The influence of mechanochemical treatment of sintered submicrocrystalline corundum substrates on the structure of bioglass composites

The influence of mechanochemical treatment of submicrocrystalline sintered corundum on the structure of bioglass composites containing α-Al2O3 and CaO—SiO2—P2O5 glasses was examined in the context of the possibility to form hydroxyapatite after being immersed in the simulated body fluid solution. Measurements of specific surface area and size and X-ray analysis of submicrocrystalline sintered corundum were conducted. Bioglass composites were obtained by placing submicrocrystalline sintered corundum grains in the CaO—SiO2—P2O5 sol system, gelling and sintering at 800 °C. The specimens were examined under a scanning electron microscope before and after immersion in the simulated body fluid solution for 24 and 120 h. Using the VCS algorithm, calculations of thermodynamic stability of compounds occurring in these bioglass composites were carried out, verifying the X-ray analysis

Tuning of Electrical and Optical Properties of Highly Conducting and Transparent Ta-Doped TiO2 Polycrystalline Films

We present a detailed study on polycrystalline transparent conducting Ta-doped TiO2 films, obtained by room temperature pulsed laser deposition followed by an annealing treatment at 550°C in vacuum. The effect of Ta as a dopant element and of different synthesis conditions are explored in order to assess the relationship between material structure and functional properties, i.e. electrical conductivity and optical transparency. We show that for the doped samples it is possible to achieve low resistivity (of the order of 5×10-4 Ωcm) coupled with transmittance values exceeding 80% in the visible range, showing the potential of polycrystalline Ta:TiO2 for application as a transparent electrode in novel photovoltaic devices. The presence of trends in the structural (crystalline domain size, anatase cell parameters), electrical (resistivity, charge carrier density and mobility) and optical (transmittance, optical band gap, effective mass) properties as a function of the oxygen background pressures and laser fluence used during the deposition process and of the annealing atmosphere is discussed, and points towards a complex defect chemistry ruling the material behavior. The large mobility values obtained in this work for Ta:TiO2 polycrystalline films (up to 13 cm2V-1s-1) could represent a definitive advantage with respect to the more studied Nb-doped TiO2

Isotopic investigations of the inflow to Mina crosswise at level IV of the „Wieliczka” Salt Mine during the period 1991-2007: results and their interpretation

Badania izotopowe wycieku w poprzeczni Mina (W IV- 27) na IV poziomie kopalni soli „Wieliczka” zapoczątkowano w październiku 1991 roku i prowadzono nieprzerwanie do momentu likwidacji wycieku w październiku 2007 roku. Rutynowo obejmowały one analizy składu izotopowego wody (d18O, d2H) i stężenia trytu. Trzykrotnie wykonano oznaczenia składu izotopowego węgla (d13C) oraz aktywności radiowęgla (14C) w rozpuszczonych węglanach. Badania składu izotopowego początkowo wskazywały na dopływ do wycieku wód zasilanych w chłodniejszych warunkach klimatycznych w stosunku do panujących obecnie, lub zdominowanych przez takie wody (tzw. wody „glacjalne”). Z biegiem czasu skład izotopowy uległ przesunięciu w kierunku składu wód współczesnej infiltracji. W całym okresie obserwacji skład izotopowy wykazywał znaczące fluktuacje, potwierdzające złożoność warunków hydrogeologicznych w sąsiedztwie wycieku, stwierdzonych w oparciu o badania znacznikowe na przedpolu poprzeczni Mina. W latach 1991-2007 wykonano łącznie 35 oznaczeń stężenia trytu w wodzie z wycieku. Ich rezultaty stały się podstawą do próby zastosowania modeli komorowych w celu określenia warunków i parametrów przepływu wody przy użyciu programu FLOWPC. Dokładny wgląd w dynamikę dopływu wód do poprzeczni oraz w strukturę danych izotopowych, wraz z postępującym rozwojem wiedzy na temat warunków przepływu wód podziemnych w obszarze zbiornika GZWP-451 zmusił do rewizji poglądów na temat interpretacji danych izotopowych. W latach 1992, 1993 i 2004 wykonano analizy składu izotopowego węgla d13C oraz aktywności 14C w rozpuszczonych węglanach pochodzenia nieorganicznego. Aktywność 14C systematycznie rosła, świadcząc o dopływie do wycieku coraz młodszej wody. Skład izotopowy węgla odzwierciedlał wartości mieszczące się w przedziałach typowych dla układów węglanowych formowanych przy udziale glebowego CO2, zmodyfikowanych w wyniku procesów rozkładu martwej materii organicznej. W prezentowanej pracy zestawiono wszystkie wyniki analiz izotopowych wykonane na przestrzeni lat 1991-2007 dla wycieku W IV-27 w poprzeczni Mina. Przedstawiona interpretacja wyników jest podsumowaniem i zwieńczeniem prac związanych z tym wyciekiem.Isotope investigations of water inflow to the Mina crosswise (W IV-27) located at the level IV of the „Wieliczka” salt mine started in October 1991. They were conducted regularly until October 2007, when the leak was stopped completely. Routine measurements included analyses of oxygen and hydrogen stable isotope composition of water (d18O, d2H) and tritium concentration. Three analyses of d13C and 14C in total dissolved inorganic carbon had been performed during the lifetime of the inflow. Initially, stable isotope composition of water indicated presence of water recharged in colder climate when compared to present-day conditions. Over time, this composition shifted towards the values typical for waters of modern infiltration. Over the entire period of observations the isotopic composition of inflowing water revealed significant fluctuations, indicating complexity of hydrogeological conditions in the vicinity of the Mina crosswise. During the period 1991 – 2007, a total of 35 determinations of tritium content had been made. Tritium data were used in numerical modeling of flow conditions using lumped parameter models (FLOWPC code). Detailed considerations of the dynamics of the inflow and the structure of isotope data forced the revision of previous interpretation. Analyses of 13C and 14C content in the total dissolved inorganic carbon pool were performed in 1992, 1993 and 2004. Activity of 14C has been increasing over this time period, indicating gradual freshening of the inflow. Stable carbon isotope composition (d13C) reflected values typical for carbonate solutions formed with participation of soil CO2, modified by processes of the dead organic matter decomposition. In a paper results of all isotope analyses performed during the existence of inflow to the Mina crosswise are presented and their new interpretation is proposed

Technology of closing backfilling wells in salt mines

Dla osiągnięcia różnych celów w górnictwie podziemnym wykonuje się otwory podsadzkowe. Po ich wykorzystaniu powinny być jak najszybciej zlikwidowane, gdyż ich stan techniczny zazwyczaj ulega pogorszeniu. Szczególnie jest to istotne w kopalniach soli, w których mogą być potencjalnymi drogami dopływu wody. Na przykładzie otworu podsadzkowego TP-24 wywierconego do komory Sanguszko w Kopalni Soli "Wieliczka" S.A. przedstawiono technologie likwidacji w strefie złożowej i nad nią. Opisano doszczelnienie górotworu wokół otworu, które zrealizowano metodą iniekcji otworowej z zastosowaniem pakerów i właściwie dobranych zaczynów uszczelniających.Backfilling wells are performed for a variety of situations. After being used, these wells should be closed as soon as possible, because their technical state usually deteriorates. This is especially important for salt mines, where they can be potential pathways for water. The closing technologies used for the reservoir and beyond it were discussed on the example of a backfilling well TP-24, drilled to the chamber Sanguszko in the Salt Mine "Wieliczka" S.A. Techniques of scaling up the near-wellbore area with the borehole injection method, and employing packers and properly selected sealing slurries are described in the paper

Evaluation of hydrogeological conditions of the northern region of Wieliczka salt deposit based on discharges from leak WVI-32, WVII-16 and WVI-6

Wycieki WVI-32, WVII-16 i WVI-6 zlokalizowane są w rejonie północnej granicy złoża soli Wieliczka. Pojawienie się ich miało związek z pracami górniczymi prowadzonymi w tym rejonie, a dokładnie z eksploatacją soli metodą "na mokro" metodą komór ługowniczych. Wycieki są niezwykle ważnym zjawiskiem hydrogeologicznym bo stanowią 56,6% wszystkich wód dopływających do złoża i są wodami nienasyconymi względem halitu. W artykule przedstawiono zmienność wydajności dopływów od momentu pojawienia się wycieków. Najbardziej niebezpiecznym z wycieków, biorąc pod uwagę zmiany wydajności, wydaje się wyciek WVI-32.Leaks WVI-32, WVII--6 and WVI-6 are located at the northern boundary of the Wieliczka salt deposit. The leaks in the region occurred as a result of the mining of salt using the leaching chamber method. These leaks are a significant hydrological phenomenon as they constitute 56.6% of total flux to the mine and are unsaturated brine. The changeability of the leak inflow discharges since their occurrence has been discussed in the paper. The result of the analysis indicates that the most dangerous inflows were from leak WVI-32

Mine shaft sealing technology

Technologia uszczelniania szybów górniczych została opracowana przez Kopalnię Soli „Wieliczka” S.A. w ramach realizacji projektu „Opracowanie technologii uszczelniania szybów górniczych przez Kopalnię Soli „Wieliczka” dofinansowanego ze środków UE w ramach programu POIG 1.4. i we współpracy z Wydziałem Wiertnictwa Nafty i Gazu Akademii Górniczo-Hutniczej im. Stanisława Staszica. Technologia wykorzystuje najnowocześniejsze metody wiertnicze oraz opatentowane zaczyny uszczelniające, które charakteryzują się większą odpornością na agresywne środowisko, niż standardowe materiały wiążące. Technologia wykorzystuje również mobilny system monitoringu wizyjnego oraz system monitoringu przemieszczeń obudowy szybowej. Całość monitoringu wspomagana jest przez oprogramowanie komputerowe, które pozwala na sprawne i łatwe śledzenie procesu uszczelniania.The Mine Shafts Sealing Technology was developed by the Wieliczka Salt Mine as part of the project: “Development of the mine shafts sealing technology by the Wieliczka Salt Mine subsidised by EU funds under the Operational Programme Innovative Economy 1.4. and in cooperation with the Faculty of Drilling, Oil and Gas of the AGH University of Science and Technology. This technology takes advantage of the latest drilling methods and patented sealing pastes with increased resistance to aggressive environments compared to standard binding agents. The technology also uses a mobile visual monitoring system and a system for monitoring the displacement of the shaft lining. The entire monitoring installation is supported by computer software, enabling quick and easy tracking of the sealing process

Hydrogen Detection With a Gas Sensor Array – Processing and Recognition of Dynamic Responses Using Neural Networks

An array consisting of four commercial gas sensors with target specifications for hydrocarbons, ammonia, alcohol, explosive gases has been constructed and tested. The sensors in the array operate in the dynamic mode upon the temperature modulation from 350°C to 500°C. Changes in the sensor operating temperature lead to distinct resistance responses affected by the gas type, its concentration and the humidity level. The measurements are performed upon various hydrogen (17-3000 ppm), methane (167-3000 ppm) and propane (167-3000 ppm) concentrations at relative humidity levels of 0-75%RH. The measured dynamic response signals are further processed with the Discrete Fourier Transform. Absolute values of the dc component and the first five harmonics of each sensor are analysed by a feed-forward back-propagation neural network. The ultimate aim of this research is to achieve a reliable hydrogen detection despite an interference of the humidity and residual gases

Przyczyny i skutki dopływu wody na przykładzie poprzeczni Mina w Kopalni Soli „Wieliczka”

The causes of disastrous water flux in the historical Salt Mine “Wieliczka“ have been presented on the example of transverse heading Mina at the IV level at a depth of 175 m bsl. The complex geological setting of direct environment of the transverse heading Mina has been described paying attention to unfavorable hydrogeological conditions in the northern part of the salt deposit. The main activities oriented to limiting the water hazard in the Salt Mine “Wieliczka“ and the reconstruction of inner safety pillar, which had been seriously damaged by mining activities, have been analyzed. A selection of objects inside the mine, saved from flooding thanks to protection works has been visualized in photos.Na przykładzie zabytkowej Kopalni Soli „Wieliczka” przedstawiono co doprowadziło do katastrofalnego dopływu wody do poprzeczni Mina położonej na IV poziomie na głębokości 175 m ppt. Opisano złożoną budowę geologiczną bezpośredniego otoczenia poprzeczni Mina zwracając uwagę na wyjątkowo niekorzystne warunki hydrogeologiczne panujące od północnej strony złoża soli. Podano główne kierunki działań dla ograniczenia zagrożenia wodnego Kopalni Soli „Wieliczka” mające na celu odbudowę wewnętrznego filara bezpieczeństwa, który został poważnie uszkodzony wcześniejszymi robotami górniczymi. Pokazano wybrane obiekty znajdujące się wewnątrz kopalni, które dzięki pracom zabezpieczającym udało się uratować od zatopienia

Chemical and discharge changes of the WIII-9 leakage as an evaluation element of a risk of flooding Wieliczka Salt Mine

Wyciek WIII-9 zlokalizowany jest na III poziomie Kopalni Soli Wieliczka w poprzeczni Koerber w rejonie tzw. ''bunkra popiołowego'', wybudowanego w okresie II wojny światowej lub zaraz po jej zakończeniu. Do bunkra sypano żużel z kopalnianej kotłowni, wykorzystując wykonane w tym celu trzy otwory z powierzchni. Żużel przewożono i lokowano w pobliskich wyrobiskach komorowych. W rejonie wylotów otworów rejestrowano od 1969 roku wykroplenia solanki. W roku 1987 przeprowadzono likwidację otworów popiołowych. Wydatek wycieku zmniejszył się, ale nadal istnieje dopływ w ilości około 0,1 1/min. Dopływ ujęty jest w dwóch rząpiach. Na podstawie obserwacji jakościowych (zasolenia i zawartości jonów SO4, Ca, Mg) i wydajności wycieku - pomiarów wykonywanych w ciągu kilkudziesięciu lat analizowano zmienność tego dopływu. Omówiono założenia projektu doszczelnienia otworów zsypowych mającego na celu likwidację zagrożenia wodnego tego rejonu.WIII-9 leak is located on the third level of Wieliczka Salt Mine in the Koerber crosswise gallery in the area of ''ash shelter'' which was built during the Second World War or just after its finished. Slag from local boiler room was stored in this shelter by the use of three boreholes from the surface. Slag was carried and placed in the nearby chambers. In the area of boreholes droplet leakages were reported since 1969. In 1987 boreholes were liquidated. Leakage discharge was reduced but it still exists in amount of about 0,1 1/min. The inflow is intaken in two places. Changes of this leakage during the dozen years were analyzed on the basis of the qualitative observations (salinity and 504, Ca, Mg contest) and leakage discharge. It was speak about the main assumption of pouring boreholes insulation due to reducing a risk of this area excavation flooding. The main assumption of pouring boreholes insulation was discussed due to reducing the risk of flooding the excavation sites in this area