Finite element method applied in mine pressure computation within the context of rock massif – support system interaction

Purpose. The analysis of the current underground mine workings, both those that are in operation and works located within the mining perimeters where activity was stopped, is leading directly to the problem of stability, i.e. safety. The aim of the paper is the stability analysis of underground workings located in strongly metamorphosed andesite and determination of mine pressure in the context of rock – support system interaction was made based on numerical methods, taking into account the effects of inhomogeneous stresses, anisotropy of rocks, and time. Methods. Numerical – based finite element method was applied to obtain the stress variation radial displacement and mine pressure epures for the analyzed mine workings. To assess the stability of underground mine workings, a mathematical model was developed based on the principle of proper conformity and safety level, according to the main factors that influence the stability of underground workings. Findings. The results obtained showed that underground workings analyzed are characterized by a low stability level, which is consistent with the results obtained by the observations and numerical method. Depending on the computed level of safety has been established correspondence to class stability of underground mine workings. The results are confirmed by in situ observations and solutions obtained by experiments. Originality. The patterns of the stress-strain state change in the context of rock – support system interaction for horizontal galleries located in strongly metamorphosed andesite. Practical implications. The research results will facilitate to improve stability of mine workings and to significantly increase the safety level throughout their entire life – cycle.Мета. Аналіз стійкості підземних гірничих виробок, пройдених у сильно метаморфізованому андезиті, за допомогою чисельних методів моделювання. Визначити характер впливу гірського тиску з урахуванням взаємодії у системі “породний масив – кріплення”, впливу неоднорідних напружень, анізотропії порід і часу. Методика. Чисельний метод кінцевих елементів використовувався для розрахунку радіального зміщення різних напружень і побудови епюри напружень для аналізованої шахти. У якості критерія міцності прийнята гіпотеза Кулона-Мора, узагальнена Друкером-Прагером відповідно до припущень Рейеса. Стійкість підземних виробок оцінювалася за допомогою математичної моделі, яка була створена на основі принципу необхідного рівня конформності та безпеки, відповідно до основних факторів, що впливають на стійкість підземних виробок. Результати. Результати, отримані у ході спостережень і чисельними методами, свідчать про низький рівень стійкості аналізованих підземних виробок. Встановлено, що зі збільшенням поперечного перерізу виробки і глибини її залягання радіальні напруження зростають від контуру до масиву, досягаючи більш низьких значень у порівнянні з напруженим станом в масиві, чим і пояснюється погіршення стійкості виробок. Визначено фактори, за якими оцінена стійкість виробки: рівень відповідності (NC), рівень безпеки (NS) і ступінь невідповідності (GC) на основі отриманої оцінки (PO) та максимальної оцінки (PM). Рекомендовано використовувати у сильно метаморфізованому андезитовому типі порід не жорстке бетонне кріплення, а кріплення з вантажонесучою здатністю, що поступово збільшується. Наукова новизна. Розкрито механізм деформування системи “масив – кріплення” у сильно метаморфізованих андезитових породах. На основі нового математичного підходу до оцінки стійкості виробок встановлено відповідність між критерієм безпеки NS і класом стійкості гірничих виробок. Практична значимість. Результати дослідження сприятимуть поліпшенню стійкості гірничих виробок і значно підвищать рівень виробничої безпеки протягом всього періоду їх експлуатації.Цель. Анализ устойчивости подземных горных выработок, пройденных в сильно метаморфизованном андезите, с помощью численных методов моделирования. Определить характер влияния горного давления с учетом взаимодействия в системе “породный массив – крепь”, влияния неоднородных напряжений, анизотропии пород и времени. Методика. Численный метод конечных элементов использовался для расчета радиального смещения различных напряжений и построения эпюры напряжений для анализируемой шахты. В качестве критерия прочности принята гипотеза Кулона-Мора, обобщенная Друкером-Прагером в соответствии с предположениями Рейеса. Устойчивость подземных выработок оценивалась при помощи математической модели, которая была создана на основе принципа необходимого уровня конформности и безопасности, в соответствии с основными факторами, влияющими на устойчивость подземных выработок. Результаты. Результаты, полученные в ходе наблюдений и численными методами, свидетельствуют о низком уровне устойчивости анализируемых подземных выработок. Установлено, что с увеличением поперечного сечения выработки и глубины ее заложения радиальные напряжения возрастают от контура к массиву, достигая более низких значений по сравнению с напряженным состоянием в массиве, чем и объясняется ухудшение устойчивости выработок. Определены факторы, по которым оценена устойчивость выработки: уровень соответствия (NC), уровень безопасности (NS) и степень несоответствия (GC) на основе полученной оценки (PO) и максимальной оценки (PM). Рекомендовано использовать в сильно метаморфизованном андезитовом типе пород не жесткую бетонную крепь, а крепь с постепенно увеличивающейся грузонесущей способностью. Научная новизна. Раскрыт механизм деформирования системы “массив – крепь” в сильно метаморфизированных андезитовых породах. На основе нового математического подхода к оценке устойчивости выработок установлено соответствие между критерием безопасности NS и классом устойчивости горных выработок. Практическая значимость. Результаты исследования будут способствовать улучшению устойчивости горных выработок и значительно повысят уровень производственной безопасности в течение всего периода их эксплуатации.This work was developed from a theoretical and experimental study on the stability analysis of underground workings located in strongly metamorphosed andesite and determination of mine pressure in the context of rock – support system interaction. We thank to our colleague dr. Gabriel Băbuţ for his assistance and support in developing the mathematical model based on the principle of proper conformity and safety level, according to the main factors that influence the stability of underground workings. We would also like to show our gratitude to the University of Petrosani which provided the necessary equipment to perform all laboratory tests in prior experimental researches leading to the results synthesized in this article

RESEARCH ON THE WORKING PROCESS OPTIMIZATION OF A COMBINED INSTALLATION FOR GRAINS CLEANING

This paper presents experimental research of qualitative indexes of impurities separation out of grains seeds for one installation which used combined principles of separation (according to specific mass and aerodynamic properties of seeds). The installation used on the experimental research was composed of a gravity separator and an aspiration installation. Based on data obtained by measurements and regulated qualitative indicators the cleaning process indexes have been determined

MODERN METHODS FOR FREEZING USED IN FOOD INDUSTRY

Foods have a limited duration of preservation, due to factors that worsen quality,leading ultimately to their total depreciation. In order to preserve perishable foods and prolong the allowable period for storage and sales, one of the best methods that use artificial cold is freezing. The paper aims to present the most used methods of freezing food, focusing on the advantages and disadvantages of these methods

CONSIDERATIONS REGARDING THE IMPORTANCE OF ARTICHOKE CROP IN ORDER TO CAPITALIZE IT AS BIOMASS

In this paper is presented a study in that are synthesized aspects concerning the extraordinary potential which it has the crop artichoke for sustainable capitalization as: energy source, medicinal plant, but also row material in pharmacological industry to extract active compounds from cardboard

STAND FOR DETERMINING THE WEAR OF ACTIVE BODIES UNDER ACCELERATED REGIME

This paper presents the results of experimental research for the comparative testing of chisel knives for soil processing (manufactured of steel type 30MnCrB5, respectivelyof those charged with electrode made of tungsten carbide in the coating), from combiners, by analyzing their mass wear at different speeds and working depths in friction with the abrasive media (fine quartz sand) on the stand

CONSIDERATIONS ON PLANTS AND TECHNIQUES FOR OBTAINING BIO INSECTICIDES USED IN ORGANIC FARMING

The paper presents a few aspects regarding the development of organic agriculture in our country and abroad in the last years, the plants containing substances that can be used as organic insecticide, respectively the techniques and procedures used for obtaining these insecticides

ETHODOLOGY FOR ESTIMATING FUEL CONSUMPTION AND PRODUCTION NORMS (WORKING CAPACITY) BY POWER CLASSES, DEPENDING ON THE AGRICULTURAL WORK IN HILLY AREAS

The paper presents the results of researches conducted for determining a frame methodology for estimating fuel consumption and production norms, at national level, depending on the existing power sources, their power classes correlated with the existing surfaces at farmers and the agricultural works that need to be conducted in hilly areas in Romania, for the works of ploughing, harrowing and preparing the seedbed with rotating harrows.

TESTING THE RESISTANCE STRUCTURES OF TRACTORS AND AGRICULTURAL MACHINERY UNDER SIMULATED AND ACCELERATED REGIME

The need for an increased quality of products, the reduction of the production entry time and the restrictions imposed by the service period of products are the essential reasons which impose the necessity of using the simulated and accelerated regime tests. An accelerated test is necessary to produce the same content of wear deterioration as that one supported by the product (machine, gear, subsystem or component) on its lifetime in normal functioning conditions. Although a test in accelerated regime doesn`t have to produce big loads, unrealistic, which could alter the defecting mechanism? The paper presents the principal methods of test acceleration and exemplifies the test in accelerated and simulated regime by a test of endurance effectuated on the structure of a two plough body, on the Hydropulse stand inside of Testing Department from INMA Bucharest. Also, the paper present photos that were taken during the years from tests in simulated and accelerated regime, on the Hydropulse stand, of different machines and agricultural gears