Использование метода дискретных элементов для имитационного моделирования выемки угля очистным комбайном
А.Н. Стародубов1, 2, А.Н. Кадочигова1, А.В. Каплун1
1 Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Кемерово, Российская Федерация
2 Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева, г. Кемерово, Российская Федерация
Горная Промышленность №S2 / 2023 стр. 150-154
Резюме: Имитационное моделирование как метод исследования сложных технологических процессов успешно применяется в горном деле: на цифровых моделях представляется возможным оценить и повысить эффективность технико-организационных решений, применяемых в сложных горно-геологических условиях. В статье описывается разработка имитационной модели выемки угля очистным комбайном и транспортировки его на скребковом лавном конвейере. Смоделировано разрушение мощного пласта угля под действием резцов комбайна. Созданная в среде имитационного моделирования Rocky DEM модель учитывает физико-механические свойства материалов и трехмерную форму конструкций горного оборудования. В качестве математического аппарата для расчета разрушения угольного массива использован метод дискретных элементов, позволяющий проводить расчёт разрушения без потери исходных показателей массы и объема вещества. В ходе валидации имитационной модели была проведена серия тестов на определение угла естественного откоса несферических частиц угля, близких по гранулометрическому составу к массе, образующейся при разрушении угольного массива. По результатам проведенных экспериментов получен массив значений параметров сцепления частиц при различной адгезии угля, позволяющий проводить имитационные исследования для условий действующих и проектируемых угольных шахт.
Ключевые слова: имитационное моделирование, очистной комбайн, метод дискретных элементов, угольный пласт, скребковый конвейер, горное оборудование, адгезия, угол естественного откоса, Rocky DEM
Благодарности: Исследование выполнено в рамках гранта (постановление Правительства Кемеровской области – Кузбасса от 19.09.2022 №632) по прикладному научному исследованию «Разработка программно-методического обеспечения для цифровизации процессов проектирования горнотехнических систем для открытых и подземных горных работ», соглашение от 22.11.2022 г. №1.
Для цитирования: Стародубов А.Н., Кадочигова А.Н., Каплун А.В. Использование метода дискретных элементов для имитационного моделирования выемки угля очистным комбайном. Горная промышленность. 2023;(S2):150–154. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-S2-150-154
Информация о статье
Поступила в редакцию: 30.07.2023
Поступила после рецензирования: 17.08.2023
Принята к публикации: 23.08.2023
Информация об авторах
Стародубов Алексей Николаевич – кандидат технических наук, доцент, заведующий лабораторией, Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Кемерово, Российская Федерация; доцент, Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева, г. Кемерово, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0002-7577-9210; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Кадочигова Арина Николаевна – ведущий инженер, Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Кемерово, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Каплун Анастасия Вячеславовна – ведущий инженер, Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Кемерово, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Список литературы
1. Петренко И.Е. Итоги работы угольной промышленности России за январь-декабрь 2022 года. Уголь. 2023;(3):21–23. https://doi. org/10.18796/0041-5790-2023-3-21-33
2. Стародубов А.Н., Зиновьев В.В., Береснев М.В., Майоров А.Е. Система имитационного моделирования горнопроходческих работ. Уголь. 2016;(2):20–24. https://doi.org/10.18796/0041-5790-2016-2-20-24
3. Клишин В.И., Клишин С.В. Состояние и направление развития технологии разработки мощных угольных пластов механизированными крепями с выпуском. Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2019;(1):162–174.
4. Землянский В.Н., Загер И.Ю., Яшинькина А.А. Инженерная геология. Определение угла естественного откоса песчаных грунтов. Ухта: УГТУ; 2011. 6 с.
5. Potapov A., Donahue T. Computer simulation of coal breakage in conveyor transfer chutes with Rocky discrete element method package. Technical report. Rocky DEM; 2012. 27 p.
6. Пучков Л.А., Жежелевский Ю.А. Подземная разработка месторождений полезных ископаемых. М.: Горная книга; 2013. Т. 2. 720 с.
7. Спиваковский А.О., Дьячков В.К. Транспортные машины. М.: Машиностроение; 1983. 487 с.
