Научное направление: геотехнологии

УИ СО РАН Герб ЮТИ ТПУ

«Создание инновационного инструментария (геотехника, геотехнологии, крепи) формирования подземного пространства»


Решение задач по формированию подземного пространства и освоению недр Земли, а в будущем и других планет, принято считать особо важными для жизнедеятельности человечества. По прогнозам мирового научно-технического развития приоритетных технологий на 2000-2020 гг. по группе «Использование подземного пространства» особо важными определяются научно-технологические разработки, связанные с созданием новых технологий сооружения сети подземных грузопотоков, строительства автотрасс и железных дорог на значительной глубине.

Основная идея научного направления основана на предложении – рассматривать проходку горных выработок изначально как процесс движения твердого тела (машины, оборудования) в среде вмещающих пород. Приконтурный массив (геосреда) при этом используется:
  • как опорный элемент, участвующий в создании движущей силы подземного аппарата – геохода;
  • для формирования напорного усилия на исполнительном органе;
  • для восприятия реактивных усилий при движении проходческого агрегата (подземного аппарата);
  • для выполнения основных технологических операций, включая и крепление выработки постоянной крепью.
Что в целом составляет суть геоходной технологии (ГХТ) формирования подземного пространства.

Область применения ГВТ:
  • Проходка горных выработок различного расположения в пространстве.
  • Возведение подземных сооружений различного назначения:
    • городские коллекторы;
    • магистральные тоннели метро;
    • подземные склады, хранилища;
    • подземные переходы, гаражи;
  • Ведение аварийно-спасательных работ в завалах.
  • Возведение полевых фортификационных сооружений
Отличительные потребительские свойства.
  • Совмещенное выполнение операций при проходке горных выработок и возведению подземных сооружений.
  • Снижение в 6 и более раз металлоемкости оборудования проходческой системы.
  • Повышенние безопасности ведения проходческих работ при полной защите призабойной зоны от вывалов породы.
  • Повышение в 4 и более раз темпов проходки, производительности труда.
  • Снижение трудоемкости и стоимости ведения горнопроходческих работ.
  • Возможность проведения выработок с любым расположением в пространстве.
Геоход
Рис. 1. Общий вид геохода (эскиз)

Основными научно-техническими проблемами, стоящими на пути создания альтернативного инструментария (ГХТ и геоходов) для освоения недр и формирования подземного пространства являются необходимость:
  1. Разработки элементов ГХТ, включая создание принципиально новых конструкции крепи горных выработок и обделок подземных сооружений для различных горнотехнических условий, а также методов их расчета.
  2. Проработки большого количества компоновочных и конструктивных решений по всем системам и элементам геохода для различных типоразмеров и горнотехнических условий.
  3. Разработки методик расчета силовых и конструктивных параметров геоходов и их систем.
Решение этих проблем невозможно без проведения большого комплекса специализированных научных исследований. Юргинский технологический институт Национального исследовательского Томского политехнического университета в партнерстве с Институтом угля Сибирского отделения Российской академии наук проводят ряд исследований для решения обозначенных проблем, которые ложатся в основу создания новых видов проходческих систем многоцелевого назначения, принцип работы которых основан на совершенно новом подходе к перемещению твердых тел в твердой среде.

Руководитель направления: д.т.н. Аксенов Владимир Валерьевич, контактный телефон: (3842) 741-608

Основные публикации:

  1. Блащук М.Ю. , Аксенов В.В. , Ефременков А.Б. Гидравлические трансмиссии геоходов. - Томск : Изд-во ТПУ, 2014 - 123 c.
  2. Sadovets V.Y. , Beglyakov V.Y. , Efremenkov A.B. Simulation of geokhod movement with blade actuator // Applied Mechanics and Materials. - 2015 - Vol. 770. - p. 384-390.
  3. Аксенов В.В., Ефременков А.Б., Садовец В.Ю., Резанова Е.В. Формирование нового подхода к синтезу технических и конструктивных решений геоходов // Горный информационный аналитический бюллетень (научно-технический журнал) Mining informational and analytical bulletin (Scientific and technical journal). Горное машиностроение / М.: издательство «Горная книга» – 2010. – ОВ №3. С. 194-210.
  4. Аксенов В.В., Ефременков А.Б., Резанова Е.В. Напряженно-деформированное состояние массива горных пород, вмещающих выработку с системой законтурных винтовых и продольных каналов // Горный информационный аналитический бюллетень (научно-технический журнал) Mining informational and analytical bulletin (Scientific and technical journal). Горное машиностроение / М.: издательство «Горная книга» – 2011.– ОВ № 2. С. 24-42.
  5. Аксенов В.В., Ефременков А.Б., Резанова Е.В. Анализ технических решений устройств противовращения горнопроходческих агрегатов // Горный информационный аналитический бюллетень (научно-технический журнал) Mining informational and analytical bulletin (Scientific and technical journal). Горное машиностроение / М.: издательство «Горная книга» – 2011.– ОВ № 2. С. 43-54.
  6. Аксенов В.В., Хорешок А.А., Ефременков А.Б., Тимофеев В.Ю. Разработка математической модели взаимодействия геохода с геосредой // Горный информационный аналитический бюллетень (научно-технический журнал) Mining informational and analytical bulletin (Scientific and technical journal). Горное машиностроение / М.: издательство «Горная книга» – 2011.– ОВ № 2. С. 79-91.
  7. Аксенов В.В., Ефременков А.Б., Бегляков В.Ю. Моделирование напряженно-деформированного состояния породы, создаваемого воздействием на нее исполнительного органа горной машины // Горный информационный аналитический бюллетень (научно-технический журнал) Mining informational and analytical bulletin (Scientific and technical journal). Перспективы развития горнотранспортного оборудования / М.: издательство «Горная книга» – 2011. – ОВ № 5. С. 9-15.
  8. Аксенов В.В., Ефременков А.Б., Блащук М.Ю. Определение габарита свободного внутреннего пространства геохода с гидроприводом // Горный информационный аналитический бюллетень (научно-технический журнал) Mining informational and analytical bulletin (Scientific and technical journal). Перспективы развития горнотранспортного оборудования / М.: издательство «Горная книга» – 2012. – ОВ № 2. С. 50-55.
  9. Садовец В.Ю., Бегляков В.Ю., Ефременков А.Б. Разработка модели кинематических особенностей геохода. Иновационные технологии экономика в машиностроении. Сборник трудов V Международная научно-практическая конференция: в 2-х Т./ Юргинский технологический институт. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета. – 2014. – Т.2. – с. 292–298.
  10. Определение параметров силового взаимодействия элементов волновой передачи с полым валом и промежуточными телами качения в трансмиссии геохода В.Ю. Тимофеев, В.Ю. Бегляков, М.В. Дохненко. Инновационные технологии и экономика в машиностроении: сборник трудов V Международной научно-практической конференции: в 2-х т. / Юргинский технологический институт. ? Томск: Изд-во Том- ского политехнического университета, 2014. ? Т.2. – 302-307 с.
  11. В.В. Аксенов, А.Б. Ефременков, В.Ю. Бегляков. Влияние суммарного воздействия исполнительных органов горных машин на напряжения в зоне действия отдельно взятого резца // Горный информационный аналитический бюллетень (научно-технический журнал) Mining informational and analytical bulletin (Scientific and technical journal). Перспективы развития горнотранспортного оборудования / М.: издательство «Горная книга» – 2011. – ОВ № 5. С. 15-21.
  12. В.В. Аксенов, А.Б. Ефременков, В.Ю. Бегляков. Моделирование напряженно-деформированного состояния породы, создаваемого воздействием на неё исполнительного органа горной машины В.В. Аксенов, д.т.н., проф., В.Ю. Бегляков, ст. преподаватель, А.В. Егерь, студент Машиностроение – традиции и инновации: сборник трудов Всероссийской молодежной конференции / Юргинский технологический институт. ? Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – 134-138 с.
  13. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РАЗМЕЩЕНИЯ ГИДРОЦИЛИНДРОВ ТРАНСМИССИИ ГЕОХОДА В.В. Аксенов, А.Б. Ефременков, М.Ю. Блащук Машиностроение – традиции и инновации: сборник трудов Всероссийской молодежной конференции / Юргинский технологический институт. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – 138-142 с.
  14. Аксенов В.В., Ефременков А.Б., Тимофеев В.Ю., Блащук М.Ю., Разработка и анализ возможных вариантов гидропривода в трансмиссии геохода // Труды VII Всероссийской научно- практической конференции с международным участием. Отдельный выпуск Горного информа- ционно-аналитического бюллетеня (научно-технического журнала) – М.: издательство «Горная книга» 2010. – №ОВ3. – С. 184-193.