Simulation of deposit parameters in underground development mining

The article is aimed at improving development mining to prepare an ore body for stoping by access ramps to provide comfortable conditions and high technical and economic indices in underground mining. Efficient parameters of underground mining are chosen in the course of simulating data on the mining theory and practice considering ore losses and dilution on the basis of critical analysis of uranium mining enterprises’ activities. The research provides data on geological and engineering zoning of an ore deposit and physical-mechanical properties of ore bearing rocks. The advanced experience is systemized and there is provided system analysis of modern development mining schemes with access ramps (ring, spiral, one-way inclined, central inclined and across the strike). The research recommends schemes of development mining and substantiates their advantages. There are quantitative indices of physical simulation of development variants as to drawn ore quality according to criteria of soil location in ore draw points. The scientific novelty implies developing the criterion of optimality and ranking variants of development mining according to technical-economic and geomechanical indices considering some technological factors as well as the number of stopes operating simultaneously on the level. The study consists in increasing authenticity of development projects through applying complex schemes of access ramps according to the complex criterion of increasing mining depths, equipment application, ventilation and underground mine capacity

Доповнена реальність як засіб візуалізації поширення ультразвуку в неоднорідних середовищах на основі методу k-простору

For programming the AR tools, interactive objects and creating the markers, the method of fiber spaces (k-space) for modeling of ultrasonic wave propagation in an inhomogeneous medium using coarse grids, with maintaining the required accuracy was used. The algorithm and tools of augmented reality were introduced into the adaptive control system of the pulp gas phase in the iron ore flotation process using a control action on the basis of high-energy ultrasound dynamic effects generated by ultrasonic phased arrays. The tools of augmented reality based on k-space methods allow to facilitate wider adoption of ultrasound technology and visualize the ultra-sound propagation in heterogeneous media by providing a specific correspondence between the ultrasound data acquired in real- time and a sufficiently detailed augmented 3D scene. The tools of augmented reality allow seeing the field of ultrasound propagation, its characteristics, as well as the effect of the dynamic effects of ultrasound on the change in the gas phase during the flotation process.Для програмування інструментів AR, інтерактивних об'єктів та створення маркерів використовували метод волоконних просторів (k-простір) для моделювання ультразвукового поширення хвиль у неоднорідному середовищі з використанням грубої сітки з підтримкою необхідної точності. Алгоритм та інструменти доповненої реальності були введені в адаптивну систему управління фазою пульпи газу в процесі флотації залізної руди з використанням керуючої дії на основі високоенергетичних ультразвукових динамічних ефектів, що створюються ультразвуковими фазованими масивами. Інструменти доповненої реальності, засновані на методах k-space, дозволяють сприяти більш широкому застосуванню ультразвукової технології та візуалізувати розповсюдження ультразвуку в неоднорідних середовищах, забезпечуючи конкретну відповідність між даними ультразвуку, отриманими в режимі реального часу, та достатньо детальною розширеною тривимірною сценою . Інструменти доповненої реальності дозволяють побачити поле розповсюдження ультразвуку, його характеристики, а також вплив динамічного впливу ультразвуку на зміну газової фази під час флотаційного процесу

Adaptive control of drilling by identifying parameters of object model under nonstationarity conditions

Purpose. The research is intended to investigate and synthesize adaptive control over drilling by identifying parameters of an object model under non-stationarity conditions. Methods. Under conditions of rapidly changing borehole drilling indices, a two-level adaptive control strategy is applied, combining investigation of drilling and its control. The structure of the control system includes an additional block of forming the model on the basis of data on indirect features. Findings. The research develops a method for seeking the extremum developed for the object whose dynamics is described by a first-order linear differential equation. The method allows to determine the value of the output signal by evaluating the initial phase of the transient process caused by the changed input signal for a set step. Originality. The suggested algorithm of noise-free identification makes it possible to assess the factor of the control object transfer under the action of random disturbances. The data obtained is used to adjust the gain factor of the controller in the closed loop automatic control system of drilling. Practical implications. The suggested structure and algorithm of drilling control allow enhancing drilling efficiency by ensuring relevant mechanical drilling rates through defining corresponding rotation speeds and axial loads of a drilling tool.Мета. Метою роботи є дослідження і синтез адаптивного керування процесом буріння в умовах нестаціонарності на основі ідентифікації параметрів моделі об’єкта. Методика. В умовах показників процесу буріння свердловин, що досить швидко змінюються, використана стратегія дворівневого адаптивного управління, яка полягає в одночасному дослідженні процесу буріння й керуванні даним процесом. При цьому в структуру системи керування додатково включено блок формування моделі на основі інформації про непрямі ознаки. Результати. Розглянуто метод пошуку екстремуму стосовно об’єкта, динаміка якого описується лінійним диференціальним рівнянням першого порядку. Метод дозволяє по початковій ділянці перехідного процесу в об’єкті, викликаного зміною вхідного сигналу на заданий крок, визначити стале значення вихідного сигналу об’єкта. Наукова новизна. Пропонований алгоритм перешкодозахищеної ідентифікації дозволяє оцінити величину коефіцієнта передачі об’єкта керування в умовах дії випадкових перешкод. Отримана інформація використовується для ефективного налаштування коефіцієнта посилення регулятора у замкнутій системі автоматичного керування технологічним процесом буріння. Практична значимість. Запропоновані структура і алгоритм керування процесом буріння, що дозволять підвищити ефективність процесу буріння свердловин, забезпечивши оптимальну механічну швидкість буріння шляхом визначення відповідних значень частоти обертів і осьового навантаження породоруйнуючого інструменту.Цель. Целью работы является исследование и синтез адаптивного управления процессом бурения в условиях нестационарности на основе идентификации параметров модели объекта. Методика. В условиях достаточно быстро изменяющихся показателей процесса бурения скважин использована стратегия двухуровневого адаптивного управления, которая заключается в одновременном исследовании процесса бурения и управлении данным процессом. При этом в структуру системы управления дополнительно включен блок формирования модели на основе информации о косвенных признаках. Результаты. Рассмотрен метод поиска экстремума применительно к объекту, динамика которого описывается линейным дифференциальным уравнением первого порядка. Метод позволяет по начальному участку переходного процесса в объекте, вызванного изменением входного сигнала на заданный шаг, определить установившееся значение выходного сигнала объекта. Научная новизна. Предлагаемый алгоритм помехозащищенной идентификации позволяет оценить величину коэффициента передачи объекта управления в условиях действия случайных помех. Полученная информация используется для эффективной подстройки коэффициента усиления регулятора в замкнутой системе автоматического управления технологическим процессом бурения. Практическая значимость. Предлагаемая структура и алгоритм управления процессом бурения позволяют усилить его эффективность путем обеспечения необходимой скорости механического бурения, определения соответствующих скоростей вращения и осевых нагрузок на бурильный инструмент.The authors express their sincere gratitude to Kryvyi Rih National University for support in conducting research

Екологічні геоінформаційні технології як засіб навчання майбутніх гірничих інженерів для сталого розвитку гірничодобувної промисловості

The article highlights peculiarities of geoinformation technologies’ application in course of pre-service engineers’ training for sustainable development, their functionalities, geoinformation system’s role and position in environmental protection acts. Concepts of geoinformation technologies, geoinformation system have been disclosed. The pedagogical experiment was done concerning introduction of the developed method of using geoinformation technologies as means of forming environmental competence profile mining engineers predicted an experemental studying on course «Environmental Geoinformatics». The results of the expert assessment of rational using geoinformation technologies there were given to create an ecological competence of future mining engineering profile.У статті висвітлено особливості застосування геоінформаційних технологій у процесі підготовки інженерів в інтересах сталого розвитку, а також їх функціональні можливості, роль геоінформаційної системи та місце в діях з охорони навколишнього середовища. Розкрито концепції геоінформаційних технологій та геоінформаційної системи. Проведений педагогічний експеримент із впровадження розробленої методики використанням геоінформаційних технологій як засобу формування екологічної компетентності інженерів гірничого профілю передбачав експериментальне вивчення курсу «Екологічна геоинформатика». Подано результати експертної оцінки раціонального використання геоінформаційних технологій для формування екологічно компетентного інженера гірничого профілю

Improving efficiency of iron ore thickening and deslurrying

Purpose. The research is aimed at improving efficiency of thickening and deslurrying products of iron ore concentration and quality of magnetite concentrate by means of dynamic effects of controlled high-energy ultrasound and the magnetic field impacting ore slurry solids in the output product of the deslimer. Methodology. The research is based on the systemic approach used to define regularities of high-energy ultrasound propagation in heterogeneous media, develop mathematical and simulating models of these processes and methods of improving thickening and deslurrying of iron ore concentrate by combining impacts of the ultrasonic and magnetic fields

Визначення структури екологічної компетентності майбутніх гірничих інженерів: ІКТ-підхід

The object is to the reasonable selection of the ICT tools for formation of ecological competence. Pressing task is constructive and research approach to preparation of future engineers to performance of professional duties in order to make them capable to develop engineering projects independently and exercise control competently. Subject of research: the theoretical justification of competence system of future mining engineers. Methods: source analysis on the problem of ecological competence formation. Results: defining the structure of environmental competence of future mining engineers. Conclusion: the relevance of the material covered in the article, due to the need to ensure the effectiveness of the educational process in the preparation of the future mining engineers.Об'єктом є розумний вибір засобів ІКТ для формування екологічної компетентності. Головним завдання є конструктивний та дослідницький підхід до професійної підготовки майбутніх інженерів, з тим щоб вони могли самостійно розробляти інженерні проекти та компетентно здійснювати контроль. Предмет дослідження: теоретичне обґрунтування системи компетентності майбутніх інженерів-гірників. Методи: аналіз джерел з проблеми формування екологічної компетентності. Результати: визначення структури екологічної компетентності майбутніх інженерів-гірників. Висновок: актуальність матеріалу, що розглядається в статті, обумовлена необхідністю забезпечення ефективності навчального процесу при підготовці майбутніх інженерів-гірників

Кібер-фізична система підвищення ефективності процесу очищення залізної руди

It is proposed to carry out the spatial effect of high-energy ultrasound dynamic effects with controlled characteristics on the solid phase particles of the ore pulp in the deslimer input product to increase the efficiency of thickening and desliming processes of iron ore beneficiation products. The above allows predicting the characteristics of particle gravitational sedimentation based on an assessment of the spatial dynamics of pulp solid-phase particles under the controlled action of high-energy ultrasound and fuzzy logical inference. The object of study is the assessment of the characteristics and the process of control the operations of thickening and deslaming of iron ore beneficiation products in the conditions of the technological line of the ore beneficiation plant. The subject of study is a cyber-physical system based on the use of high-energy ultrasound radiation pressure effects on iron-containing beneficiation products in the technological processes of thickening and desliming. The working hypothesis of the project is that there is a relationship between the physical-mechanical and chemical-mineralogical characteristics of the iron ore pulp solid- phase particles and their behavior in technological flows under the influence of controlled ultrasonic radiation, based on which the imitation modeling of the gravitational sedimentation process of the iron ore pulp solid-phase particles can be performed directly in the technological process. Also, the optimal control actions concerning the processes of thickening and desliming can be determined.Пропонується здійснити просторовий вплив високоенергетичних ультразвукових динамічних ефектів з контрольованими характеристиками на твердофазні частинки рудної маси в вхідному продукті для розрідження для підвищення ефективності процесів згущення та знежирення продуктів збагачення залізної руди. Вищесказане дозволяє передбачити характеристики гравітаційного осадження частинок на основі оцінки просторової динаміки твердофазних частинок пульпи під контрольованою дією ультразвуку високої енергії та нечіткого логічного висновку. Об'єктом дослідження є оцінка характеристик та процес контролю операцій згущення та знешкодження продуктів збагачення залізної руди в умовах технологічної лінії заводу збагачення руди. Предметом дослідження є кіберфізична система, заснована на використанні високоенергетичного впливу ультразвукового випромінювання на продукти, що містять залізо, у технологічних процесах згущення та знежирення. Робоча гіпотеза проекту полягає в тому, що існує взаємозв'язок між фізико-механічними та хіміко-мінералогічними характеристиками твердофазних часток залізної руди та їх поведінкою у технологічних потоках під впливом контрольованого ультразвукового випромінювання, на основі чого імітація моделювання процесу гравітаційного осадження твердофазних частинок целюлози залізної руди можна проводити безпосередньо в технологічному процесі. Також можна визначити оптимальні контрольні дії щодо процесів потовщення та знежирення

Екологічна компетентність майбутнього гірничого інженера у процесі професійної підготовки

A holistic solution to the problem of formation of ecological competence of the future engineer requires the definition of its content, structure, place in the system of professional competences, levels of forming and criteria of measurement the rationale for the select on and development of a technique of use of information, communication and learning technologies that promote formation of ecological competence. The study is of interest to environmental competence of future mining engineer as personal education, characterized by acquired in the process of professional preparation professionally oriented environmental knowledge (cognitive criterion), learned the ways of securing environmentally safe mining works (praxiological criterion) in the interests of sustainable development (axiological criterion) and is formed by the qualities of socially responsible environmental behavior (social-behavioral criterion) and consists of the following components: understanding and perception of ethical norms of behaviour towards other people and towards nature (the principles of bioethics); ecological literacy; possession of basic information on the ecology necessary for usage in professional activity the ability to use scientific laws and methods in evaluating the environment to participate in environmental works to cany out ecological analysis of activities in the area industrial activities to develop action plans for the reduction of the anthropogenic impact on the environment; ability to ensure environmentally balanced activities, possession of methods of rational and integrated development georesource potential of the subsoil.Цілісне вирішення проблеми формування екологічної компетентності майбутнього інженера потребує визначення його змісту, структури, місця в системі професійних компетенцій, рівнів формування та критеріїв вимірювання, обгрунтування вибору та розробки методики використання інформаційних, комунікаційних та навчальних технологій, що сприяють формуванню екологічної компетентності. Дослідження представляє інтерес для екологічної компетентності майбутнього інженера-гірника як особистісного утворення, що характеризується набутими у процесі професійної підготовки професійно орієнтованими екологічними знаннями (пізнавальним критерієм), вивчають шляхи забезпечення екологічно безпечних видобувних робіт (праксіологічний критерій) в інтересах сталого розвитку (аксіологічний критерій) і сформованими якостями соціально відповідальної екологічної поведінки (соціально-поведінковий критерій) і складається з наступних компонентів: розуміння та сприйняття етичних норм поведінки щодо інших людей і до природи (принципи біоетики); екологічна грамотність; володіння базовою інформацією про екологію, необхідну для використання у професійній діяльності, можливість використання наукових законів та методів оцінки навколишнього середовища для участі в екологічних роботах, щоб проаналізувати діяльність у галузі промислової діяльності, розробляти плани дій щодо скорочення антропогенного впливу на навколишнє середовище; здатність забезпечувати екологічно збалансовану діяльність, володіння методами раціонального та комплексного розвитку георесурсного потенціалу надр

Методика використання геоінформаційних технологій у підготовці гірничих інженерів

Mining engineers or engineers of mining operations are today engaged in mining iron, nonferrous, rare metals, manganese and uranium ores, coal and other nonmetallic minerals. In the current environment, mining enterprises’ sustainability has become a priority and calls for conducting mining operations according to accepted emission limit values and radiation and environmental safety provisions, among other guidelines. This book highlights the problem of ensuring a future mining engineer’s environmental competence.Гірські інженери або інженери гірських робіт сьогодні займаються видобутком заліза, кольорових, рідкісних металів, марганцевих та уранових руд, вугілля та інших неметалевих корисних копалин. У сучасних умовах стійкість гірничодобувних підприємств стала пріоритетною, і закликає до проведення гірничих робіт відповідно до прийнятих граничних значень викидів та положень про радіаційну та екологічну безпеку, серед інших керівних принципів. Ця книга висвітлює проблему забезпечення екологічної компетенції майбутнього гірського інженера

Simulation of deposit parameters in underground development mining

The article is aimed at improving development mining to prepare an ore body for stoping by access ramps to provide comfortable conditions and high technical and economic indices in underground mining. Efficient parameters of underground mining are chosen in the course of simulating data on the mining theory and practice considering ore losses and dilution on the basis of critical analysis of uranium mining enterprises’ activities. The research provides data on geological and engineering zoning of an ore deposit and physical-mechanical properties of ore bearing rocks. The advanced experience is systemized and there is provided system analysis of modern development mining schemes with access ramps (ring, spiral, one-way inclined, central inclined and across the strike). The research recommends schemes of development mining and substantiates their advantages. There are quantitative indices of physical simulation of development variants as to drawn ore quality according to criteria of soil location in ore draw points. The scientific novelty implies developing the criterion of optimality and ranking variants of development mining according to technical-economic and geomechanical indices considering some technological factors as well as the number of stopes operating simultaneously on the level. The study consists in increasing authenticity of development projects through applying complex schemes of access ramps according to the complex criterion of increasing mining depths, equipment application, ventilation and underground mine capacity