BFKL versus HERA

The BFKL equation and the kT-factorization theorem are used to obtain predictions for F2 in the small Bjorken-x region over a wide range of Q**2. The dependence on the parameters, especially on those concerning the infrared region, is discussed. After a background fit to recent experimental data obtained at HERA and at Fermilab (E665 experiment), we find that the predicted, almost Q**2 independent BFKL slope lambda >= 0.5 appears to be too steep at lower Q**2 values. Thus there seems to be a chance that future HERA data can distinguish between pure BFKL and conventional field theoretic renormalization group approaches.Comment: 26 pages, 6 eps figures, LaTeX2e using epsfig.sty and amssymb.st

What can whiskers tell us about mammalian evolution, behaviour, and ecology?

Most mammals have whiskers; however, nearly everything we know about whiskers derives from just a handful of species, including laboratory rats Rattus norvegicus and mice Mus musculus, as well as some species of pinniped and marsupial. We explore the extent to which the knowledge of the whisker system from a handful of species applies to mammals generally. This will help us understand whisker evolution and function, in order to gain more insights into mammalian behaviour and ecology. This review is structured around Tinbergen’s four questions, since this method is an established, comprehensive, and logical approach to studying behaviour. We ask: how do whiskers work, develop, and evolve? And what are they for? While whiskers are all slender, curved, tapered, keratinised hairs that transmit vibrotactile information, we show that there are marked differences between species with respect to whisker arrangement, numbers, length, musculature, development, and growth cycles. The conservation of form and a common muscle architecture in mammals suggests that early mammals had whiskers. Whiskers may have been functional even in therapsids. However, certain extant mammalian species are equipped with especially long and sensitive whiskers, in particular nocturnal, arboreal species, and aquatic species, which live in complex environments and hunt moving prey. Knowledge of whiskers and whisker use can guide us in developing conservation protocols and designing enriched enclosures for captive mammals. We suggest that further comparative studies, embracing a wider variety of mammalian species, are required before one can make large-scale predictions relating to evolution and function of whiskers. More research is needed to develop robust techniques to enhance the welfare and conservation of mammals

Occurrence and influence assessment of mine rooms and galleries on ground surface

Na terenie Górnośląskiego Zagłębia Węglowego istnieją liczne obszary występowania pozostałości płytkiej podziemnej eksploatacji złóż. Należą do nich zarówno wyrobiska historyczne, często o dużej wartości zabytkowej, jak i podziemne komory i chodniki lub ich fragmenty pozostałe po „rabunkowej” eksploatacji, prowadzonej bez uwzględnienia zasad ochrony środowiska. Prowadzenie eksploatacji górniczej pod zurbanizowanymi obszarami GZW wpłynęło na rozwój metod prognozowania deformacji powierzchni terenu, w szczególności dla bieżącej, wielkopowierzchniowej eksploatacji ścianowej. Obliczanie deformacji powierzchni terenu dla pojedynczych niewielkich wyrobisk może opierać się między innymi na geometryczno-całkowej metodzie Budryka-Knothego. W artykule przedstawiono zależności pozwalające na wyznaczanie parametrów deformacji powierzchni terenu dla wyrobisk na głębokościach, dla których możliwe jest stosowanie równań teoretycznych – w strefie występowania deformacji ciągłych. Następnie omówiono istniejące metody określania wpływu podziemnych wyrobisk górniczych leżących w pobliżu powierzchni ziemi, w strefie, w której ich zawał prowadzić może do występowania deformacji nieciągłych, w formie zapadlisk i innych poważnych zaburzeń powierzchni terenu, stwarzających w skrajnej sytuacji, nawet katastrofalne zagrożenie dla obiektów budowlanych i bezpieczeństwa ludności. Na przykładzie przykładowego wyrobiska przedstawiono szereg wyników obliczeń związanych z wpływem głębokości wyrobiska na rodzaj i skalę deformacji powstających na powierzchni ziemi w wyniku ich zawału.On the Area of Upper Silesia Coal Basin exist numerous areas of shallow underground mining remnants. There are both historical workings, often of high monumental value and underground rooms, gates or their parts, remained after “predatory” mining operations, which was conducted unregard environmental protection measure. Mining works under urbanised areas of USCB induced development of ground subsidence modelling for current, longwall mining operations. Geometrical – integral methods developed by Budryk and Knothe can be used for calculating of ground deformations parameters for small workings. The paper presents relations, which allow determination of subsidence parameters for workings located on depths, for which theoretical equations can be used – it means area of continuous subsidence. Next, for underground workings located close to the ground, where their collapse may result in sinkholes and other significant ground disturbances occurrence connected with hazards for building structures and public safety, methods for their prediction have been discussed. On an example of an underground working, a range of calculations results have been presented to show influence of its depth on a type and range of ground deformations resulted from its collapsing

Balance and methods of the utilization of salt waters from active and decommissioned hard coal mines including their use in underground mining technologies

Odwadnianie kopalń i wprowadzanie wód słonych do cieków powierzchniowych stanowi jedną z głównych form negatywnych oddziaływań na środowisko, która powinna być właściwie rozwiązana przez przemysł wydobywczy. Duża powierzchnia obszarów górniczych kopalń czynnych i zlikwidowanych oraz budowa geologiczna i warunki hydrogeologiczne górotworu sprawiają, że ilość wód dołowych wypompowywanych rocznie ze wszystkich kopalń Górnośląskiego Zagłębia Węglowego wynosi około 118 mln m3 . Coraz większa głębokość eksploatacji i konieczność ochrony czynnych kopalń przed zagrożeniem wodnym przyczyniają się do wzrostu koncentracji chlorków i siarczanów w wodach dołowych wprowadzanych do środowiska, pomimo spadku wielkości wydobycia i malejącej liczby czynnych kopalń. Większość ładunku soli jest wprowadzana do wód powierzchniowych, częściowo z zastosowaniem kontroli koncentracji stężenia soli, jednak z punktu widzenia ochrony środowiska najlepszym rozwiązaniem problemu wód słonych byłoby ich zagospodarowanie w technologiach zapewniających znaczący w skali problemu poziom ich wykorzystania. Grupą takich technologii jest wypełnianie pustek podziemnych, realizowane przede wszystkim w formie doszczelniania zrobów i podsadzania zbędnych wyrobisk górniczych. Z racji kubatury powstających w wyniku bieżącej eksploatacji podziemnej pustek podziemnych, przy uwzględnieniu istniejących ograniczeń, potencjalnie dostępnych do wypełniania jest około 17,7 mln m3 objętości zrobów i wyrobisk. Z uwagi na dostępność popiołów lotnych i innych odpadów przemysłowych, które są głównym komponentem drobnoziarnistych mieszanin do wypełniania pustek, łączna objętość wód zasolonych i solanek, które mogą być zagospodarowane w rozpatrywanych technologiach oszacowano na 3,5–6,5 mln m3 rocznie.Mine drainage and discharge of salt waters into water bodies belong to main environmental issues, which must be appropriately addressed by the underground coal mining industry. The large area of exploited and abandoned mine fields in the Upper Silesia Coal Basin, as well as the geological structure of the rock mass and its hydrogeological conditions require the draining and discharge of about 119 million m 3 /yr of mine waters. Increasing the depth of mining and the necessity of protection of mines against water hazard result in increased amounts of chlorides and sulphates in the mine waters, even by decreasing the total coal output and the number of mines. The majority of the salts are being discharged directly into rivers, partly under control of salt concentration, however from the point of the view of environment protection, the most favorable way of their utilization would be technologies allowing the bulk use of saline waters. Filling of underground voids represents a group of such methods, from which the filling of goaves (cavings) is the most effective. Due to large volume of voids resulting from the extraction of coal and taking the numerous limitations of this method into account, the potential capacity for filling reaches about 17.7 million m3 /yr of cavings and unnecessary workings. Considering the limited availability of fly ash, which is the main component of slurries being in use for the filling of voids, the total volume of saline water and brines, which could be utilized, has been assessed as 3,5–6,5 million m3 /yr

Assessment of Influence of Mine Drainage on the Sinkhole Occurrence Risk in The Northern part of Bytom Trough

W północnej części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego, na obszarze nakładania się masywu triasowego na warstwy karbońskie, występują trudne warunki ochrony powierzchni terenu związane z dokonaną eksploatacją płytko zalegających rud metali w utworach triasowych oraz węgla kamiennego w masywie karbońskim. Powierzchnia terenu nad zrobami płytkiej eksploatacji rud metali narażona jest w szczególnym stopniu na występowanie nieciągłych deformacji powierzchni terenu, głównie w formie zapadlisk. Na większości tych obszarów eksploatacja jest zaniechana, jednak wysoki poziom zagrożenia deformacjami nieciągłymi utrzymuje się ze względu na wysoką dynamikę ruchu wód podziemnych w przepuszczalnych utworach węglanowych, wspieraną przez odwadnianie czynnych i zlikwidowanych kopalń węgla kamiennego, a także obecność starych zrobów i eksploatacją bieżącą. Nowe przedsięwzięcia wydobywcze podejmowane w niecce bytomskiej zakładają zastosowanie systemu eksploatacji minimalizującego ruchy górotworu dla uniknięcia rozwoju zjawisk deformacyjnych w nadkładzie triasowym i maksymalną ochroną powierzchni terenu. Jednak w aspekcie zjawisk hydrogeologicznych, dawna i obecna działalność górnicza wpływa na znacznie przyspieszony, w porównaniu do warunków naturalnych, rozwój procesów erozyjnych i krasowych. Wynika to z charakterystyki fizycznych i chemicznych właściwości skał węglanowych oraz wzmożonego ruchu wód podziemnych, generowanego przez odwadnianie górotworu. W wielu przypadkach odwadniania kopalń nie można postrzegać jako proces tymczasowy, trwający do zakończenia działalności górniczej. Będzie to proces trwały, wymuszony koniecznością odwadniania obniżonych przez osiadanie górotworu terenów zurbanizowanych i skutkujący postępującą erozją i krasowieniem warstw triasowych. Obecność pustek i stref rozluźnień w płytkich warstwach skał węglanowych oraz stan zawodnienia ośrodka skalnego można określić za pomocą pomiarów geofizycznych, spośród których szczególnie przydatna jest metoda elektrooporowa, pozwalająca między innymi na wyróżnienie obszarów wypełnionych wodą (anomalne strefy niskooporowe) oraz suchych, względnie utworzonych przez skały nisko przepuszczalne (anomalie wysokooporowe). Jako ilustrację rozważań teoretycznych omówiono dwa przykłady badań wybranych terenów: w rejonie Piekar Śląskich, gdzie prowadzono eksploatacja rud metali oraz Czeladzi, gdzie rudy metali nie występują. Przeanalizowane przykłady badań zmierzających do określenia stanu zagrożenia występowaniem deformacji nieciągłych powierzchni terenu na podłożu triasowym pod którym prowadzona była eksploatacja w warstwach karbonu, potwierdzają silny związek między warunkami hydrogeologicznymi panującymi w utworach triasowych a skalą tego zagrożenia.In northern part of Upper Silesia Coal Basin, where Triassic deposits overlay Carboniferous strata, difficult conditions of ground surface exist in regard to extraction of shallow meal ore deposits in Triassic and coal in Carboniferous strata. Ground surface over remnants of shallow ore metal mining is endangered by discontinuous deformations, especially in a form of sinkholes. On most of the area mining works are completed, although the risk of sinkholes occurrence is still significant due to high dynamics of ground waters movement in permeable carbonate rocks, supported by drainage of active and closed coal mines as well as presence of old void and current mining works. New mining operations undertaken in Bytom trough assume use of mining system that minimises rock mass movements to avoids development of deformation in Triassic overburden and maximal protection of ground surface. However, from the point of view of hydrogeological phenomena, previous and current mining activity influences accelerated, in relation to natural conditions, processes of erosion and karst development. It results from physical and chemical properties of carbonate rocks as well as increased flow of ground waters generated by drainage of the rock mass. In many cases drainage of mines cannot be seen as temporary process until completion of mining activities. It will be permanently necessary for a reason of drainage of urbanised terrains subsided in results of excessive mining operation, in result of which erosion and karst process will continue. Presence of voids and loose zones in shallow layers of carbonate rocks as well as flooding of rock environment may observed using geophysical measurements, from which the most useful is electrical resistivity method. This method allows, between other, selection of flooded (low resistivity anomalies) and dry (highly resistive anomalies), eventually containing rocks of low permeability, areas. As an illustration of theoretical considerations two examples of measurements have been discussed : an area in Piekary Śląskie, where coal mine extraction took place, and in area of Czeladź, where metal ores do not exist. Conducted measurements, aimed on determination of the risk of sinkholes arise on the ground surface over Triassic foundation undermined by coal mine extraction, confirm strong relation between hydrogeological conditions, which occur in Triassic formations and predisposition for sinkhole occurrence

Zastosowanie popiołów lotnych do wypełniania płytkich wyrobisk porudnych na przykładzie rekultywacji terenu pogórniczego w Piekarach Śląskich

In city limits of Piekary Śląskie exist areas of intensively mined shallow deposits of metal ores, in the vicinity of the roof of Triassic carbonate rocks. These terrains constitute degraded areas, which development must be preceded by rehabilitation works. Degradation of the land has been contributed by substantial amount of shafts and mine workings, resulted from open cast and underground operations. Underground workings maintaining beneath weak, fractured, and eroded roof layer of Triassic and Quaternary sediments are strongly vulnerable to roof rocks collapsing and self-filling by loose overburden material. The latter leads to development of discontinuous deformations of the ground surface, which frequently take a form of sinkholes. Probability of roof collapse and self-filling of underground cavities may be assessed on the basis of the height of collapsed and fractured zones, in relation with the thickness of hard rock roof and soft overburden. Janusz-Jarosz model of cavings formation in shallow underground voids has been used to analyse the influence of the degree of filling and type of fill material on the height of collapsed and fractured rocks zones, which develop over collapsed rest of the void volume, where also the effect of the compressibility of the fill material has been considered. The analysis focused on three filling technologies of voids with fly ash from hard coal combustion: pneumatic filling with fresh dry fly ash, pressurized filling with humid fly ash from ash ponds, and hydraulic filling of fresh fly ash – water binding mixtures. Results obtained from the analysis demonstrate that the best conditions for effective filling of the voids and elimination of deformation occurrence on the ground surface provide the use of fly ash – water mixtures.Na terenie Piekar Śląskich występują obszary, na których prowadzono eksploatację płytkich złóż rud metali, zalegających w pobliżu stropu warstw triasu. Są to tereny zdegradowane, między innymi na skutek występowania nieciągłych deformacji powierzchni terenu powodowanych przez nagromadzenie dużej liczby szybów oraz intensywną eksploatację rud metali, zarówno odkrywkową, jak i podziemną. Wyrobiska podziemne utrzymywane pod słabymi, spękanymi i zerodowanymi skałami tworzącymi strop warstw triasowych charakteryzują się podatnością na zawał skał stropowych i samopodsadzenie luźnymi utworami nadkładu, będącymi częstą przyczyną powstawania deformacji nieciągłych powierzchni terenu. Prawdopodobieństwo zawału stropu i samozasypania pustki podziemnej można określić dokonując oszacowania wysokości stref zawału i spękań, a następnie ich porównania z miąższością wapiennych skał stropowych i luźnego nadkładu czwartorzędowego. Opierając się na modelu Janusza–Jarosza przeprowadzono analizę wpływu stopnia wypełnienia pustki podziemnej i rodzaju materiału wypełniającego na wysokość stref zawału i spękań powstających w wyniku opadu skał stropowych do niewypełnionej części objętości pustki oraz obniżenia stropu pustki wynikającego ze ściśliwości materiału wypełniającego. W analizie wzięto pod uwagę trzy technologie wypełnienia pustek za pomocą popiołów lotnych ze spalania węgla kamiennego, tj. pneumatyczne wypełnianie pustek suchymi popiołami lotnymi, ciśnieniowe wypełnianie pustek popiołami w stanie wilgotnym, pobranymi ze składowisk odpadów oraz hydrauliczne wypełnianie pustek mieszaninami popiołowo-wodnymi sporządzonymi z popiołów świeżych, wykazujących właściwości wiążące. Przeprowadzone analizy wykazały, że najlepsze rezultaty zapewnia zastosowanie mieszanin popiołowo-wodnych

Assessment of impact of physical properties of fly ash-water mixtures used for filling of shallow mine voids on the discontinuous ground deformation hazard

Płytkie pustki podziemne stanowią potencjalne źródło zagrożenia występowaniem deformacji nieciągłych, zwłaszcza zapadlisk, którym można zapobiec przez wypełnienie pustek odpowiednio dobranymi materiałami. Aby uniemożliwić opad skał stopowych i samozasypanie pustki luźnymi skałami nadkładu, użyty do wypełnienia materiał musi być nieściśliwy, odporny na rozmakanie i spełniać inne kryteria wymagane dla mieszanin przeznaczonych do wypełniania pustek podziemnych. W artykule dokonano oceny sedymentacji, czasu tężenia i wiązania, wytrzymałości na ściskanie, rozmakalności i ściśliwości wybranych rodzajów mieszanin popiołowo-wodnych na przebieg procesu wypełniania pustek podziemnych i stabilizacji warstw nadległych, z uwzględnieniem wpływu czasu na zmianę wartości tych parametrów. Następnie dokonano porównania ściśliwości mieszanin popiołowo-wodnych i popiołów w stanie suchym oraz wilgotnym. Na tej podstawie określono wpływ rodzaju materiału wypełniającego na wysokość stref zawału i spękań nad pustką podziemną, których położenie względem stropu skały zwięzłej i powierzchni ziemi decydujące o wystąpieniu nieciągłej deformacji powierzchni terenu.Shallow underground voids represent potential source of discontinuous deformations, especially sinkholes, which it is possible to prevent through the filling of the voids with appropriately selected materials. In order to make the fall of rocks and backfilling of the void with loose overburden rocks impossible, material applied for the filling must be incompressible, waterproof, and fulfil other criteria required for mixtures intended to fill underground voids. In the article an assessment of impact of such properties as sedimentation, set and binding time, compressive strength, soak resistance and compressibility of chosen kinds of ash-water mixtures on the process of filling and stabilization of overlying rocks has been conducted, including the influence of the time on the change of the value of these parameters. Next the compressibility of ash-water mixtures and ashes in the dry and humid state have been compared. On this base an influence of a kind of fill material on the height of caving and fractured zones over a void has been determined, which position in relation to the hard rock roof and ground surface are essential for appearing of discontinuous ground deformation

Localization and Liquidation of Underground Voids in Triassic Rock Mass Endangered By Deformations from The Side of Carboniferous Beds Mining

The paper presents analysis of geophysical tests conducted in Triassic strata and the roof of the carboniferous formation, course of fill operations, and assessment of their results, for purposes of an investment located in Czeladź, on the post-mining area of mine "Saturn”. Electrical resistance survey (ERS) demonstrated presence of numerous low - and high resistive anomalies located both in Triassic and carboniferous strata. ERS data, analysis of geological profiles, fill operations, post-completion ERS, and other observations, allowed evaluation of the ground surface safety in terms of mine subsidence appearance and formulation of recommendations for building designers. Conducted fill operations showed presence of voids, mainly in the eastern part of the investment, which have been filled up in the range of individual bore holes. Post-completion ERS demonstrated increase of electrical resistivity particularly at places, where it was before filling of voids. This observation indicates reduction of precipitation waters migration, hence slowing or even elimination of erosion and suffusion phenomena, supporting the development of voids, followed by their filling with loose material from the soft overburden rocks. Conducted works should provide sufficient stability of the investment area as well as ensure appropriate conditions for foundation of the building, especially in the context of compactness of the ground

Zastosowanie stabilizujących mieszanin wysokozagęszczonych do likwidacji zatopionych szybów

The paper presents the results of research on the use of highly thickened slurries for closure of abandoned shafts. Two fill slurry compositions were considered, i.e. mixtures of slag, fly ash, cement and water, one of them containing 15 and the other 30% of cement by mass. In the case of closure of a partially flooded shaft, the fill material or mixture of materials should possess the ability to solidify in a water environment, and after solidification must be proof against soaking and secondary liquefaction. The solidified fill material should also remain stable under the loads resulting from subsequent batches of fill material placed in the shaft. The laboratory test results and analyses showed that strength and strain parameters of the fill material depend not only on the composition of the mixture, but also on the way of transport (transport in stagnant water) and the curing environment - water or dry air environment. Numerical calculations of stress and strain state in the shaft plug performing the function of a revetment plug, conducted for increasing strengths of the fill material and increasing loads exerted on the plug by the thickening column of fill material poured in the shaft, allowed to determine the strength requirements and the technology of solidifying backfill utilized for shaft closures.W artykule przedstawiono wyniki badań nad zastosowaniem mieszanin wysokozagęszczonych do likwidacji nieczynnego szybu. Rozpatrywano dwa rodzaje składów masowych mieszaniny podsadzkowej, a mianowicie mieszaninę żużlowo-popiołowo-wodną, w której zawartość cementu wynosiła 30%, oraz mieszaninę o zawartości cementu równej 15%. W przypadku likwidacji nieczynnego szybu częściowo wypełnionego wodą materiał zasypowy lub mieszanina materiałów powinny wykazywać zdolność do zestalania w ośrodku wodnym, a po zestaleniu posiadać odporność na rozmakanie lub wtórne upłynnienie. Zestalony materiał zasypowy powinien ponadto być stateczny również w warunkach obciążeń kolejnymi porcjami materiału zasypowego wprowadzanego do likwidowanego szybu. Z przeprowadzonych badań laboratoryjnych wynika, że parametry wytrzymałościowe i odkształceniowe zależą nie tylko od składu mieszaniny, ale również od sposobu transportu (transport w wodzie stojącej) oraz środowiska sezonowania - środowisko wodne lub powietrzno-suche. Wykonane obliczenia numeryczne stateczności szybowego korka oporowego, przeprowadzone dla narastającej wytrzymałości materiału podsadzki i zwiększających się obciążeń korka od narastającej kolumny podsadzkowej w szybie, pozwalają określać wymagania wytrzymałościowe i technologię wykonania podsadzki zestalającej w likwidowanym szybie

Acceptance and performance test of centrifugal pumps

W artykule opisano schemat typowego układu pompowego i pokazano jego statyczne i dynamiczne charakterystyki, istotne przy komputeryzacji ich pomiaru. Przedstawiono skomputeryzowane stanowisko badawcze do wyznaczania podstawowych charakterystyk statycznych i dynamicznych pompy wirowej i rurociągu. Oprogramowanie wspomagające pomiary umożliwia wyznaczenie parametrów energetycznych pompy na podstawie zmierzonych wielkości fizycznych. Stanowisko ułatwia pomiary i opis krzywych rozwoju kawitacji, a także wyznaczenie pełnej charakterystyki kawitacyjnej pompy. Opracowana karta pomiarowa pozwala na ocenę zgodności parametrów nominalnego punktu pracy z parametrami katalogowymi wg obowiązującej normy dla przyjętej klasy maszyny. Przedstawione skomputeryzowane stanowisko badawcze dedykowane jest do pomiarów odbiorczych pomp odśrodkowych.In the paper it is described a schema of typical pump system and it is shown its static and dynamic characteristics which are essential in the process of computerization measurements of the characteristics. Compurized test stand for operational measurements has been presented. The article describes the basic static and dynamic characteristics of a centrifugal pump and pipeline Software aiding measurements make possible to determine pump parameters on the basis of measured physical quantities. Test-stand is labour-saving for measurements, description of cavitational development curves and determination of cavitational pump characteristics. Elaborated measurement card makes possible to compare working point with catalogue parameters