Обоснование конструктивных параметров и режимов работы исполнительного органа управляемой прокалывающей установки

• Автор: Рогачев, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 192 с. : ил.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1Л. Бестраншейные способы прокладки коммуникаций и сфера их практического использования
1.2. Оборудование для реализации технологии бестраншейной прокладки коммуникаций
1.3. Основные аспекты управления исполнительного органа при бестраншейной прокладке коммуникаций
1.4. Обзор существующих исследований взаимодействия исполнительного органа прокалывающей установки с массивом грунта
1.5. Цели и задачи исследования
2. РАЗРАБОТКА РАСЧЕТНОЙ МОДЕЛИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА ПРОКАЛЫВАЮЩЕЙ УСТАНОВКИ С ГРУНТОВЫМ МАССИВОМ
2.1. Постановка задачи расчета
2.2. Формирование базового уравнения для определения усилия прокола
2.3. Исследование влияния длины става и горно-геологических условий на усилие прокола
2.4. Разработка обобщенной расчетной модели взаимодействия исполнительного органа с грунтовым массивом
Выводы
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОСНОВНЫХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ УПРАВЛЯЕМОГО ПРОКОЛА
3.1. Общие положения методики экспериментальных исследований
3.2. Стендовая база и инструмент
3.3. Экспериментальные исследования влияния основных параметров на показатели процесса взаимодействия исполнительного органа прокалывающей машины с грунтовым массивом

Выводы
4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА С ГРУНТОВЫМ МАССИВОМ
4.1. Обоснование угла наклона рабочей поверхности головной секции
4.2. Имитационное моделирование взаимодействия исполнительного органа с грунтовым массивом
4.3. Статистическая обработка результатов имитационного моделирования
4.4. Методика расчета основных показателей работы прокалывающей машины
4.5. Пример расчета основных показателей работы прокалывающей машины
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
ПРИЛОЖЕНИЯ

Актуальность темы. Ускоренные темпы роста объёмов строительства и освоения подземного пространства, повышение требований к экологической безопасности ведения горных работ при устройстве тоннелей и прокладке инженерных коммуникаций в условиях небольших глубин и наличия на поверхности зданий и сооружений обуславливают необходимость создания технических средств, обеспечивающих образование выработок с минимальным воздействием на окружающий массив. В значительной степени этим условиям отвечают машины реализующие технологию проходки выработок малого сечения методом прокола. При этом обеспечивается сохранение устойчивости и целостности вмещающих пород, комплект оборудования компактен и мобилен, не требуется значительных территорий и времени для подготовки и выполнения работы. Однако отсутствие научно обоснованных методов выбора режимов работы установки, обеспечивающих проходку выработок заданного профиля, ограничивает возможности такой техники и препятствует её широкому использованию. Кроме того, отсутствие описания механизма взаимодействия исполнительного органа машины с массивом не позволяет сформировать концепцию и реализовать управляемость исполнительного органа при его движении по заданной траектории, что существенно ограничивает область применения прокалывающих установок и определяет актуальность диссертации.
Работа выполнялась в рамках хоздоговорной тематики № 032505 и № 032602 (Генеральный заказчик - ЗАО «Строительный инструмент»).
Цель работы. Обоснование конструктивных параметров, режимов работы и выявление закономерностей формирования нагрузок на исполнительном органе при его взаимодействии с грунтовым массивом, обеспечивающих управление прокалывающей установкой и проходку выработки малого сечения заданного профиля в различных горногеологических и горно-технических условиях.

скважины объему пор в зоне структурных ослаблений, представляемая в следующем виде:
где 9 - диаметр исполнительного органа (трубопроводного става), м; щ -коэффициент пористости грунтового массива.
При внедрении исполнительного органа с плоской поверхностью с учетом его вращения процесс формирования скважины будет аналогичен процессу с конусообразным наконечником, исходя из чего формула (2.2) сохраняет свое функциональное назначение.
Определение усилия Р 1 основывается на начальном напряженном
состоянии массива по контуру сечения будущей выработки в полярной системе координат [24]. На рис. 2.3 представлена расчетная схема в виде упругой плоскости с качественной картиной эпюры радиальных напряжений вокруг будущей выработки. Вертикальное ох и горизонтальное сг2 начальные напряжения на рисунке представлены в виде уН и ЯуН (у -средний объемный вес покрывающего скважину грунтового массив, кН/м3;

Н - глубина заложения выработки, м; Я = - коэффициент бокового

давления; у - коэффициент Пуассона вмещающего скважину грунта).
При такой постановке распределение радиальных напряжений по контуру сечения будущей выработки определяется из выражения [24]:
где в - полярный угол, град.
Для определения суммарной нагрузки в поперечном сечении става (интенсивности) необходимо выражение (2.3) проинтегрировать по всей окружности:
(2.2)

(2.3)
съ%2в (19.