Выполненные исследования позволили получить следующие основные результаты:
Разработана общая структура инженерной методики выбора рациональных вариантов проходческих погрузочно-транспортных модулей, которая позволяет последовательно выполнить весь процесс выбора и анализа вариантов ППТМ для конкретных условий эксплуатации.
Разработаны алгоритм и программа имитационной модели функционирования проходческого погрузочно-транспортного модуля, соответствующая структуре инженерной методики. Программное обеспечение процедур моделирования позволяет вводить в качестве исходных данных и учитывать стохастический состав погружаемой горной массы.
Выполнена прогнозная оценка эффективности различных вариантов ППТМ, позволяющая на стадии принятия решений произвести предварительную оценку эффективности.
Выполнена оценка предельных возможностей погрузочно-транс-портных модулей с ковшовыми погрузочными машинами, для чего разработана методика расчёта трудоёмкости процесса.
Доказано, что учёт влияния гранулометрического состава штабеля приводит к значительным изменениям показателей ППТМ в сравнении с расчётом по детерминированным моделям.
Изучено влияние основных факторов на производительность и трудоёмкость ППТМ, определены перспективные варианты погрузочно-транспортных модулей, существенно повышающие эффективность этих подсистем.
В работе дано новое решение актуальной научно-технической задачи, состоящей в обосновании методов повышения эффективности проведения выработок путём применения разработанных методов и процедур имитационного моделирования рабочих процессов и выбора рациональных вариантов проходческих погрузочно-транспортных модулей при случайном характере внешних воздействий. Проведённые исследования позволили сформулировать следующие основные научные и практические результаты.
1. Разработана общая структура имитационной модели для оценки предельных возможностей оборудования проходческой погрузочно-транспортной подсистемы, реализующей процессы формирования производительности в стохастической среде кусковой горной массы за чистое и общее время погрузки с учётом трудоёмкости вспомогательных операций. Обоснована необходимая и достаточная совокупность математических моделей и логических взаимосвязей, позволяющая адекватно воспроизводить рабочие процессы при погрузке и при забойном транспортировании горной массы с использованием погрузочно-транспортных модулей различного конструктивного исполнения.
2. Впервые разработан метод описания гранулометрического состава штабеля горной массы и локальных объёмов захвата и транспортирования по крупности как стохастический процесс. Метод позволяет производить классификацию условий погрузки горной массы не только по среднему размеру куска, но и последовательно моделировать изменение состава штабеля как непрерывную функцию распределения размера куска в зависимости от объёма штабеля и захвата горной массы в процессе погрузки. Применение метода описания гранулометрического состава штабеля как непрерывной функции размера куска позволяет повысить достоверность описания рабочих процессов погрузочных и призабойных транспортных машин и рассмотреть с новых позиций процессы внедрения, зачерпывания, наполнения погрузочных органов.
3. Выполнена корректировка и уточнение ряда математических моделей рабочих процессов погрузочных и призабойных транспортных машин и создана последовательная совокупность моделей, позволяющая путём имитации выгрузки штабеля с учётом динамики процессов определить производительность за чистое и общее время погрузки и трудоёмкость процесса. Оценка адекватности математических моделей проводилась различными методами, максимальное отклонение не превышает 12 %.
4. В математических моделях сопротивлений внедрению ковша в штабель предложены соотношения, применимые для ковшей с осевой и боковой разгрузкой. В моделях сопротивлений зачерпыванию введены условия, описывающие ковши с различной формой боковых стенок и учитывающие взаимосвязь глубины внедрения и высоты штабеля горной массы.