Improvement of hole drilling technology for ore drawing intensification

Purpose. The improvement of hole drilling for increasing the mineral recovery ratio by ore drawing improvement through blasting. Methods. The drilling parameters were examined for rock dumps. The means of experimental drilling are drilling rig SKB-4; drill rods with a diameter of 42 mm and a length of 1.2 m; polyethylene pipes PND 63×8 and PND 70×8 with a length of 1.2 m; steel couplings for polyethylene pipes connecting; cone bits and RKS cutters. The criterion of drilling efficiency was the mechanical drilling speed. The drilling speed at different depths was measured with an axial force of 800 – 2000 kg and rotational speeds of 120, 200 and 280 rpm. Experimental drilling was carried out using the charges of two modifications. 18 experimental boreholes with a length of 300 m were drilled. Findings. The article confirms possibility and practicability of simultaneous hole drilling and pipe casing without transmitting torque loads on the pipes and offers a design of a drill string with hoses inside drill rods and their further pulling up, and piping with simultaneous drilling. The scheme of interaction of blastholes and pipe casing when hole boring in broken ores is made. The nature of the relationship between the speed of penetration of vertical and horizontal holes with the change in the axial force and their length for different modifications of the drilling tool is studied. Originality. The new laws of change in the hole drilling penetration speed depending on the complex of technological parameters of drilling are obtained. The authors offer a model describing the possibility of hole drilling in the broken massif as well as an optimized design of the string necessary for that. Practical implications. The obtained regularities determine mechanical and energy drilling indexes and which are necessary at the stage of designing when deciding upon practicability of extraction of in-situ left ores while enhancing mining technologies of ore drawing.Мета. Вдосконалення технології буріння свердловин для підвищення повноти використання надр шляхом інтенсифікації випуску руд підриванням зарядів вибухових речовин (ВР). Методика. Параметри буріння досліджені на породному відвалі. Засоби експериментального буріння: буровий верстат СКБ-4; бурові штанги діаметром 42 мм довжиною 1.2 м; поліетиленові труби ПНД 63×8 та ПНД 70×8 довжиною 1.2 м; сталеві муфти для з’єднання поліетиленових труб; шарошечні долота та різці РКС. Критерієм ефективності буріння була механічна швидкість буріння. Швидкість буріння на різних глибинах вимірювали при осьовому зусиллі 800 – 2000 кг і швидкостях обертання 120, 200 і 280 об/хв. Експериментальне буріння здійснювалося із застосуванням снарядів двох модифікацій. Пробурено 18 експериментальних свердловин довжиною 300 м. Результати. Підтверджена можливість та доцільність буріння свердловин одночасно з установкою обсадних труб без передачі на останні навантажень від крутного моменту. Запропоновано конструкції бурового снаряду для установки обсадних труб із розміщенням шлангів всередині бурових штанг і подальшим їх вилученням та з установкою обсадних труб одночасно з бурінням. Складено схему взаємодії сил при бурінні у зруйнованому масиві свердловин з обсадкою. Досліджено характер взаємозв’язку швидкості проходки вертикальних і горизонтальних свердловин зі зміною осьового зусилля та їх довжини при різних модифікаціях бурового снаряду. Наукова новизна. Отримано нові закономірності зміни швидкості проходки свердловин залежно від комплексу технологічних параметрів буріння. Запропоновано модель опису можливості буріння свердловин по зруйнованому масиву й оптимізована конструкція снаряду для її реалізації. Практична значимість. Отримані закономірності визначають механічні та енергетичні показники буріння, які необхідні на стадії проектування при вирішенні питання щодо доцільності вилучення втрачених руд при вдосконаленні технології розробки родовищ із випуском втрачених руд.Цель. Совершенствование технологии бурения скважин для повышения полноты использования недр путем интенсификации выпуска руд взрыванием зарядов взрывчатых веществ (ВВ). Методика. Параметры бурения исследованы на породном отвале. Средства экспериментального бурения: буровой станок СКБ-4; буровые штанги диаметром 42 мм длиной 1.2 м; полиэтиленовые трубы ПНД 63×8 и ПНД 70×8 длиной 1.2 м; стальные муфты для соединения полиэтиленовых труб; шарошечные долота и резцы РКС. Критерием эффективности бурения являлась механическая скорость бурения. Скорость бурения на разных глубинах измеряли при осевом усилии 800 – 2000 кг и скоростях вращения 120, 200 и 280 об/мин. Экспериментальное бурение осуществлялось с применением снарядов двух модификаций. Пробурено 18 экспериментальных скважин длиной 300 м. Результаты. Подтверждена возможность и целесообразность бурения скважин одновременно с установкой обсадных труб без передачи на последние нагрузок от крутящего момента. Предложены конструкции бурового снаряда для установки обсадных труб с размещением шлангов внутри буровых штанг и последующим их извлечением и с установкой обсадных труб одновременно с бурением. Составлена схема взаимодействия сил при бурении в разрушенном массиве скважин с обсадкой. Исследован характер взаимосвязи скорости проходки вертикальных и горизонтальных скважин с изменением осевого усилия и их длины при разных модификациях бурового снаряда. Научная новизна. Получены новые закономерности изменения скорости проходки скважин в зависимости от комплекса технологических параметров бурения. Предложена модель описания возможности бурения скважин по разрушенному массиву и оптимизированная конструкция снаряда для ее реализации. Практическая значимость. Полученные закономерности определяют механические и энергетические показатели бурения, которые необходимы на стадии проектирования при решении вопроса о целесообразности извлечения потерянных руд при совершенствовании технологии разработки месторождений с выпуском потерянных руд.No founding to declare. Authors express gratitude for the help and consultations during work performing for Rector of Kryvyi Rih National University Professor Mykola Stupnik

Observation of total omnidirectional reflection from a one-dimensional dielectric lattice

We show that under certain conditions one-dimensional dielectric lattice possesses total omnidirectional reflection of incident light. The predictions are verified experimentally using Na3AlF6/ZnSe multilayer structure developed by means of standard optical technology. The structure was found to exhibit reflection coefficient more then 99% in the range of incident angles 0-86 (degree) at the wavelength of 632.8 nm for s-polarization. The results are believed to stimulate new experiments on photonic crystals and controlled spontaneous emission.Comment: 4 pages, 5 figures; submitted to Applied Physics

All-dielectric one-dimensional periodic structures for total omnidirectional reflection and partial spontaneous emission control

A remarkable property of one-dimensional all-dielectric periodic structures has recently been reported, namely a one-dimensional lattice can totally reflect electromagnetic wave of any polarization at all angles within a prescribed frequency region. Unlike their metallic counterpart, such all-dielectric omnidirectional mirrors are nearly free of loss at optical frequencies. Here we discuss the physics, design criteria and applications of the thin-film all-dielectric omnidirectional mirror. The experimental demonstration of the mirror is presented at optical frequencies.Comment: 6 pages, 9 figures; submitted to IEEE Journal of Lightwave Technolog

ФОТО-, КАТОДО- И РЕНТГЕНОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ ТЕРБИЯ В АЛЮМОИТТРИЕВЫХ КОМПОЗИТАХ

The paper reports on terbium-related photo-, cathode-, and under X-ray luminescence in yttrium alumina composites Y3Al5O12 and YAlO3. The composite Y3Al5O12 was fabricated using the sol-gel method in a form of powder followed by its pressing in a tablet. The composite YAlO3 was formed in the pores of anodic alumina film grown on silicon wafer. The possibility of application both of the method for high resolution X-ray film convertor is discussed.Приведены результаты фото-, катодо- и рентгенолюминесценции тербия в алюмоиттриевых композитах состава Y3Al5O12 и YAlO3. Композит Y3Al5O12 был сформирован золь-гель методом в виде порошка с последующим его прессованием в таблетку. Композит YAlO3 был получен методом осаждения солей в порах пленки пористого анодного оксида алюминия, сформированной на подложке кремния. Обсуждаются перспективы применения обоих методов для формирования пленочных конверторов высокого разрешения

ПЕРСПЕКТИВЫ ЗОЛЬ-ГЕЛЬ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ НАНОФОТОНИКИ И МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ

The results of synthesis and investigation of the film structures, prepared with the sol-gel method in BSUIR, are summarized. The peculiarities of synthesis and optical properties xerogels doped with lanthanides in matrices with macro- and mesoporous silicon, porous anodic alumina and synthetic opals are discussed. The possibilities of application the xerogel films for the structures of nanophotonics and microelectronics on the basis of results of PhD theses, defended within the projects of laboratory 4.5 «Nanophotonics» at BSUIR are discussed.Обобщены результаты синтеза и исследования пленочных структур, полученных золь-гель методом в БГУИР. Обсуждаются закономерности синтеза и оптические свойства легированных лантаноидами ксерогелей в матрицах с макро- и мезопористым кремнием, пористым анодным оксидом алюминия и синтетическими опалами. Обсуждаются возможности применения пленок ксерогелей для структур нанофотоники и микроэлектроники на основе результатов кандидатских диссертаций, защищенных при выполнении проектов НИЛ 4.5 «Нанофотоника» БГУИР

Josephson surface plasmons in spatially confined cuprate superconductors

In this work, we generalize the theory of localized surface plasmons to the case of high-Tc cuprate superconductors, spatially confined in the form of small spherical particles. At variance from ordinary metals, cuprate superconductors are characterized by a low-energy bulk excitation known as the Josephson plasma wave (JPW), arising from interlayer tunneling of the condensate along the c-axis. The effect of the JPW is revealed in a characteristic spectrum of surface excitations, which we call Josephson surface plasmons. Our results, which apply to any material with a strongly anisotropic electromagnetic response, are worked out in detail for the case of multilayered superconductors supporting both low-frequency (acoustic) and transverse-optical JPW. Spatial confinement of the Josephson plasma waves may represent a new degree of freedom to engineer their frequencies and to explore the link between interlayer tunnelling and high-Tc superconductivity

МЕМБРАНЫ ПОРИСТОГО АНОДНОГО ОКСИДА АЛЮМИНИЯ, СОДЕРЖАЩИЕ КСЕРОГЕЛЬ, ДЛЯ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ И ФОТОКАТАЛИЗА

The method of synthesis of porous anodic alumina membrane with amorphous xerogel corresponding to chemical content of SrTiO3 is reported. The membrane was prepared in oxalic acid electrolyte and revealed intensive blue photoluminescence with a broad band at 400 nm after heat treatment at 700 °С either with or without xerogel. Possible influence of oxygen vacancies in the structures membrane/xerogel on their luminescence and photocatalytic activity is reported.Приведена методика синтеза мембраны пористого анодного оксида алюминия, содержащей аморфный ксерогель, соответствующий составу титаната стронция. Мембрана приготовленная в электролите щавелевой кислоты и демонстрирует интенсивную синюю фотолюминесценцию с широкой полосой с максимумом около 400 нм после термообработки при температуре 700 °С как с ксерогелем, так и без него. Обсуждается возможное влияние кислородных вакансий в структурах мембрана/ксерогель на их люминесценцию и фотокаталитическую активность

Формирование и перспективы применения пленочных структур с использованием анодирования, золь-гель-синтеза и фотолитографии

The results of fabrication of planar structures on the basis of xerogels, generated on porous anodic alumina of diverse morphology, with the use of photolithography without metal mask are presented. Scanning electron microscopy revealed formation of relatively perfect walls of the structures for porous anodic alumina with size of the pores less then 50 nm. The perspectives of application of the structures xerogel/porous anodic alumina in optoelectronics are discussed.Представлены результаты изготовления планарных структур на основе ксерогелей, сформированных на пористом анодном оксиде алюминия различной морфологии, с применением фотолитографии без металлической маски. Методом растровой электронной микроскопии исследовалась морфология структур ксерогель оксида титана/пористый анодный оксид алюминия, отличающихся размером пор анодного оксида алюминия, после фотолитографии и химического травления. Установлено, что более четкие стенки микроцилиндров и микродисков формируются при использовании пористого анодного оксида алюминия с размером пор менее 50 нм, что обусловлено заполнением пор ксерогелем оксида титана. Изготовлены экспериментальные образцы микроцилиндров на основе пористого анодного оксида алюминия толщиной от 30 до 50 мкм и размером пор 20-25 нм с применением анодирования, золь-гель-метода формирования пленок и фотолитографии

Sol-gel technology prospects for nanophotonics and microelectronics

Обобщены результаты синтеза и исследования пленочных структур, полученных золь-гель методом в БГУИР. Обсуждаются закономерности синтеза и оптические свойства легированных лантаноидами ксерогелей в матрицах с макро- и мезопористым кремнием, пористым анодным оксидом алюминия и синтетическими опалами. Обсуждаются возможности применения пленок ксерогелей для структур нанофотоники и микроэлектроники на основе результатов кандидатских диссертаций, защищенных при выполнении проектов НИЛ 4.5 «Нанофотоника» БГУИР.The results of synthesis and investigation of the film structures, prepared with the sol-gel method in BSUIR, are summarized. The peculiarities of synthesis and optical properties xerogels doped with lanthanides in matrices with macro- and mesoporous silicon, porous anodic alumina and synthetic opals are discussed. The possibilities of application the xerogel films for the structures of nanophotonics and microelectronics on the basis of results of PhD theses, defended within the projects of laboratory 4.5 «Nanophotonics» at BSUIR are discussed