Обеспечение обратной связи о наличии контакта с почвой опор механизированной шагающей крепи
М.С. Никитенко1, Д.Ю. Худоногов1, Н.В. Абабков2, Я.В. Попинако1
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 №6/ 2025 стр. 181-186
Резюме: Объектом исследования является способ обеспечения обратной связи о наличии контакта с почвой опор гидрофицированного прототипа механизированной шагающей крепи. Предмет исследования – моделирование и прототипирование аппаратно-программного комплекса, обеспечивающего регистрацию касания опор почвы выработки на основе тензометрических измерений. Проблема заключается в ограниченной применимости для решения поставленной задачи датчиков давления, промышленных ультразвуковых, оптических, емкостных датчиков касания, требующей совершенствования существующих подходов к контролю состояния конструкций и организации на их основе способов обеспечения обратной связи и их интеграции в систему управления электрогидравлическими клапанами силового блока управления крепью. Основной целью исследования являлась разработка аппаратно-программного комплекса регистрации контакта опор гидрофицированного прототипа механизированной шагающей крепи с почвой. В работе применены методология системно-функционального моделирования процессов по стандарту IDEF0, методы экспериментальных исследований, натурной и полунатурной отладки и тестирования алгоритмов и программ управления, методы цифровой обработки сигналов, математической статистики, тензометрический метод контроля напряженно-деформированного состояния конструкции. Для регистрации напряженно-деформированного состояния применены съемные преобразователи на основе арочных упругих элементов с термокомпенсированными полупроводниковыми тензорезисторами. По итогам выполнения поставленных задач разработана системно-функциональная модель процесса измерения напряженно-деформированного состояния опорных пят и поперечных балок перекрытий секций крепи, разработана методика регистрации контакта опорами гидрофицированного прототипа механизированной шагающей крепи с поверхностью шагания, а также программные и аппаратные средства её реализации. Сделан вывод о возможности обеспечения обратной связи на основе данных тензометрических измерений.
Ключевые слова: горные работы, проходческие работы, автоматизированное управление, система контроля, механизированная шагающая крепь, контакт с почвой
Благодарности: Работа выполнена в рамках государственного задания ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук» проект FWEZ-2024-0025 «Разработка научных основ создания автономных и автоматизированных горных машин, оборудования, технических и управляющих систем на базе перспективных цифровых и роботизированных технологий» (продление).
Для цитирования: Никитенко М.С., Худоногов Д.Ю., Абабков Н.В., Попинако Я.В. Обеспечение обратной связи о наличии контакта с почвой опор механизированной шагающей крепи. Горная промышленность. 2025;(6):181–186. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2025-6-181-186
Информация о статье
Поступила в редакцию: 02.09.2025
Поступила после рецензирования: 27.10.2025
Принята к публикации: 10.11.2025
Информация об авторах
Никитенко Михаил Сергеевич – кандидат технических наук, заведующий лабораторией перспективных методов управления горнотехническими системами, Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Кемерово, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0001-8752-1332; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Худоногов Данила Юрьевич – научный сотрудник, Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Кемерово, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0002-0208-790X; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Абабков Николай Викторович – кандидат технических наук, заведующий кафедрой технологии машиностроения, Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф., Горбачева, г. Кемерово, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0003-0794-8040; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Попинако Ярослав Владимирович – инженер, Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Кемерово, Российская Федерация; https://orcid.org/0009-0007-2788-6074; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Список литературы
1. Wang Z., Bi L., Li J., Wu Z., Zhao Z. Development status and trend of mine intelligent mining technology. Mathematics. 2025;13(13):2217. https://doi.org/10.3390/math13132217
2. Chakravorty A. Underground robots: How robotics is changing the mining industry. Eos. 13 May 2019. https://doi.org/10.1029/2019EO121687
3. Grehl S., Mischo H., Jung B. Research perspective – mobile robots in underground mining: Using robots to accelerate mine mapping, create virtual models, assist workers and increase safety. AusIMM Bulletin. 2017;(2):44–47.
4. Дёмин В.Ф., Томилов А.Н. Разработка эффективных способов крепления подготовительных выработок с использованием анкерного крепления. Труды университета. 2017;(3):44–47.
5. Батырханова A.Т., Демин B.Ф. Выявление закономерностей для расчета устойчивости горных выработок от параметров анкерного крепления. Труды университета. 2018;(1):48–51.
6. Клишин В.И., Малахов Ю.В. Разработка и обоснование параметров многофункциональной шагающей крепи. Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. 2019;(5):125–131.
7. Клишин В.И., Малахов Ю.В., Никитенко С.М., Стародубов А.Н., Никитенко М.С. Механизированная шагающая крепь как платформа для создания высокоэффективных проходческих и очистных комплексов. В кн.: Алдошин С.М. (ред.) Развитие производительных сил кузбасса: история, современный опыт, стратегия будущего: материалы междунар. науч.-практ. конф., г. Москва, 17–23 нояб. 2023 г. М.: Российская академия наук; 2024. Т. 1. С. 192–210.
8. Худоногов Д.Ю., Кизилов С.А., Никитенко М.С. Обеспечение равномерности распора экспериментального образца механизированной шагающей крепи согласованными тактовыми сигналами управления. Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2024;(6):95–102. https://doi.org/10.26730/1999-4125-2024-6-95-102
9. Mathew S., Chintagumpala K. A review of recent progress in flexible capacitance pressure sensors: materials design, printing methods, and applications. Advanced Composites and Hybrid Materials. 2025;8(3):236. https://doi.org/10.1007/s42114-25-01304-2
10. Garcia-Pueyo J., Cartiel S., Bacher E., Laurenzis M., Muñoz A. Time-of-flight signal processing for FTIR-based tactile sensors. Optics Express. 2025;33(18):38909–38925. https://doi.org/10.1364/OE.570548
11. Liao Z. The application of touch sensors. Applied and Computational Engineering. 2024;89:76–81. https://doi.org/10.54254/2755-2721/89/20241103
12. Рудаченко А.В., Саруев А.Л. Исследование напряженно-деформированного состояние трубопроводов. Томск: Изд-во Томского политехнического университета; 2011. 136 с.
13. Лысенко С.А., Черненко Я.Д., Петров Г.Д. Тензометрический контроль состояния конструкций. В мире неразрушающего контроля. 2001;(4):21–23.
14. Абанин В.А. (ред.). Тензодатчики силы и их применение в сило- и весоизмерительной технике. Барнаул: Изд-во Алтайского государственного технического университета; 2004. 90 с.
15. Nikitenko M.S. Evaluation of elements loading in the metal structures of powered support units. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2016;45:012007. https://doi.org/10.1088/1755-1315/45/1/012007
16. Stepanova L.N., Kabanov S.I., Bekher S.A., Nikitenko M.S. Microprocessor multi-channel strain-gauge systems for dynamic tests of structures. Automation and Remote Control. 2013;74(5):891–897. https://doi.org/10.1134/S0005117913050135
17. Степанова Л.Н., Лебедев Е.Ю., Кабанов С.И., Канифадин К.В., Бехер С.А., Никитенко М.С. Исследование характеристик проволочных и полупроводниковых тензодатчиков, используемых для измерения ударных процессов. Датчики и системы. 2013;(1):28–33.
18. Sun D., Chen Q., Li A., Yang Y. Anelastic strain recovery in situ stress measurement method and its application prospect in underground mines. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2020;570:042021. https://doi.org/10.1088/1755-1315/570/4/042021
19. Sun D., Wang L.-J., Zhao W.-Н., Wang H.-С. The application of in-situ stress measurement to the study of coal and gas outburst in coal mines. Geology in China. 2010;37(1):223–228.
20. Lomakin V.V., Putivtseva N.P., Zaitseva T.V., Liferenko M.V., Zaitsev I.M. Multi-critera selection of a corporate system by using paired comparison analysis. Journal of Fundamental and Applied Sciences. 2017;9(7S):1472–1482. Available at: http://dspace.bsuedu.ru/bitstream/123456789/31077/1/Lomakin_Multi-critera.pdf (accessed: 15.09.2025).
21. Никитенко М.С. Подбор упругого элемента тензометрического датчика системы оперативного контроля состояния промышленных конструкций. Контроль. Диагностика. 2012;(9):42–45.
