pershe-pivrichchya-2026-roku/
7. DTEK. DTEK security guard killed, five injured in russian strike on mine. 04.07.2026. Official DTEK website https://dtek.com/en/media-center/news/dtek-security-guard-killed-five-injured-in-russian-strike-on-mine/ .
8. DTEK. DTEK declares Day of Mourning after russian drone attack on miners’ bus kills 12 and injures 16. 02.02.2026. Official DTEK website https://dtek.com/en/media-center/news/dtek-declares-day-of-mourning-after-russian-drone-attack-on-miners-bus-kills-12-and-injures-/ .
9. Шашенко, О.М., Солодянкін, О.В., & Мартовицький, А.В. (2012). Управління стійкістю протяжних виробок глибоких шахт: монографія. Дніпропетровськ: ЛізуновПрес.
10. Шашенко, О.М., Солодянкін, О.В., & Смирнов, А.В. (2015). Здимання порід підошви ви-робок вугільних шахт: монографія. Дніпропетровськ: ЛізуновПрес.
11. Carranza-Torres, C., & Fairhurst, C. (2000). Application of the convergence-confinement method of tunnel design to rock masses that satisfy the Hoek-Brown failure criterion. Tunnelling and Underground Space Technology. Vol. 15, No. 2. P. 187–213. https://doi.org/10.1016/S0886-7798(00)00046-8
12. Su, Y., Su, Y., Zhao, M., & Vlachopoulos, N. (2021). Tunnel stability analysis in weak rocks using the convergence confinement method Rock Mechanics and Rock Engineering.Vol. 54. P. 559–582. https://doi.org/10.1007/s00603-020-02304-y .
13. Oke J., Vlachopoulos N., Diederichs M. (2018). Improvement to the convergence-confinement method: inclusion of support installation proximity and stiffness. Rock Mechanics and Rock Engineering. Vol. 51. P. 1495–1519. https://doi.org/10.1007/s00603-018-1418-0 .
14. Terron-Almenara J., Panthi K.K. (2025). Analysis of plastic deformations for tunnel support design in weak rock masses. Rock Mechanics and Rock Engineering. https://doi.org/10.1007/s00603-025-04545-1 .
15. Terron-Almenara J., Holter K.G., Høien A.H. (2023). A hybrid methodology of rock support design for poor ground conditions in hard rock tunnelling. Rock Mechanics and Rock Engineering. Vol. 56. P. 4061–4088. https://doi.org/10.1007/s00603-023-03273-8 .
16. Terron-Almenara J. et al. (2025). Design of rock support in hard rock tunnelling subject to low overburden: a study based on the Hestnes railway tunnel. Rock Mechanics and Rock Engineering. Vol. 58, P. 11553–11578 https://doi.org/10.1007/s00603-024-04126-8 .
17. ДБН В.2.2-5:2023. Захисні споруди цивільного захисту. [Чинна редакція]. Єдина державна електронна система у сфері будівництва. https://e-construction.gov.ua/laws_detail/3225773063500990463
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
All articles are published under the Creative Commons Attribution License (CC BY 4.0), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Authors retain copyright and grant the journal right of first publication.
Authors are permitted and encouraged to deposit the final published version of their article, or the Author's Accepted Manuscript (AAM), in institutional or subject-specific open-access repositories (including the university's own institutional repository, CORE, Zenodo, or Figshare), ensuring maximum visibility, accessibility, and impact of the publication.
