Projekty realizowane przez Instytut Techniki Górniczej KOMAG ze środków budżetu państwa

Projekt realizowany w ramach IV konkursu Wspólnego Przedsięwzięcia Narodowego Centrum Badań i Rozwoju oraz Narodowego Centrum Nauki – TANGO (Konkursu TANGO 4 – Ścieżka A; numer naboru: TANGO-IV A), dofinansowany ze środków budżetu państwa

 

Tytuł projektu:

„Technologia do niekonwencjonalnego odspajania fragmentów skał”

Akronim:

TECHROD

Nr Umowy:

Umowa nr TANGO-IV-A/0058/2019.

Cel projektu:

Głównym celem realizacji projektu jest rozwój technologii do niekonwencjonalnego urabiania calizny skalnej poprzez mechaniczne odspajanie jej fragmentów w postaci zbliżonej do stożka. Prowadzone dotychczas prace i badania, głównie podczas realizacji projektu RODEST (bazowy projekt NCN, konkurs Opus 10), umożliwiły zaobserwowanie i opisanie podstawowych zasad danego zjawiska – TRL 1. Uzyskane wyniki dostarczyły zupełnie nowej wiedzy na temat przebiegu niszczenia struktur skalnych pod działaniem obciążenia, wynikającego z oddziaływania kotwy podcinającej. Uzyskana nowa wiedza znalazła swe przełożenie na określenie założeń metody odspajania, opartej na odspajaniu fragmentów calizny opisanej w zgłoszeniach patentowych (niszczenie struktury skały poprzez odpowiednie rozparcie głowicy odspajającej w otworze, bez potrzeby jej wyrywania). Zmiana realizacji przebiegu procesu, z wyrywania za pomocą cięgna na odspajanie poprzez odpychanie od dna otworu umożliwia znaczną modernizację procesu odspajania. Głównym celem zmiany koncepcji sposobu odspajania było umożliwienie realizacji procesu z pominięciem kosztownego i trudnego w użytkowaniu urządzenia podporowego wyposażonego w siłownik wyrywający kotwę. Ponadto zastosowanie technologii odspajania, w której siła odspajająca generowana jest pomiędzy dnem otworu a podcięciem, eliminuje możliwość podparcia urządzenia odspajającego w zakresie podstawy odspajanego stożka, co ograniczać może zasięg odspajania. W niniejszym projekcie zakłada się opracowanie modelu wirtualnego głównego elementu urządzenia do niekonwencjonalnego odspajania skał umożliwiającego wykonanie podcięcia przy dnie otworu oraz zapewniającego możliwość wprowadzenia siły rozpierającej. Rozparcie, a więc wprowadzenie naprężenia niszczącego strukturę skały w miejscu podcięcia, wprowadzane będzie za pomocą mechanizmu śrubowego. Weryfikację poprawności wprowadzania naprężenia niszczącego w strukturę skały oraz oszacowanie jego wartości, przy zakładanych parametrach wytrzymałościowych skał przeprowadzone zostanią z użyciem analiz numerycznych MES

Planowane efekty

Opracowana w niniejszym projekcie głowica odspajająca zostanie fizycznie wykonana i sprawdzona podczas badań w warunkach laboratoryjnych. Głowica jako komponent układu odspajania skał znajdzie zastosowanie w zautomatyzowanych maszynach (kompleksach) do drążenia tuneli (np. komunikacyjnych). Potencjalne zastosowanie znajdzie również w ręcznych systemach, umożliwiających prowadzenie akcji ratowniczych poprzez wykonywanie małogabarytowych tuneli ratowniczych bądź udrażnianie wąskich przejść np. w ratownictwie jaskiniowym. Niniejszy projekt umożliwi określnie możliwości zastosowania przemysłowego uzyskanych wyników prac badawczych. Przeprowadzenie analiz rynkowych, diagnozujących zapotrzebowanie na rozwiązanie, będące przedmiotem projektu, umożliwi skuteczne dostosowanie rozwiązania do potrzeb przemysłu. Wszystkie działania koncepcyjne skierowane będą na pozyskanie partnera przemysłowego zainteresowanego współpracą badawczo-rozwojową oraz wdrożeniem wyników projektu. W celu zabezpieczenia praw własności intelektualnej wyników badań, realizowane będą działania umożliwiające powszechne wdrożenie rozwiązania z jednoczesnym zabezpieczeń praw majątkowych do nowopowstałych rozwiązań. Realizacja projektu umożliwi umiejscowienie opracowywanej i badanej technologii w skali gotowości technologicznej na poziomie TRL 4 (zweryfikowano komponenty technologii w warunkach laboratoryjnych).

Wartość projektu

249 812,50 PLN

Wkład środków publicznych

249 812,50 PLN

Okres realizacji projektu:

marzec 2021 – maj 2022

Kierownik B+R

Prof. dr hab. Józef Jonak

Projekt realizowany jest przez Instytut Techniki Górniczej KOMAG

Krótki opis projektu

Prace nad opracowaniem technologii urabiania calizny metodą niszczenia spójności skał prowadzone są w ITG KOMAG od 2009 roku. Rozwijana w ramach projektu technologia odspajania skał polega na tym, że w czole urabianego wyrobiska wiercone są otwory, do których wprowadza się elementy umożliwiające podcięcie dna otworu. W miejscu podcięcia oddziałuje siła P, co powoduje odspojenie elementu skalnego od masywu.  Technologia według wnioskowanego projektu w założeniach ma umożliwiać odspajanie fragmentów skalnych w postaci zbliżonej do stożka, poprzez zastosowanie innowacyjnej głowicy odspajającej, która będzie cechowała się możliwością wielokrotnego zastosowania, a siła odspajająca generowana będzie pomiędzy dnem wywierconego wcześniej otworu, a podcięciem wykonanym przez specjalne zęby zaczepowe. W ramach realizacji projektu planuje się równoległe prowadzenie dwóch zadań. W ramach badań przemysłowych zostaną przeprowadzone symulacje numeryczne procesu odspajania oraz powstanie model wirtualny i fizyczny badawczej głowicy odspajającej uwzględniającej założenia projektowe. Model fizyczny posłuży do weryfikacji postaci konstrukcyjnej głowicy podczas badań w warunkach laboratoryjnych. W zadaniu o charakterze prac koncepcyjnych przeprowadzone zostaną analizy określające możliwości przemysłowego zastosowania wyników projektu. Przeprowadzona zostanie analiza rynkowa diagnozująca zapotrzebowanie na rozwiązanie. W zadaniu zrealizowane zostaną również działania ukierunkowane na pozyskanie partnera przemysłowego zainteresowanego współpracą badawczo-rozwojową oraz wdrożeniem jej wyników. Między innymi planowane są publikacje wyników badań przemysłowych w międzynarodowych czasopismach naukowych oraz branżowych. W czasie trwania projektu realizowane będą działania mające na celu zabezpieczenie praw do ochrony własności intelektualnej wyników badań (np. poprzez ochronę w UP RP).

Przydatne linki:

 http://www.ncbr.gov.pl/  
 https://www.ncn.gov.pl/