Анализ систем контроля и управления рабочими параметрами механизированных комплексов при проходке стволов

На начальном этапе разработки рудных месторождений собственники сталкиваются с тем, что срок и стоимость подготовительных горных выработок и околоствольных дворов ставит под сомнение рентабельность освоения месторождения в целом, что приводит к снижению количества вовлекаемых в разработку рудных месторождений и разведанных запасов руды в мире. Одним из наиболее эффективных способов снижения срока строительства рудника является применение механизированных стволопроходческих и горнопроходческих комплексов различного типа, предлагаемых различными производителями. Приводится сравнительный анализ существующих типов проходческих комбайнов и используемых технологий, а также выводятся корреляционные зависимости производительности проходческих комбайнов от различных рабочих параметров, включая скорость проходки, схему управления комплексами и их элементы. Применение при строительстве рудника механизированных комплексов показало по сравнению с буровзрывным способом сокращение сроков ввода в эксплуатацию более чем втрое. Описаны наиболее часто применяемые системы контроля и управления рабочими параметрами механизированных комплексов и пути их совершенствования.

Дмитрак Ю. В., Анищенко В. И., Чекушина Т. В., Харченко А. В. Анализ систем контроля и управления рабочими параметрами механизированных комплексов при проходке стволов // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2025. – № 12. – С. 119–131. DOI: 10.25018/0236_1493_2025_12_0_119.

Статья подготовлена при поддержке Грантовой системы научных проектов РУДН, проект 202235-2-000.

Дмитрак Юрий Витальевич¹ — д-р техн. наук, профессор, главный научный сотрудник, зав. отделом моделирования и управления горнотехническими системами, e-mail: dmitrak@yandex.ru, ORCID ID: 0000-0003-1278-4845,
Анищенко Василий Иванович — канд. техн. наук, исполнительный директор, SMP Engineering LLC, 26 W. Fabish Dr., Buffalo Grove, IL, USA, 600-89, e-mail: anischenko-vas@yandex.com,
Чекушина Татьяна Владимировна¹ — канд. техн. наук, доцент, ведущий научный сотрудник; доцент, Российский университет дружбы народов имени Патриса Лумумбы, e-mail: chekushina-tv@pfur.ru, ORCID ID: 0000-0001-9261-1105,
Харченко Анна Викторовна¹ — канд. техн. наук, доцент, старший научный сотрудник, e-mail: av-kharchenko@yandex.ru, ORCID ID: 0000-0003-3036-6663,
¹ Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н.В. Мельникова РАН.

Дмитрак Ю.В., e-mail: dmitrak@yandex.ru.

1. Bołoz Ł. Unique project of single-cutting head longwall shearer used for thin coal seams exploitation / Projekt jednoorganowego kombajnu ścianowego o specjalnej konstrukcji przeznaczonego do eksploatacji pokładów cienkich // Archives of Mining Sciences. 2013, vol. 58, no. 4, pp. 1057—1070. DOI: 10.2478/amsc-2013-0073.

2. Linjama M. Digital fluid power — State of the art / The Twelfth Scandinavian International Conference on Fluid Power At: Tampere, Finland. 2011, pp. 3331—354.

3. Andersland O. B., Ladanyi B. An introduction to frozen ground engineering. Springer Science & Business Media, 2013, 352 p.

4. Casteel K. Shaft sinking technology: The long and the short of it // Engineering & Mining Journal. 2009, vol. 4, pp. 36—38.

5. Schmah P. Vertical shaft machines. State of the art and vision // Acta Montanistica Slovaca. 2007, 12, no. 1, pp. 208—216.

6. Zhelnin M., Kostina A., Plekhov O., Panteleev I., Levin L. Numerical analysis of application limits of Vyalov's formula for an ice-soil wall thickness // Frattura ed Integrita Strutturale. 2019, vol. 13, no. 49, pp. 156—166. DOI: 10.3221/IGF-ESIS.49.17.

7. Vyalov S. S. Rheological fundamentals of soil mechanics. Transl. from the Russ. by O. K. Sapunov. Amsterdam etc.: Elsevier, 1986. XII, 564 p.

8. Kazanin O., Sidorenko A., Sidorenko S., Ivanov V., Mischo H. High productive longwall mining of multiple gassy seams: best practice and recommendations // Acta Montanistica Slovaca. 2022, vol. 27, no. 1, pp. 152—162. DOI: 10.46544/AMS.v27i1.11.

9. Kotwica K. Atypical and innovative tool, holder and mining head designed for roadheaders used to tunnel and gallery drilling in hard rock // Tunnelling and Underground Space Technology. 2018, vol. 82, pp. 493—503. DOI: 10.1016/j.tust.2018.08.017.

10. Plonecki L., Cendrowicz J. Digital Controlled hydraulic drives of working machines // Engineering Transactions. 1993, vol. 41, no. 3-4, pp. 279—296.

11. Sitko J., Mikuš R., Božek P. Analysis of device failure in the mechanical production plant // Multidisciplinary Aspects of Production Engineering. 2018, vol. 1, pp. 93—99. DOI: 10.2478/mape2018-0013.

12. Klein J. Finite element method for time-dependent problems of frozen soils // International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics. 1981, vol. 5, no. 3, pp. 263—283. DOI: 10.1002/nag.1610050304.

13. Nishimura S., Gens A., Olivella R., Jardine R. J. THM-coupled finite element analysis of frozen soil: formulation and application // Geotechnique. 2009, vol. 59, no. 3, pp. 159—171. DOI: 10.1680/ geot.2009.59.3.159.

14. Krauze K., Bołoz L., Wydro T. Mechanized shaft sinking system // Archives of Mining Sciences. 2018, vol. 63, no. 4, pp. 891—902. DOI: 10.24425/ams.2018.124982.

15. Bołoz Ł., Krauze K. Ability to mill rocks in open-pit mining / 18th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2018: Conference proceedings, Albena, Bulgaria, 2018, vol. 18, pp. 41—48. DOI: 10.5593/sgem2018/1.3/S03.006.

16. Mendyka P., Kotwica K., Stopka G., Gospodarczyk P. Innovative roadheader mining head with assymetrical disc tools / 16th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM. 2016, vol. 2, pp. 489—496. DOI: 10.5593/SGEM2016/B12/S03.064.

17. Gospodarczyk P., Kotwica K., Stopka G. A new generation mining head with disc tool of complex trajectory // Archives of Mining Sciences. 2013, vol. 58, no. 4, pp. 985—1006. DOI: 10.2478/ amsc-2013-0069.

18. Anishchenko V. I., Atrushkevich V. A. Influence of drilling rig design on well drilling efficiency // Sustainable Development of Mining Territories. 2020, vol. 12, no. 3, pp. 383—393. DOI: 10.21177/1998-4502-2020-12-3-383-393.

19. Liu Z., Yu X. Coupled thermo-hydro-mechanical model for porous materials under frost action: Theory and implementation // Acta Geotechnica. 2011, vol. 6, pp. 51—65. DOI: 10.1007/s11440-0110135-6.

20. Neaupane K., Tadashi Y. A fully coupled thermo-hydro-mechanical nonlinear model for a frozen medium // Computers and Geotechnics. 2001, vol. 28, pp. 613—637. DOI: 10.1016/S0266-352X (01)00015-5.

21. Bialy W. Determination of workloads in cutting head of longwall tumble heading machine // Management Systems in Production Engineering. 2016, vol. 21, pp. 45—54. DOI: 10.2478/mspe-0801-2016.

22. Allenby D., Kilburn D. Overview of underpinning and caisson shaftsinking techniques // Proceedings of the Institution of Civil Engineers — Geotechnical Engineering. 2015, vol. 168, no. 1, pp. 3—15. DOI: 10.1680/geng.13.00117.