Технические решения механизированной крепи при ведении аварийно-спасательных работ геоходом Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 622.23.05

Технические решения механизированной крепи при ведении аварийно-спасательных работ геоходом

12В.Ю. Садовец, к.т.н., доцент, 1Е.В. Резанова, старший преподаватель,

1Д.А. Пашков, студент кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева, vsadovec@yandex. ru, elen-rezanova@yandex. ru, [email protected] 2Юргинский технологический институт Национального исследовательского Томского политехнического университета

В статье приводятся технические решения вариантов механизированной крепи при ведении аварийно-спасательных работ под землей новым классом горнопроходческой техники - геоходом. Представленные варианты механизированной крепи обладают простотой конструкции и монтажа. Ключевые слова: геоходная технология, геоход, аварийно-спасательные работы, техническое устройство, механизированная крепь.

Геоходная технология - процесс механизированного проведения горныхвыработок с формированием и использованием системы законтурных винтовыхи продольных каналов, в котором операции по разработке забоя, уборке горноймассы, креплению выработанного пространства, а также перемещению всей проходческой системы на забой осуществляются в совмещенном режиме [1, 2, 3, 4, 5].

Вовлечение приконтурного массива горных пород достигается введением дополнительной технологической операции - формирования системы законтурных каналов (рис. 1). Базовым элементом представленной технологии является геоход [6, 7].

Область применения геохода достаточно широка: проходка выработокразличного назначения, возведение подземных сооружений и много другое. Особо необходимо отметить возможность применения геохода и геоходной технологии при проведении аварийно-спасательных работ в завалах.

Такие работы характеризуются небольшой протяженностью, и сложными горно-геологическими условиями. Технические решения нового класса горно-проходческой техники - геохода, разработанные коллективом авторов [8, 9, 10], позволяют проводить работы проходческого цикла по завалам, в сложных горно-геологических условиях,

% 8.pdf - Adobe Reader

Файл Редактирование Просмотр Окно Cnpaai

В

i IJJHL. 1|. EÜJUKblM

т

1шенш.ч iipejuiiKitiHHun 1елнили

sygJJZ

являенл 1 еилщ

Инструменты ! Заполнить и подписать : Комментарии

■ Создать PDF ' Редактировать PDF

ГЕОВИНЧЕСТЕРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ (ГВТ)

Вспомогательное оборудовав«

РАЗРУШЕНИЕ ЗАБОЯ

ФОРМИРОВАНИЕ КАНАЛОВ ЗА КОНТУРОМ ВЫРАБОТКИ

ПОГРУЗКА ПОРОЛЫ

ВРЕМЕННОЕ КРЕПЛЕНИЕ ПРПЗАБОПНОП ЗОНЫ

ПЕРЕМЕЩЕНИЕ АППАРАТА НА ЗАБОЙ

СОЗДАНИЕ

УСИЛИЯ НА ИО

СОГЛАСОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ

СОГЛАСОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ

СОЗДАНИЕ УСИЛИЯ ТЯГИ. УДЕРЖАНИЕ В ПРОСТРАНСТВЕ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОДОЛЬНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ

ФОРМИРОВАНИЕ РЕБЕР ЖЕСТКОСТИ ЗА КОНТУРОМ ВЫРАБОТКИ

ФОРМИРОВАНИЕ РЕБЕР ЖЕСТКОСТИ 1А КОНТУРОМ ВЫРАБОТКИ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЖЕСТКОСТИ II УСТОЙЧИВОСТИ

монолита

СБОРНАЯ ЖЕЛЕЗОБЕТ ОННАЯ КРЕПЬ

НОВЫЕ КОНСТРУИ1

Ргс 1. Структура геовиэтестерной технологии провиевзи горных вьгрэооток

Область применения геохода достаточно широка: проходка выработок различного назначения, возведение подземных сооружений и много другое. Осо-

Кузбасский государственный технический университет имения Т.Ф. Горбачева

Adobe Acrobat Pro

Легко редактируйте те

т и изображения в докумен

' Отправить файлы Хранение файлов

R eg >i

Рис. 1. Структура геовинчестерной технологии проведения горных выработок

создаваяполость в подземном пространстве.

Основным сдерживающим фактором разработки комплексной технологии проведения аварийно-спасательных работ с применением геохода

"Щ 8.pdf - Adobe Reader

Файл Редактирование Просмотр Окно Справка х

В Открыть (§| ^ ф 0 ё> В |(* 4) 0Г I ■ + I 105% Ь.ЦН 0 | © Р | 0 Инструменты | Заполнить и подписать | Комментарии

Первый вариант технического решения состоит из: 1 - колец жесткости; 2 ■ щдроцшшндров раздвижки (рис.2).

Рис.2

Перед началом работ крепь находится в стоженном положение. При прохождение горноспасательной выработки крепь устанавливается в след за геоходом. Далее при дальнейшем продвижении забоя крепь начинается раздвигаться. Раздвижка начинается со стороны геохода на величину раздвижки гидродомкрата. По мере продвижения происходит полная раздвижка крепи. Затем устанавли-

Y М

Создать РЭР Редактировать РИР

Adobe Acrobat Pro t

Легко редактируйте текст и изображения в документах

Отправить файлы Хранение файлов

Рис. 2. Первый вариант технического решения механизированной крепи

является отсутствие технических и конструктивных решений механизированной крепи, способной быстро производитькреплениеобразовавшегосяпространства.

На основе проведенного анализа существующих вариантов механизированной крепи [11, 12, 13] и особенностей геоходной технологии [14, 15], нами были сформулированы требования к механизированной крепи при ведении аварийно-спасательных работ геоходом. Техническое решение по креплению аварийно-спасательных выработокдолжны отвечать следующим требованиям:

- устройство должно быть мобильным;

- должно быть компактным при транспортировке;

- трудовые затраты по возведению крепи должны быть минимальными;

процесс установки занимать много

были принципиальных механизированной

крепи не времени. разработаны технических крепи для

должен

Нами несколько решений

введения аварийно-спасательных работ,

отвечающих разработанным требованиям.

Первый вариант технического решения механизированной крепи (рис. 2) состоит из системы однотипных секций, передвигающихся в направлении подвигания забоя. Секция механизированной крепи - самостоятельная структурная единица, способная на ограниченной длине, равной ширине секции, поддерживать призабойное пространство аварийно-спасательного забоя в рабочем и безопасном состоянии. В качестве привода механизированной крепи применяется система объёмного гидропривода типа насос - группа гидроцилиндров, с использованием в качестве рабочей жидкости водо-масляной эмульсии. Насосная станция гидропривода представляет собой самостоятельный агрегат с резервуаром для рабочей жидкости, главными и подпиточными насосами, аппаратурой управления, контроля и очистки рабочей жидкости; располагается вне забоя.

Перед началом работ крепь находится в сложенном положение. При прохождении горноспасательной выработки крепь устанавливается в след за геоходом. Далее при дальнейшем продвижении забоя крепь начинается раздвигаться.

Раздвижка начинается со стороны геохода на величину раздвижки гидродомкрата. По мере продвижения происходит полная раздвижка крепи. Затем устанавливается новая механизированная крепь ввыработкуипроисходитсовместнаяработадвухсекций.

При совместной работе изначально происходит задвижка первой секции и раздвижка второй (новоустановленной). После полной раздвижки второй секции начинает вновь раздвигаться первая. Таким образом, происходит перемещение секций вслед за геоходом.

Следующая представленная конструкция механизированной крепи отличается от первой тем, что имеет закрытую оболочку 3 в сложенном положении (рис. 3). Принцип работы аналогичен.

Последняя конструкция механизированной крепи отличается от предыдущих тем, что имеет полностью закрытую оболочку, как в сложенном положении, так и раздвинутом (рис. 4). Принцип работы аналогичен принципу работы представленным выше техническим решениям механизированной крепи.

Представленные технические решения позволяют: возводить временнуюкрепь

кольцевого сечения на длину выработки от 0,5 до 6 м; крепить образовавшееся пространство непосредственно сразу за продвижением горнопроходческого оборудованием; не проводить предварительного крепления к поверхности выработки; возводить механизированную крепь вслед за продвижениемгеохода по трассе выработки.

Однако, у представленных технических решений механизированной крепи есть недостатки: ограничение по длине выработки (6 м сложная гидравлическая система управления.

Это обуславливает дальнейшую разработку технических устройств механизированной крепи

в •

□ I BjJ

Инструменты Заполнить и подписать

Комментарии

раздвижки в юр он ^новоусI ннов. хеннии). после полной раздвижки в юрой секции— начинает вновь раздвигаться первая. Таким образом происходит перемещение секций венед за геоходом.

Следующая представленная конструкция механизированной крепи отличается от первой тем. что имеет закрытую оболочку 3 в сложенном положении (рис.3). Принцип работы аналогичен.1

Рис.3

Последняя конструкция механизированной крепи отличается от предыдущих тем. что имеет полностью закрытую оболочку, как в сложенном положении, так и раздвинутом (рис.4). Принцип работы аналогичен с предыдущими.

т i м i с

"5: 8.pdf - Adobe Reader

Создать PDF ' Редактировать PDF

Adobe Acrobat Pi

3

Рис. 3. Второй вариант технического решения механизированной крепи

seas

Файл Редактирование Просмотр Окно Справка X

I Е) открыть | .ПЛУ « | © © I 105% Н, 1 |Б1 Ш l_g Ф I IZ1 Инструменты | Заполнить и подписать | Комментарии I

Последняя конструкция механизированной крепи отличается от предыдущих тем, что имеет полностью закрытую оболочку, как в сложенном положении, так и раздвинутом (рис.4). Принцип работы аналогичен с предыдущими.

Рис.4

Представленные технические решения позволяют: возводить временную крепь кольцевого сечения; не проводить предварительного крепления к поверхности выработки: возводить механизированную крепь вслед за продвежением геохода по трассе выработки.

Список литературы

1. Аксенов В.В.. Ефременков А.Б.. Садовец В.Ю., Тимофеев В.Ю., Беликов В.Ю.. Блашук М.Ю. Формирование требований к основным системам геохо-

' Редактировать PDF

Adobe Acrobat Pro

' Отправить файлы

Хранение файлов

С 3 в V ® I н I

Рис. 4. Третий вариант технического решения механизированной крепи

для ведения аварийно-спасательных работ геоходом.

Список литературы

1. Аксенов В.В., Ефременков

A.Б., Садовец В.Ю., Тимофеев В.Ю., Бегляков

B.Ю., Блащук М.Ю. Формирование требований к основным системам геохода / Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-техническийжурнал). 2009. Т.10. № 12. С. 107-118.

2. Садовец В.Ю., Аксенов В.В. Ножевые исполнительные органы ге-оходов: монография / В.Ю. Садовец, В.В. Аксенов // Издательство: LAPLAMBERT AcademicPublishingGmbH&Co. KG Heinrich-Böcking-Str. 6-8,66121 Saarbrücken, Germany.2011. - 141 с.

3. Аксенов В.В., Садовец В.Ю., Резанова Е.В. Синтез техническихрешений нового класса горнопроходческой техники // Известия вузов. Горный журнал / Екатеринбург, 2009.- № 8. С. 56-63.

4. Аксенов В.В., Садовец В.Ю., Буялич Г.Д., Бегляков В.Ю. Влияние уступа на НДС призабойной части горной выработки // Горный информационный аналитический бюллетень. Горное машиностроение / Москва, МГГУ, 2011. - ОВ № 2. С. 55-67.

5. Оценка необходимости создания крепевозводящего модуля геохода и его функциональных устройств / В.В. Аксенов, В.Ю. Садовец // Горное машиностроение. Отдельный выпуск ГИАБ (научно-техническогожурнала). - 2012. № S3. - 552 с. - Москва: издательство «Горная книга». С. 9-14.

6. Аксенов В.В., Садовец В.Ю., Бегляков В.Ю. Обоснования формы забоя выработки геохода // Сборник трудов Международной научно-практической конференции с элементами научной школы для молодыхученых «Инновационные технологии и экономика в машиностроении». 20-21 мая, 2010 г. / ЮТИ. - Томск: ИздательствоТомскогополитехническог оуниверситета, 2010. - С.492-496.

7. Sadovets V.Y., Beglyakov V.Y., Aksenov V.V. Development of mathmodel of geokhod bladed working body interaction with geo-environment // lOPConference Series: Materials Science and Engineering. 2015. Т. 91. С. 012085.

8. Аксенов В.В., Садовец В.Ю. Синтез технических решений ножевого исполнительного органа геохода//Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2006. - № 6. С. 33-37.

9. Садовец В.Ю., Пашков Д.А.

Сварка, родственные процессы и технологии

Последовательность операций возведения крепи в условиях геовичестерной технологии // В сборнике: Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири. Сибресурс 2014. Материалы XV международной научно-практической конференции. В.П. Тациенко (отв. редактор), В.А. Колмаков (зам. отв. редактора). 2014. - С. 63.

10. Аксенов В.В. Создание нового инструментария для формирования подземного пространства / Хорешок А.А., Ефременков А.Б., Казанцев А.А. Бегляков В.Ю., Вальтер А.В. // Горная техника. 2015. - № 1 (15). С. 24-26.

11. Аксенов В.В., Ефременков А.Б., Садовец В.Ю., Резанова Е.В. Создание инновационного инструментария для формирования подземного пространства // Вестник КузГТУ / Кемерово, 2010 - № 1. С. 42-46.

12. Аксенов В.В., Садовец В.Ю. Структурная матрица геоходов / «Служение делу». ГУ КузГТУ. - Кемерово; 2006. - С. 90-100.

13. Аксенов В.В., Ефременков А.Б.,

Садовец В.Ю., Резанова Е.В. Формирование структурного портрета геохода // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2010. -№ 01. С. 35-41.

14. Садовец В.Ю., Пашков Д.А. Последовательность операций возведения крепи в условиях геовичестерной технологии // В сборнике: Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири. Сибресурс. 2014. Материалы XV международной научно-практической конференции. В.П. Тациенко (отв. редактор), В.А. Колмаков (зам. отв. редактора). 2014. - С. 63.

15. Аксенов В.В., Казанцев А.А. Армирующая законтурная крепь горных выработок - новый подход к строительству подземных сооружений / Институт угля Сибирского отделения РАН: Отдельный выпуск Горного информационно-аналитического бюллетеня (научно-технического журнала) Mining Informational and analytical Bulletin (scientific and technical journal). - 2013. - № ОВ6. - С. 411-418. ISSN 0236-149.

УДК.621.791.

Поисковые исследования направлений повышения безопасности и живучести технических систем, эксплуатируемых в регионах Сибири

и Крайнего Севера

Сараев Ю.Н., д.т.н., профессор Институт физики прочности и материаловедения СО РАН.

мБ1п@1БртБ. (бо. ги

В работе рассматриваются вопросы обеспечения эксплуатационной надежности технических систем ответственного назначения, работающих в условиях низких климатических температур. Показано, что материалы, имеющие структурно неоднородные области, имеют более низкие эксплуатационные показатели чем у структурно однородных материалов. Установлено, что структурно неоднородность можно существенно снизить в случае применения в технологиях формирования неразъемных соединений методов адаптивной импульсно-дуговой сварки. Такой подход открывает новые возможности повышения эксплуатационных свойств крупногабаритных металлоконструкций, работающих в условиях низких климатических температур. Ключевые слова: сварка, наплавка, технические системы, живучесть, надежность, адаптивные технологии, структура, свойства, низкие климатические температуры.

рабочих нагрузок на металлоконструкции при низких температурах окружающего воздуха и существенно ограничивает их работоспособность. Известно, что изготовление хладостойких сварных соединений сталей с высокой прочностью сильно затруднено вследствие целого ряда специфических факторов. Это связано, прежде всего, с характером горения дуги при сварке в условиях низких температур окружающей среды, кинетикой протекания процессов кристаллизации металла шва, возникающих напряжений и сварочных деформаций в создаваемых металлоконструкциях. Практика эксплуатации машин и конструкций, работающих в условиях Сибири и Крайнего Севера в зимний период, показала, что производительность разных видов техники снижается до 1,5 раз по сравнению с летним периодом. Наработка на отказ падает в 2-3 раза, фактический

1. Актуальность

Все возрастающие в нашей стране и за рубежом требования к техногенной, природной и экологической безопасности в последние годы привели к выделению из общепринятых и решаемых проблем прочности, ресурса и безопасности новую проблему - живучести технических систем, как одну из главных в обеспечении стратегической безопасности и стабильности функционирования индустриальных объектов России [1, 2].

Анализ причин и характера разрушений металлоконструкций, эксплуатируемых в условиях низких температур, показал, что эти разрушения в основном происходят в зонах сварных соединений. Это неизбежно приводит к снижению допустимых