Пути развития устройств противовращения геоходов

24

В.В. Аксенов, Е.В. Резанова

УДК 622.002.5

В.В. Аксенов, Е.В. Резанова ПУТИ РАЗВИТИЯ УСТРОЙСТВ ПРОТИВОВРАЩЕНИЯ ГЕОХОДОВ

Вовлечение геосреды в процесс движения геоходов и использование приконтурного массива пород как опорного элемента для восприятия силовых нагрузок предполагает обязательное наличие устройств противовращения на стабилизирующей секции носителя геохода. Их основным функциональным назначением [1] является:

- предотвращение возможности проворота стабилизирующей секции носителя геохода;

- восприятие и перераспределение на окружающий массив горных пород нагрузок, возникающих при работе силового оборудования;

- формирование продольных каналов за контуром проводимой выработки.

При создании первых экспериментальных образцов геоходов, для упорядочения возможных технических решений А.Я. Ткаченко была разработана классификация устройств противовращения геоходов [2]. По источнику создания удерживающих сил все возможные такие устройства разделены им на три группы - реактивное воздействие окружающего массива, использование гравитационных или инерционных сил. Первая группа - традиционные средства удержания от проворота [2, 3], вторая и третья - рекомендованы при невозможности применения по разным причинам устройств противовращения первой группы.

Предложенная классификация, по мнению автора, показывает возможные пути создания устройств противовращения. Однако, она предусматривает развитие принципиальных и конструктивных решений только в направлении предотвращения возможности проворота стабилизирующей секции носителя геохода и восприятия нагрузок.

В классификации не отражены:

- необходимость формирования продольных каналов за контуром проводимой выработки и перераспределения нагрузок на массив горных пород;

- направление в развитии функциональных элементов устройств противовращения для уборки отделенной горной массы из продольных каналов;

- обеспечение возможности маневрирования геохода в геосреде по трассе проводимой выработки с помощью устройств противовращения.

Кроме того, в предложенной классификации

устройства противовращения, работающие на основе гравитационных и инерционных сил, не могут взаимодействовать с окружающим массивом пород, что противоречит их изначальному функциональному назначению.

Среди возможных путей создания конструктивных решений устройств противовращения геоходов можно выделить два варианта.

Пассивное устройство противовращения -функциональное устройство или функциональный элемент, назначением которого является только предотвращение проворота стабилизирующей секции носителя геохода. Пассивные устройства противовращения, примененные, например, в геоходе ЭЛАНГ-4, обладают рядом недостатков и не способны удовлетворять новым требованиям, предъявляемым к конструкции геохода [1].

Активное устройство противовращения -система функциональных элементов, выполняющих функции восприятия и перераспределения нагрузок на окружающий массив горных пород, формирования продольного канала за контуром выработки и уборки отделенной горной массы из продольных каналов. Отличительная черта активного устройства - наличие собственного исполнительного органа для формирования продольного канала за контуром выработки и конструктивных решений, позволяющих маневрировать геоходом в геосреде по трассе проводимой выработки.

Сама идея вовлечения геосреды в процесс движения геохода предполагает, по возможности, активную работу функциональных устройств, взаимодействующих с геосредой.

Исходя из функционального назначения, устройство противовращения необходимо рассматривать как систему, состоящую из как минимум трех функциональных элементов (рис.1).

1. Крыло, непосредственно воспринимающее и перераспределяющее на окружающий массив горных пород нагрузки от работы силового оборудования.

2. Исполнительный орган (ИО), формирующий каналы за контуром проводимой выработки.

3. Средства уборки и транспортирования отделенной горной массы из продольных каналов.

Крыло - это функциональный элемент уст-

крыло

Рис.1. Система функциональных элементов устройства противовращения геохода

Геотехнология

25

роиства противовращения, активно взаимодействующий с геосредой за контуром выработки и предназначенный для предотвращения проворота стабилизирующей секции геохода, восприятия и перераспределения на приконтурный массив нагрузок от работы силового оборудования и обеспечения возможности маневрирования геоходом в геосреде по трассе проводимой выработки.

Крыло должно удовлетворять требованиям:

— предотвращать возможность проворота стабилизирующей секции геохода;

— воспринимать нагрузку, возникающую при работе силового оборудования геохода;

— перераспределять нагрузку на окружающий массив горных пород;

— обеспечивать возможность изменения направления движения геохода по трассе выработки и возможность реверсирования;

— оказывать минимальное сопротивление движению геохода;

— иметь минимальные массово-габаритные характеристики;

— прочность элементов крепления крыла к стабилизирующей секции носителя геохода должна быть достаточной для восприятия действующих нагрузок;

— должна быть обеспечена возможность ремонта и замены элементов конструкции.

В свою очередь, исполнительный орган устройства противовращения должен:

— разрушать горную породу для формирования продольных каналов за контуром выработки;

— соответствовать ИО, разрабатывающему забой с учетом крепости разрушаемых пород;

— иметь возможность работы в совмещенном режиме с другими устройствами геохода;

— прочность элементов крепления ИО к стабилизирующей секции носителя геохода должна быть достаточной для восприятия действующих нагрузок;

— должна быть обеспечена возможность ремонта и замены ИО устройства противовращения;

— расположение ИО относительно контура выработки должно обеспечивать возможность установки несущих элементов постоянной крепи.

При наработке конструктивных решений

средств транспортирования и уборки должны быть решены вопросы:

— уборки отделенной горной массы из формируемых продольных каналов;

— погрузки отделенной горной массы в средство транспортирования;

— прочности элементов крепления средств транспортирования и уборки к стабилизирующей секции носителя геохода с учетом действующих нагрузок;

— возможности ремонта и замены средств транспортирования и уборки отделенной горной массы.

2

Рис.2. Принципиальная конструктивная схема устройства противовращения геохода

1 — стабилизирующая секция носителя геохода;

2 — крыло; 3 — ИО;4 — транспортирующий орган

Возможность изменения направления движения геохода по трассе выработки и возможность реверсирования на начальном этапе предполагается обеспечивать за счет конструктивных решений крыла. Позднее, после определения принципиальных решений по маневрированию геохода в геосреде и выделения в системе устройства противовращения функциональных элементов, отвечающих за данную технологическую операцию, к данным элементам будут выработаны требования.

Таким образом, создание активных устройств противовращения является более сложным, но единственно возможным путем развития устройств противовращения геохода с точки зрения выполнения ими своих функций.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Аксенов В.В, Резанова Е.В. Разработка требований к элементам противовращения геоходов // Вестник КузГТУ - 2007. - № 5-07. - С. 30-32.

2 Проектирование и расчет проходческих комплексов/Горбунов В.Ф., Аксенов В.В., Эллер А.Ф. и др.- Новосибирск: Наука,1987.

3 Клорикьян В.Х., Ходош В.В. Горно-проходческие щиты и комплексы. - М.: Недра, 1980. - 384 с.

Авторы статьи:

Аксенов Резанова

Владимир Валерьевич Елена Викторовна

- докт. техн. наук, ведущий научный - ст. преп. каф.прикладной

сотрудник ИУУ СО РАН механики