Схемы нагружения при моделировании процесса взаимодействия внешнего движителя геохода приконтурным массивом пород

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.

1. Бегляков 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.

2. Галлагер, Р. Метод конечных элементов. Основы / Р. Галлагер. – М.: Мир,1984. – 428 с.

3. Алямовский А.А. SolidWorks. Инженерный анализ методом конечных элементов. – М.: ДМК Пресс, 2004. – 432 с.: ил.

4. Александров А.В., Потапов В.Д., Державин Б.П. Сопротивление материалов. 7-е изд. − М.: Высшая школа, 2009. − 560 с.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. Скоренко Т. Ввинчиваясь в грязь // Популярная механика. – 2011. – № 5 (103). – С. 56-59.

9. Батрак Ю.А., Истомина С.В., Шестопал В.П. Определение гидродинамических нагрузок на винте в системе проектирования валопроводов ShaftDesigner.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.2005.06.006

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. 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.