gscienceMining Science and Technology (Russia)Горные науки и технологии2500-0632The National University of Science and Technology MISiIS (NUST MISIS)10.17073/2500-0632-2017-3-3-8gscience-77Research ArticleCONSTRUCTION OF MINING ENTERPRISES AND UNDERGROUND SPACE DEVELOPMENTСТРОИТЕЛЬСТВО ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ И ОСВОЕНИЕ ПОДЗЕМНОГО ПРОСТРАНСТВАLoad diagrams for modeling the process of interaction of external geokhod move with a around contur massive rocksСхемы нагружения при моделировании процесса взаимодействия внешнего движителя геохода приконтурным массивом породБегляковВ. Ю.BeglyakovV. Yu.

Юрга

V. Yu. Beglyakov – Dr. Sci. (Eng.), Associate Professor

Tomsk;

Yurga

begljakov@rambler.ruАксеновВ. В.AksenovV. V.

Кемерово

V. V. Aksenov – Dr. Sci. (Eng.), Professor

Kemerovo

КостинецИ. К.KostinetsI. K.

Белово

I. K. Kostinets – Principal

Kemerovo Region, Belovo (the urban-type settlement of Inskoy)

ХорешокА. А.KhoreshokA. A.

Кемерово

A. A. Khoreshok – Dr. Sci. (Eng.), Professor

Kemerovo

Национальный исследовательский Томский политехнический университет Юргинский технологический институтРоссияNational Research Tomsk Polytechnic University; Yurga Institute of TechnologyRussian FederationФедеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАНРоссияInstitute of Coal of the Siberian Branch of the RASRussian FederationФилиал Кузбасского государственного технического университета, имени Т.Ф. ГорбачеваРоссияBranch of Kuzbass State Technical University named after T.F. GorbachevRussian FederationКузбасский государственный технический университет имени Т.Ф.ГорбачеваРоссияT.F. Gorbachev Kuzbass State Technical UniversityRussian Federation20172802201803310Copyright © Beglyakov V.Y., Aksenov V.V., Kostinets I.K., Khoreshok A.A., 20182018Бегляков В.Ю., Аксенов В.В., Костинец И.К., Хорешок А.А.Beglyakov V.Y., Aksenov V.V., Kostinets I.K., Khoreshok A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://mst.misis.ru/jour/article/view/77

Among the reliable tunneling complexes, without which it is impossible to create conditions for such a high-performance process, as mining of mine workings are geokhods. Since the geometric parameters of the external engine and the screw channel vary, the  process of interaction of the geokhod systems with the geoenvironment and with each other requires mathematical modeling. Modeling allows presenting schemes of interaction with  various environments: loose (viscous-mobile) and strong. The  mobility of the geoenvironment provides interaction along the entire  supporting surface of the blade, so increasing the blade area leads to an increase in tractive effort. In strong rocks, the interaction occurs  along the supporting surface of the blade, and the free surface may  not touch the rock. Thus, in the interaction of the external propeller (HP) with the geoenvironment, the blade deforms; it is possible to  form a region of crushing of the rock, and taking into account the  elastic deformation in determining the geometric parameters of the  blade and the canal will minimize the process of forming the region  of crushing; when modeling the process of interaction of the VD with the medium, the load can be considered as uniformly distributed and equal to the ultimate strength of the rock for uniaxial compression.

К числу надежных проходческих комплексов, без которых невозможно создание условий для такого высокопроизводительного процесса, как проходка горных выработок, относятся геоходы. Поскольку геометрические параметры внешнего двигателя и винтового канала варьируются, процесс взаимодействия систем геохода с геосредой и между собой требует математического моделирования. Моделирование позволяет представить схемы взаимодействия с различными средами: сыпучими (вязко-подвижными) и крепкими. Подвижность геосреды обеспечивает взаимодействие по всей опорной поверхности лопасти, поэтому увеличение площади лопасти приводит к увеличению тягового усилия. При крепких породах взаимодействие происходит по опорной поверхности лопасти, а свободная поверхность может не соприкасаться с породой. Таким образом, при взаимодействии внешнего движителя (ВД) с геосредой происходит деформирование лопасти; возможно формирование области смятия породы, а учет упругой деформации при определении геометрических параметров лопасти и законтурного канала позволит минимизировать процесс формирования области смятия; при моделировании процесса взаимодействия ВД с геосредой нагрузку можно считать равномерно распределенной и равной пределу прочности породы на одноосное сжатие.

геоходвнешний движительматематическое моделированиепроцессы взаимодействияопорная поверхностьгеосредаGeokhodexternal propulsormathematical modelinginteracting processessupporting surfacegeoenvironmentReferencesБегляков В.Ю., Аксенов В.В. Поверхность забоя при проходке горной выработки геоходом: монография / В.Ю. Бегляков, В.В. Аксенов // Издательство: LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG Heinrich-Böcking-Str. 6-8, 66121 Saarbrücken, Germany. 2012. − 139 с.Begljakov V.Ju., Aksenov V.V. Poverh-nost' zaboja pri prohodke gornoj vyrabotki geohodom: monografija [A surface of the face during the mining of the mine by the geodatabase: a monograph]. V.Ju. Begljakov, V.V. Aksenov. LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG Heinrich-Böcking- Str. 6-8, 66121 Saarbrücken, Germany, 2012, 139 p.Галлагер, Р. Метод конечных элементов. Основы / Р. Галлагер. – М.: Мир,1984. – 428 с.Gallager R. Metod konechnyh jelementov. Osnovy. [Finite element method. Basics]. R. Gallager. Moscow, Mir, 1984, 428 p.Алямовский А.А. SolidWorks. Инженерный анализ методом конечных элементов. – М.: ДМК Пресс, 2004. – 432 с.: ил.Aljamovskij A.A. SolidWorks. Inzhenernyj analiz metodom konechnyh jelementov [Engineering analysis by the finite element method]. Moscow, DMK Press, 2004, 432 p.Александров А.В., Потапов В.Д., Державин Б.П. Сопротивление материалов. 7-е изд. − М.: Высшая школа, 2009. − 560 с.Aleksandrov A.V., Potapov V.D., Derzhavin B.P. Soprotivlenie materialov. [Strength of materials]. Moscow, Vysshaja shkola, 2009, 560 p.Моделирование напряженно-деформированного состояния породы, создаваемого воздействием на неё исполнительного органа горной машины / Аксенов В.В., Ефременков Д.Б., Бегляков В.Ю. // Горный информационный аналитический бюллетень. Перспективы развития горнотранспортных машин и оборудования / Москва, МГГУ, 2011 – ОВ №5. с.Modelirovanie naprjazhenno-deformirovannogo sostojanija porody, sozdavaemogo vozdejstviem na nejo ispolnitel'nogo organa gornoj mashiny [Modeling of the stress- strain state of the rock created by the action of the executive body of the mining machine on it] Aksenov V.V., Efremenkov D.B., Begljakov V.Ju. Mining Informational and Analytical Bulletin. Perspektivy razvitija gorno-transportnyh mashin i oborudovanija [Prospects for the development of mining transport vehicles and equipment]. Moscow, MSMU, 2011, OV no. 5.Штумпф Г.Г., Рыжков Ю.А., Шалманов В.А., Петров А.И. Ш 48 Физико-технические свойства горных пород и углей Кузнецкого бассейна: Справочник. – М.: Недра, 1994 – 447 с.: ил.Shtumpf G.G., Ryzhkov Ju.A., Shalmanov V.A., Petrov A.I. Sh 48 Fizikotehnicheskie svojstva gornyh porod i uglej Kuzneckogo bassejna: Spravochnik [Physicotechnical properties of rocks and coals of the Kuznetsk basin: Reference book.]. Moscow, Nedra, 1994, 447 p., ill.Аксенов В.В., Бегляков В.Ю., Казанцев А.А., Костинец И.К., Коперчук А.В. Классификация геометрических параметров внешнего движителя геохода // Горное оборудование и электромеханика. – 2016. – № 8 (126). – С. 33-39.Aksenov V.V., Begljakov V.Ju., Kazancev A.A., Kostinec I.K., Koperchuk A.V. Klassifikacija geometricheskih parametrov vneshnego dvizhitelja geohoda [Classification of geometric parameters of an external propeller of geokhod]. Gornoe oborudovanie i jelektromehanika, 2016, no. 8(126), pp. 33-39.Скоренко Т. Ввинчиваясь в грязь // Популярная механика. – 2011. – № 5 (103). – С. 56-59.Skorenko T. Vvinchivajas' v grjaz' [Screwing in the dirt].Populjarnaja mehanika, 2011, no. 5(103), pp. 56-59.Батрак Ю.А., Истомина С.В., Шестопал В.П. Определение гидродинамических нагрузок на винте в системе проектирования валопроводов ShaftDesigner.Batrak Ju.A., Istomina S.V., Shestopal V.P. Opredelenie gidrodinamicheskih nagruzok na vinte v sisteme proektirovanija valoprovodov ShaftDesigner [Determination of hydrodynamic loads on the screw in the ShaftDesigner shafting system].Broere W., Faassen T.F., Arends G., van Tol A.F. Modelling the boring of curves in (very) soft soils during microtunnelling. Tunnelling and Underground Space Technology, 2007, 22(5-6), pp. 600-609. DOI: 10.1016/j.tust.2007.06.002.Broere W., Faassen T.F., Arends G., van Tol A.F. Modelling the boring of curves in (very) soft soils during microtunnelling. Tunnelling and Underground Space Technology, 2007, 22 (5-6), pp. 600-609. DOI: 10.1016/j.tust.2007.06.002.Deng K., Wang H. Analysis of the carrying capacity of the propelling mechanism of tunneling machines. Journal of Mechanical Science and Technology, 2015, 29 (8), pp. 3343-3349. DOI: 10.1007/s12206-015-0731-8.Deng K., Wang H. Analysis of the carrying capacity of the propelling mechanism of tunneling machines. Journal of Mechanical Science and Technology, 2015, 29 (8), pp. 3343-3349. DOI: 10.1007/s12206-015-0731-8.Festa D., Broere W., Bosch J.W. Kinematic behaviour of a Tunnel Boring Machine in soft soil: Theory and observations. Tunnelling and Underground Space Technology, 2015, 49, pp. 208-217. DOI: 10.1016/j.tust.2015.03.007.Festa D., Broere W., Bosch J.W. Kinematic behaviour of a Tunnel Boring Machine in soft soil: Theory and observations. Tunnelling and Underground Space Technology, 2015, 49, pp. 208-217. DOI: 10.1016/j.tust.2015.03.007.Kasper T., Meschke G. On the influence of face pressure, grouting pressure and TBM design in soft ground tunnelling. Tunnelling and Underground Space Technology, 2006, 21 (2), pp. 160-171. DOI: 10.1016/j.tust.2005.06.006Kasper T., Meschke G. On the influence of face pressure, grouting pressure and TBM design in soft ground tunnelling. Tunnelling and Underground Space Technology, 2006, 21 (2), pp. 160-171. DOI: 10.1016/j.tust.2005.06.006.Koyama Y. Present status and technology of shield tunneling method in Japan. Tunnelling and Underground Space Technology, 2003, 18(2-3), pp. 145-159. DOI: 10.1016/S0886-7798(03)00040-3.Koyama Y. Present status and technology of shield tunneling method in Japan. Tunnelling and Underground Space Technology, 2003, 18 (2-3), pp. 145-159. DOI: 10.1016/S0886-7798(03)00040-3.Nagel F. Numerical Modelling of Partially Saturated Soil and Simulation of shieldsupported Tunnel Advance, Ph. Numerical Modelling of Partially Saturated Soil and Simulation of Shield Supported Tunnel Advance, 2009.Nagel F. Numerical Modelling of Partially Saturated Soil and Simulation of shield-supported Tunnel Advance, Ph. Numerical Modelling of Partially Saturated Soil and Simulation of Shield Supported Tunnel Advance, 2009.Peila D., Oggeri C., Borio L. Using the slump test to assess the behavior of conditioned soil for EPB tunneling. Environmental and Engineering Geoscience, 2009, 15(3), pp. 167-174. DOI: 10.2113/gseegeosci.15.3.167.Peila D., Oggeri C., Borio L. Using the slump test to assess the behavior of conditioned soil for EPB tunneling. Environmental and Engineering Geoscience, 2009, 15 (3), pp. 167-174. DOI: 10.2113/gseegeosci.15.3.167.Shi H., Gong G., Yang H., Mei X. Compliance of hydraulic system and its applications in thrust system design of shield tunneling machine. Science China Technological Sciences, 2013, 56 (9), pp. 2124-2131. DOI: 10.1007/s11431-013-5248-8.Shi H., Gong G., Yang H., Mei X. Compliance of hydraulic system and its applications in thrust system design of shield tunneling machine. Science China Technological Sciences, 2013, 56 (9), pp. 2124-2131. DOI: 10.1007/s11431-013-5248-8.Tang X., Deng K., Wang L., Chen X. Research on natural frequency characteristics of thrust system for EPB machines. Automation in Construction, 2012, 22, pp. 491-497. DOI: 10.1016/j.autcon.2011.11.008.Tang X., Deng K., Wang L., Chen X. Research on natural frequency characteristics of thrust system for EPB machines. Automation in Construction, 2012, 22, pp. 491-497. DOI: 10.1016/j.autcon.2011.11.008Wang L., Gong G., Shi H., Yang H. Modeling and analysis of thrust force for EPB shield tunneling machine. Automation in Construction, 2012, 27, pp. 138-146. DOI: 10.1016/j.autcon.2012.02.004.Wang L., Gong G., Shi H., Yang H. Modeling and analysis of thrust force for EPB shield tunneling machine. Automation in Construction, 2012, 27, pp. 138-146. DOI: 10.1016/j.autcon.2012.02.004.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.