Синтез технологий гидроабразивной резки и роботизированного проходческого комплекса на базе промышленных роботов-манипуляторов для сооружения тоннелей Донецкого метрополитена

Строительство метрополитена в Донецке сталкивается с проблемой проходки тоннелей в толще крепких горных пород (аргиллиты, алевролиты, песчаники), имеющих предел прочности на сжатие до 150 МПа. Традиционные механизированные тоннелепроходческие комплексы (ТПМК) и буровзрывной метод обладают низкой эффективностью из-за износа инструмента и механизмов, повышенной вибрации, воздействующей на поверхностную инфраструктуру, а также больших объемов отходов породы.  
Цель исследования – разработка концепции роботизированного комплекса для сооружения тоннелей в крепких породах на основе синтеза гидроабразивной резки (ГАР) и роевой роботизации. Методология включает системный анализ мирового опыта, теорию гидроструйного разрушения и принципы адаптивного управления роботизированным комплексом с техническим зрением. Предложена схема мобильного роботизированного комплекса из двух режущих роботов-манипуляторов с давлением струи до 6 000 бар, одного транспортного робота-манипулятора, системы лазерного сканирования и модуля ИИ для создания цифрового двойника забоя.  
Научная новизна заключается в обосновании применения промышленных роботов-манипуляторов, организованных по роевым принципам, с гидроабразивным режущим инструментом для проходки в крепких породах, обеспечивающим высокую точность контура выработки (±5–15 мм), отсутствие вибрационного воздействия на поверхностную застройку и замкнутый цикл утилизации извлекаемой породы (до 85 %) с ее переработкой в строительные материалы (облицовочная плитка, клинкерный кирпич, заполнители для бетона). Прогнозируемая скорость проходки выработки – 2,5–4,0 м/сут, ожидаемое снижение себестоимости строительства на 30–40 %. Полученные результаты ориентированы на применение при сооружении тоннелей Донецкого метрополитена и могут быть распространены на аналогичные горно-геологические условия. 

1. Штумпф Г. Г., Брылов С. А., Каменских А. А. Тоннелестроение в сложных горно-геологических усло- виях: опыт и перспективы. Москва : Изд-во МГТУ, 2018. 312 с.

2. Рыбин В. В., Коськин А. Ю. Износ режущего инструмента механизированных тоннелепроходческих комплексов при проходке в крепких породах // Горное оборудование и электромеханика. 2021. No 4. С. 28-35.

3. Liu L., Song W., Liu Y. Leveraging digital capabilities toward a circular economy: Reinforcing sustainable sup- ply chain management with Industry 4 technologies // Computers & Industrial Engineering. 2023. Vol. 178. Р. 109113. https://doi.org/10.1016/j.cie.2023.109113.

4. Elnadi M., Omar Y. Industry 4.0: critical investigations and synthesis of key findings // Management Review Quarterly. 2024. Vol. 74, No. 2. P. 711-744. https://doi.org/10.1007/s11301-022-00314-4.

5. Хазин М. Л. Роботизированная техника для добычи полезных ископаемых // Вестник Магнитогорского государственного технического университета имени Г. И. Носова. 2020. Т. 18, No 1. С. 4-15. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2020-18-1-4-15.

6. Нурет Типпе! представила первый тоннель, построенный роботами // Железные дороги мира. 2022. URL: https://zdmira.com/news/britanskaya-kompaniya-hypertunnel-predstavila-tekhnologiyu-stroitelstva-tonnelej-robotami (дата обращения: 10.04.2026).

7. Бреннер В. А., Жабин А. Б., Щеголевский М. М. Гидроабразивная резка горных пород: монография. Москва: Горная книга, 2008. 280 с.

8. Роботизированный комплекс гидроабразивной резки композитных материалов // Национальная ассоциация участников рынка робототехники. URL: https://robotunion.ru/projects/robotizationcases/tpost/0s8820doul-robotizirovannii-kompleks-gidroabrazivno (дата обращения: 10.04.2026).

9. Wightman E., Jalali P. Swarm robotics in underground construction: the HyperTunnel approach // Tunnelling and Underground Space Technology. 2024. Vol. 145. Art. 105602. DOI 10.1016/j.tust.2024.105602.

10. Коваленко В. С., Зырянов И. В. Автоматизация и роботизация горного производства современный этап перехода к высокопроизводительному и безопасному ведению открытых горных работ // Горная промыш ленность. 2025. No 5. С. 124-130. URL: https://doi.org/10.30686/1609-9192-2025-5-124-130 (дата обращения: 10.04.2026).