NLO QCD method of the polarized SIDIS data analysis

Method of polarized semi-inclusive deep inelastic scattering (SIDIS) data analysis in the next to leading order (NLO) QCD is developed. Within the method one first directly extracts in NLO few first truncated (available to measurement) Mellin moments of the quark helicity distributions. Second, using these moments as an input to the proposed modification of the Jacobi polynomial expansion method (MJEM), one eventually reconstructs the local quark helicity distributions themselves. All numerical tests demonstrate that MJEM allows us to reproduce with the high precision the input local distributions even inside the narrow Bjorken $x$ region accessible for experiment. It is of importance that only four first input moments are sufficient to achieve a good quality of reconstruction. The application of the method to the simulated SIDIS data on the pion production is considered. The obtained results encourage one that the proposed NLO method can be successfully applied to the SIDIS data analysis. The analysis of HERMES data on pion production is performed. To this end the pion difference asymmetries are constructed from the measured by HERMES standard semi-inclusive spin asymmetries. The LO results of the valence distribution reconstruction are in a good accordance with the respective leading order SMC and HERMES results, while the NLO results are in agreement with the existing NLO parametrizations on these quantities

Forecast of potentially dangerous rock pressure manifestations in the mine roadways by using information technology and radiometric control methods

Purpose. To reduce risk of emergency and injury-risk situations while improving the methods for predicting stress-strain state of the rock mass with the help of information systems, and to detect fissure locations in the mine roadways with the help of radiometric control. Methods. Analysis and generalization of experimental data; mathematical modeling of geomechanical and filtration processes by means of the finite element method; underground investigations of changes in activity of α-radiation of certain radon-isotope in the atmosphere of the mine roadways using standard methods as well as radiometric control equipment; and statistical processing of measurement results. Findings. Ratios, determining correlation between parameters of geomechanical process (i.e. fracture porosity, inclination angles of the fracture networks and their strike) and parameters of gas- dynamic process (i.e. intensity, gas flow rates and direction of gas travel) have been obtained. A mathematical model based on the finite element method is proposed in which a reasonable assumption is made that deformation of the pore medium is equal to the varied volume of the pore and fracture area. In the context of the model, deviation part of the strain tensor determines changes in the shape of the rock mass elements during disintegration. Spherical part of the strain tensor characterizes changes in volume and permeability of the pore and fracture area; it is determined by a value of minimum principal strains of the model elements. Parameters of the pore and fracture area location, volume and permeability were substantiated in the rock mass. The mine investigations have helped determine that within the areas of geological dislocations, concentration of radon daughter decay product of alpha-radiation polonium (Po218) experiences more that 2 – 4 times increase in relation to the roadway average value. On the basis of the criterion, it is proposed to use radiation monitoring of the mine roadways to identify areas of newly formed fracture systems resulting from fracture system deformation as one of the elements of method for the integrated control of the rock mass state. Originality. For the first time, regularities of changes in the pore and fracture area shape and volume at different stages of the adjacent longwall mining have been determined basing on parameters of technogenic fracture system orientation and spherical part of the strain tensor. The method of controlling the safe state of rocks has been further developed; it differs in the use of the determined ratios between changes in fracture system parameters and changes in α-radiation activity of some radon isotopes, methane concentrations and their correlation. Practical implications. The research results have been applied for the development of analytical and experimental approach to control safety of production environment in mines.Мета. Знизити ризики виникнення аварійних і травмонебезпечних ситуацій в шахтах шляхом вдосконалення методів прогнозу напружено-деформованого стану масиву порід із використанням інформаційних систем та виявлення локацій тріщин у гірничих виробках методом радіометричного контролю. Методика. Аналіз і узагальнення експериментальних даних; математичне моделювання геомеханічних і фільтраційних процесів методом скінченних елементів; шахтні дослідження змін активності α-випромінювань окремих ізотопів радону в атмосфері гірничих виробок стандартними методами та апаратурою радіометричного контролю; статистична обробка результатів вимірювань. Результати. Отримані співвідношення, що встановлюють взаємозв’язки параметрів геомеханічного процесу (тріщиною пористістю, кутами падіння і простягання систем тріщин) з параметрами газодинамічного процесу (інтенсивністю, витратами та напрямком переміщення газів). Запропоновано математичну модель на базі методу скінченних елементів, в якій прийнято обґрунтоване припущення, що деформація пористого середовища дорівнює зміні об’ємів порово-тріщинного простору. У моделі девіаторна частина тензора деформацій визначає зміни форми елементів породного масиву в процесі руйнування. Кульова частина тензора деформацій характеризує зміни об’єму і проникності порово-трещинного простору та визначається величиною мінімальних головних деформацій елементів моделі. Обґрунтовані параметри розташування, об’ємів і проникності порово-тріщинного простору в масиві порід. Шахтними дослідженнями встановлено, що в місцях дислокації геологічних порушень концентрація дочірнього продукту розпаду радону α-випромінювання полонію (Po218) зростає більш ніж в 2 – 4 рази по відношенню до середнього по виробці значення. На базі вказаного критерію запропоновано використовувати радіометричний моніторинг гірничих виробок для виявлення локацій новоутворених в процесі деформування систем тріщин в якості одного з елементів методу комплексного контролю стану породного масиву. Наукова новизна. Вперше на базі параметрів орієнтації систем тріщин техногенного походження й кульової частини тензора деформацій встановлені закономірності змін форми та об’ємів порово-тріщинного простору на різних етапах відпрацювання суміжних лав. Подальший розвиток отримав метод контролю безпечного стану гірських порід, який відрізняється використанням встановлених взаємозв’язків між змінами параметрів систем тріщин та змінами активності α-випромінювань окремих ізотопів радону, концентрацій метану і їх співвідношень. Практична значимість. Наукові результати використані при розробці аналітико-експериментального методу контролю безпеки виробничого середовища шахт.Цель. Снизить риски возникновения аварийных и травмоопасных ситуаций в шахтах путем совершенствования методов прогноза напряженно-деформированного состояния массива пород с использованием информационных систем и выявления локаций образовавшихся трещин в горных выработках методом радиометрического контроля. Методика. Анализ и обобщение экспериментальных данных; математическое моделирование геомеханических и фильтрационных процессов методом конечных элементов; шахтные исследования изменений активности α-излучений отдельных изотопов радона в атмосфере горных выработок стандартными методами и аппаратурой радиометрического контроля; статистическая обработка результатов измерений. Результаты. Получены соотношения, устанавливающие взаимосвязи параметров геомеханического процесса (трещинной пористостью, углами падения и простирания систем трещин) с параметрами газодинамического процесса (интенсивностью, расходами и направлением перемещения газов). Предложена математическая модель на базе метода конечных элементов, в которой принято обоснованное допущение, что деформация пористой среды равна изменению объема порово-трещинного пространства. В модели девиаторная часть тензора деформаций определяет изменение формы элементов породного массива в процессе разрушения. Шаровая часть тензора деформаций характеризует изменения объема и проницаемости порово-трещинного пространства и определяется величиной минимальных главных деформаций элементов модели. Обоснованы параметры расположения, объемов и проницаемости порово-трещинного пространства в массиве пород. Шахтными исследованиями установлено, что в местах дислокации геологических нарушений концентрация дочернего продукта распада радона α-излучения полония (Po218) возрастает более чем в 2 – 4 раза по отношению к среднему по выработке значению. На базе указанного критерия предложено использовать радиометрический мониторинг горных выработок для выявления локаций вновь образовавшихся в процессе деформирования систем трещин в качестве одного из элементов метода комплексного контроля состояния породного массива. Научная новизна. Впервые на базе параметров ориентации систем трещин техногенного происхождения и шаровой части тензора деформаций установлены закономерности изменений формы и объемов порово-трещинного пространства на различных этапах отработки смежных лав. Дальнейшее развитие получил метод контроля безопасного состояния горных пород, который отличается использованием установленных взаимосвязей между изменениями параметров систем трещин и изменениями активности α-излучения отдельных изотопов радона, концентраций метана и их соотношений. Практическая значимость. Научные результаты использованы при разработке аналитико-эксперимен-тального метода контроля безопасности производственной среды шахт.The authors express their gratitude to the Director of the Institute of Geotechnical Mechanics named by N. Poljakov of National Academy of Sciences of Ukraine, Academician of the National Academy of Sciences of Ukraine, Professor A.F. Bulat for providing technical and informational support for the research

Review of geomechanical problems of accumulation and reduction of mining industry wastes, and ways of their solution

Purpose. The identification of geomechanical problems of mining industry wastes accumulation and substantiation of the ways for their solution with the possibility of processing the watery technogenic feedstock by fine classification with dewatering. Methods. To achieve this purpose, an integrated approach is used in this work, which includes the scientific and technical analysis of research according to wastes accumulation, state statistics data, analytical studies of the strata compaction ratio of aqueous rocks, affecting the subsidence of the earth surface. This also includes the bench experimental studies to establish the dependence of changes in moisture content and the extraction of fine classes in screened products depending on the screening time at shock-vibrating screening by a new method for separating the enrichment wastes before to stockpile them into a pond. Findings. The developed mathematical apparatus has been proposed for determining the parameters of geomechanical processes in technogenic massifs. It has been shown that in order to reduce the technogenic load and manifestation of negative geomechanical processes, it is necessary to reduce the area of land under the waste ponds and the accumulated volumes themselves of mining and enrichment wastes. The dependences have been established of the preliminary enrichment complex on the qualitative parameters of the feedstock and the technological parameters of the equipment. It has been revealed that the mineral stock, formed from wide grain-size classes with a high content of particles less than 0.2 mm, is dewatered up to 18 – 22% by traditional methods and is practically not classified. Originality. A mathematical model has been proposed of screening and dewatering kinetics, which takes into account comprehensively the initial distribution of particles and liquid throughout the height of the screened material layer, segregation, mixing, sifting, vibrational transportation features (rate, multiplicity and number of falls over the period of vibrational transportation) and change in the height of the layer. This model is different due to the account of the mutual influence of classification by coarseness and dewatering. Practical implications. The represented dependences can be used to predict the development of negative geomechanical processes. The obtained results make it possible by means of a calculation to determine rational parameters of the screen and screening process with dewatering at processing of various feedstock with the use of initial data. The use of technology, which includes a fine classification in wastes processing, will allow: increase the economic efficiency of enterprises; to expand the feedstock base for construction, coke and chemical industries and power industry; to solve the problems of creating additional containers for storing the wastes; to improve significantly the environmental situation in the mining and processing regions.Мета. Виділення геомеханічних проблем накопичення відходів гірничодобувної промисловості та обґрунтування шляхів їх вирішення з можливістю переробки обводненої техногенної сировини шляхом тонкої класифікації зі зневодненням. Методика. Для досягнення поставленої мети в роботі використано комплексний підхід, що включає науково-технічний аналіз досліджень щодо накопичення відходів, даних державної статистики, аналітичні дослідження величини ущільнення пластів водомістких порід, що впливає на просідання поверхні, а також стендові експериментальні дослідження зі встановлення залежності зміни вологості й вилучення тонких класів у продуктах грохочення залежно від його тривалості при віброударному грохоченні новим способом для розділення відходів збагачення перед їх складуванням у накопичувач. Результати. Запропоновано розроблений математичний апарат щодо визначення параметрів геомеханічних процесів у техногенних масивах. Показано, що для зменшення техногенного навантаження та проявів негативних геомеханічних процесів необхідно скоротити площу земель під накопичувачами відходів та обсяги самих накопичуваних відходів видобутку і збагачення. Встановлено залежності комплексу попереднього збагачення від якісних параметрів вихідної сировини та технологічних параметрів обладнання. Виявлено, що мінеральна сировина, сформована з широких класів крупності з великим вмістом частинок менше 0.2 мм, традиційними способами зневоднюється до 18 – 22% і практично не класифікується. Наукова новизна. Запропоновано математичну модель кінетики грохочення і зневоднення, що комплексно враховує початковий розподіл часток і рідини за висотою шару матеріалу, що грохочеться, сегрегацію, перемішування, просіювання, особливості вібротранспортування (швидкість, кратність і кількість падінь за період вібротранспортування) та зміну висоти шару, що відрізняється урахуванням взаємного впливу класифікації за крупністю й зневоднення. Практична значимість. Наведені залежності можуть бути використані для прогнозування розвитку негативних геомеханічних процесів. Застосування технології, що включає тонку класифікацію, при переробці відходів дозволить підвищити економічну ефективність підприємств; розширити сировинну базу для будівельних, коксохімічних виробництв і енергетики; вирішити проблеми створення додаткових ємностей для складування відходів; значно поліпшити екологічний стан у видобувних і переробних регіонах.Цель. Выделение геомеханических проблем накопления отходов горнодобывающей промышленности и обоснование путей их решения с возможностью переработки обводненного техногенного сырья путем тонкой классификации с обезвоживанием. Методика. Для достижения поставленной цели в работе использован комплексный подход, включающий научно-технический анализ исследований по накоплению отходов, данных государственной статистики, аналитические исследования величины уплотнения пластов водосодержащих пород, влияющей на проседание поверхности, а также стендовые экспериментальные исследования по установлению зависимости изменения влажности и извлечения тонких классов в продуктах грохочения в зависимости от его продолжительности при виброударном грохочении новым способом для разделения отходов обогащения перед их складированием в накопитель. Результаты. Предложен разработанный математический аппарат по определению параметров геомеханических процессов в техногенных массивах. Показано, что для уменьшения техногенной нагрузки и проявления негативных геомеханических процессов необходимо сократить площадь земель под накопителями отходов и объемы самих накапливаемых отходов добычи и обогащения. Установлены зависимости комплекса предобогащения от качественных параметров исходного сырья и технологических параметров оборудования. Выявлено, что минеральное сырье, сформированное из широких классов крупности с большим содержанием частиц менее 0.2 мм, традиционными способами обезвоживается до 18 – 22% и практически не классифицируется. Научная новизна. Предложена математическая модель кинетики грохочения и обезвоживания комплексно учитывающая начальные распределения частиц и жидкости по высоте слоя грохотимого материала, сегрегацию, перемешивание, просеивание, особенности вибротранспортирования (скорость, кратность и количество падений за период вибротранспортирования) и изменение высоты слоя, отличающаяся учетом взаимного влияния классификации по крупности и обезвоживания. Практическая значимость. Приведенные зависимости могут быть использованы для прогнозирования развития негативных геомеханических процессов. Применение технологии, включающей тонкую классификацию, при переработке отходов позволит повысить экономическую эффективность предприятий; расширить сырьевую базу для строительных, коксохимических производств и энергетики; решить проблемы создания дополнительных емкостей для складирования отходов; значительно улучшить экологическую обстановку в добывающих и перерабатывающих регионах.The authors express particular gratitude to the management and employees of PJSC “United Mining Chemical Company”, Vilnohirsk Mining Metallurgic Integrated Plant, branch of TSOF Pavlohradska, DTEK Pavlohradvuhilia PJSC for providing the factual materials (enrichment wastes) to conduct research under laboratory conditions

Conductance characteristics of current-carrying d-wave weak links

The local quasiparticle density of states in the current-carrying d-wave superconducting structures was studied theoretically. The density of states can be accessed through the conductance of the scanning tunnelling microscope. Two particular situations were considered: the current state of the homogeneous film and the weak link between two current-carrying d-wave superconductors.Comment: 4 pages, 3 figures; to appear in Low. Temp. Phy

Charge ordering and interlayer phase coherence in quantum Hall superlattices

The possibility of the existence of states with a spontaneous interlayer phase coherence in multilayer electron systems in a high perpendicular to the layers magnetic field is investigated. It is shown that phase coherence can be established in such systems only within individual pairs of adjacent layers, while such coherence does not exist between layers of different pairs. The conditions for stability of the state with interlayer phase coherence against transition to a charge-ordered state are determined. It is shown that in the system with the number of layers N\leq 10 these conditions are satisfied at any value of the interlayer distance d. For N>10 there are two intervals of stability: at sufficiently large and at sufficiently small d. For N\to \infty the stability interval in the region of small d vanishesComment: 10 page

Deep-water organic-mineral sediments of the black sea as the object of mining and dewatering

The results of laboratory investigations of grain-size, physical, mechanical and rheological properties of the deep-sea organic-mineral sediments sampled from the depth of 1,920 – 2,150 m at the polygon “Sapropels” in the Black Sea are given. The results obtained are analyzed. The class of particle size distribution and soil category in difficulty of developing for this type of sediments are established.Представлено результати лабораторних досліджень гранулометричного складу, фізикомеханічних та реологічних властивостей глибоководних органо-мінеральних відкладень Чорного моря, відібраних з глибини 1920 – 2150 м на полігоні «Сапропелі». Проведено аналіз отриманих результатів. Визначено клас даного типу відкладень по гранулометричному складу і категорія ґрунту по важкості розробки.Приведены результаты лабораторных исследований гранулометрического состава, физикомеханических и реологических свойств глубоководных органо-минеральных осадков Черного моря, отобранных с глубины 1920 – 2150 м на полигоне «Сапропели». Проведен анализ полученных результатов. Определен класс данного типа отложений по гранулометрическому составу и категория грунта по трудности разработки