Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
ПРОГРАММИРОВАНИЕ, УПРАВЛЕНИЕ И ЦИФРОВЫЕ МОДЕЛИ ЗАБОЕВ ГАЗОУГОЛЬНЫХ ШАХТ
Жетесова Г. С., Бейсембаев К. М., Нокина Ж. Н., Телиман И. В.,
2.1. Схемы шагания и андроиды
Поворотные самодвижущиеся конвейера вносят новые улучшающие моменты в отработку сложнозалегаюших минералов. Повышают эффективность механизированных крепей способных к маневрированию в трехмерном пространстве и окрывают возможности реализации их конструктивных схем к схемам андроидов. Близки к этому, прежде всего, крепи типа М-130, М-97, давно производившиеся в СССР, на основе гидростоек с тарельчатыми опорами, которые могут наклоняться в 3 плоскостях относительно верхняка и обеспечивать «шагание» секций. На рис. 2.1, 2.2 изображен характерный вид крепи М130. Легко представить себе, что при наличии электрогидрораспределителей на 24 позиции, эта система могла быть превращена в горный робот с индивидуально программно управляемой работой гидропор, что позволило бы секции занимать эффективную, исходя из геомеханики, позицию в лаве, взбираться вверх или вниз для преодоления нарушений. На рис. 2.1 изображен её улучшенный аналог с обратно расположенным лемнискатным механизмом заднего ограждения. Это упростит работу в условиях заштыбовки почвы породой, повысит мобильность секции при передвижении в условиях сложной гипсометрии пласта и разрывных нарушений [33, 41–43]. Изучение конструктивных схем механизированных крепей, а также особенностей их применения показало, что конструктивно различают в основном 3 схемы:
– секции с рычажными четырехзвенниками щитового типа для диапазона мощностей от 1,2–5 м, в основе которых лемнискатный механизм выравнивания движения козырька параллельно забою, при подъеме и опускании секции;
– секции шагающего типа с гидростойками имеющими отдельные опоры, верхняки которых соединены в сплошное перекрытие шпунтовыми связями;
– секции первого или второго типа, оснащенные дополнительными устройствами для выпуска угля подкровельной или межслоевой толщи в завальной части секций.
Эти же секции могут применяться и при отработке крутых пластов, если домкраты передвижения, для устранения наклона вниз завальной части крепи, разместить по бокам секции с контролем выполнения заданного хода. Придание крепи роботизированных функций невозможно без обеспечения универсальных свойств в выполнении большего количества производственных операций, повышения маневренности секций и большей гибкости электрогидравлических систем. Следует существенно расширить возможности программирования движений секции и обратную связь с горным массивом и элементами машин. Эти функции быстрее синтезировать для схем с гидростойками с отдельными опорами. Первый вариант таких секций на базе М-130 имеет рычажные системы, связывающие основания и перекрытия, во втором – ими оснащены завальные гидростойки при расположении рычагов в верхней части у перекрытий, стойки разобщены. Для них в Adams проведено моделирование силовых параметров, получены реакции в шарнирах, скорости и ускорения, рисунки. Предложенная секция роботизированной крепи М-130 обеспечивает возможность преодоления сложной гипсометрии пласта, а также его разрывных нарушений. Мы дали предварительную характеристику необходимости применения камерных технологий, учитывая исчерпание ПИ залегающих в благоприятных условиях. А по данным прогнозирования, существенное уменьшение основных запасов месторождений может быть достигнуто в течение 30 лет. Возрастающая точность данных о запасах и социально экономическом развитии их потребителей подтверждает этот срок. Он также совпадает и с прогнозами члена корр. ак. АН СССР И. Шкловского [35], по срокам достижения критического рубежа экологии планеты в результате освоения полезных ископаемых.
Чтобы оправдать огромные затраты на лавную технологию потребовалась интенсивная фронтальная выемка угля. Но это возможно только в благоприятных условиях с большими потерями полезного ископаемого. Возрастание веса секции крепи произошло за счёт увеличения несущей способности секций в 3–4 раза по сравнению с достигнутым в 1980-е годы. Это, с одной стороны, связано и с тем, что унификация крепей для фирм, монополизировавших производство после кризиса 1980–1990 гг., позволила сократить расходы на проектирование. Отпала необходимость создания методик учёта сложности и неоднозначности схем обрушения пород, проявления таких факторов, как бифуркация системы крепь – боковые породы, зональной дезинтеграции пород и пласта.
С другой стороны, разработка «тяжелых секций», обладающих повышенной надежностью, велась еще в годы, когда в развитых странах Европы еще функционировали шахты, где аварии, в связи с огромными расходами на заработную плату шахтеров, плату за пособия при простоях и травмах и авариях, актуализировали проблему резкого повышения надежности горных машин. В результате система была налажена, и в таком виде стала поступать потребителям, особенно после ликвидации крупного поставщика дешевой техники, каковым являлся СССР, и в частности КАРГОРМАШ. Сопоставляя успешность работы камерных технологий РФ при добыче калийных солей, которые эффективнее чем лавная в Белоруссии, а также при разработке рудных месторождений, где в целом она является единственной, а также учитывая опыт и тенденции развития горных работ в США можно сказать, что камерные технологий возобновяться и при разработке углей на территории стран СНГ, что особенно актуально для ухудшающихся горно-геологических условий оставшихся запасов. В конструктивном же плане ставиться задача создания поворотных конвейеров ленточного и скребкового типа. Однако эффективной добыча будет в том случае, если работа оборудования будет автоматизирована. Для систем крепи, как уже подчеркивалось, актуальны андроидные схемы и поэтому следует рассмотреть системы проектирования робототехники. Для них уже разработаны технологические схемы, которые максимально соответствуют раскрытию возможностей интеллектуальных машин, и сформированы задачи цифровизации. Стараемся развивать эти темы постепенным «погружением», периодически возвращаясь и углубляя с каждым «нырком» рассматриваемые вопросы. Создавая платформу знаний и навыков для профессионального взгляда на эту проблематику.
а б
Рис. 2.1. М-130 Р в компоновке горного робота: а – конструктивная схема; б – симуляция движения в Adams