PRINCIPLES OF ROCK PRESSURE ENERGY USAGE DURING UNDERGROUND MINING OF DEPOSITS

Purpose. To substantiate principles of rock pressure usage during underground mining of deposits. Methodology. Zonal structuring indices of massif around mine workings were established with help of industrial, laboratory and theoretical research of stress-strain state of rock massif. Research on entropy influence on energy exchange and deformations developments in undisturbed rock massif is conducted by means of the entropy method. Research on preventive capsule formation processes around mine workings and forms of energy transition into work of rock deformation is executed with help of the energy method. Development of geo-energy approaches for the choice of development workings pathways and calculation of their bolting parameters as well as substantiation of parameters of conducting stoping operations in energy zones of preventive capsules is executed according to the estimation of geo-energy technology effectiveness and realization of industrial implementation during underground mining of deposits. Findings. Physical essence of zonal capsulation phenomenon of mine workings is revealed. Geo-energy principles of rock pressure energy usage are substantaited. Resource-saving technologies of mining of mineral depositis are created and implemented into production. Originality. The paper deals with systematization of the picture of phenomena, capsulation processes and regularities by massif of mine workings with determination of shape, sizes, quantity of energy zones, sinusoidal-damping stresses and ring modules of deformation by means of complex account of geo-energy factors that allow using energy of rock pressure in underground mining technologies systematically. Practical value. The energy prediction theory of zonal capsulation parameters research of mine workings is developed which allows studying shapes, sizes, quantity and conditions of formation of energy zones and borders of possible destruction of the massif. Power dependences are established as to changing the sizes of adjacent power zones whose ratio is a constant from the sizes and shape, depth of laying and physical properties of massif containing mine working. The thermodynamic theory of massif that is not disturbed by workings is improved by means of considering the processes of geo-energy streams redistribution and entropy exchanging with allocation into undisturbed massif in a separate entropy method of research. Further development of the sinusoidal-fading dependence of auto-wave fluctuations of stresses in massif that broken by mine workings from gradients of density, temperature, gas-and water saturations of rocks is given.Мета. Обґрунтувати принципи використанням енергії гірського тиску при підземній розробці ро- довищ. Методика. Встановлення показників зонально- го структурування масиву навколо виробок вико- нано за допомогою промислових, лабораторних і теоретичних досліджень напружено-деформовано- го стану масиву порід. Дослідження впливу ентро- пії на обмін енергією та розвиток деформацій у не- порушеному масиві порід виконано за допомогою ентропійного методу. Дослідження процесів фор- мування запобіжних капсул навколо виробок і форм перетворення енергії в роботу деформування порід виконано за допомогою енергетичного мето- ду. Розробка геоенергетичних підходів до вибору трас підготовчих виробок і розрахунку параметрів їх кріплення, а також обґрунтування параметрів проведення очисних робіт в енергетичних зонах за- побіжних капсул виконані за даними оцінки ефек- тивності геоенергетичних технологій і реалізаціі промислового впровадження при підземній роз- робці родовищ. Результати. Розкрита фізична сутність феноме- ну зонального капсулювання гірничих виробок. Обґрунтовані геоенергетичні принципи викорис- тання енергії гірського тиску. Створені та впрова- джені у виробництво ресурсозберігаючі технології розробки родовищ. Наукова новизна. Систематизована картина явищ, процесів і закономірностей капсулювання масивом гірських виробок з визначенням форми, розмірів, кількості енергетичних зон, синусоїдаль- но-згасаючих напружень і кільцевих областей де- формації за рахунок комплексного врахування гео- енергетичних факторів, що дозволило цілеспрямо- вано використовувати енергію гірського тиску в технологіях розробки родовищ. Практична значимість. Розроблена енергетична теорія прогнозування зонального капсулювання гірничих виробок, що дозволяє досліджувати пара- метри енергетичних зон: форми, розміри, кількість, умови утворення й межі можливого руйнування масиву. Встановлені степеневі залежності зміни розмірів суміжних енергетичних зон, співвідно- шення яких є константою від розмірів і форми, глибини закладення й фізичних властивостей ма- сиву, що вміщає виробка. Удосконалена термоди- намічна теорія стану непорушеного виробками ма- сиву порід за рахунок урахування процесів перероз- поділу потоків геоенергії та обміну ентропією в не- порушеному масиві з виділенням в окремий метод дослідження – ентропійний. Отримала подальше уточнення синусоїдально-згасаюча залежність ав- тохвильових коливань напружень у порушеному виробками масиві від градієнтів щільності, темпе- ратури, газо- та водонасиченості гірських порід.Цель. Обосновать принципы использования энергии горного давления при подземной разра- ботке месторождений. Методика. Установление показателей зонально- го структурирования массива вокруг выработок вы- полнено с помощью промышленных, лаборатор- ных и теоретических исследований напряженно- деформированного состояния массива пород. Ис- следование влияния энтропии на обмен энергией и развитие деформаций в нетронутом массиве пород выполнено с помощью энтропийного метода. Ис- следование процессов формирования предохрани- тельных капсул вокруг выработок и форм преобра- зования энергии в работу деформирования пород выполнено с помощью энергетического метода. Разработка геоэнергетических подходов к выбору трасс подготовительных выработок и расчету пара- метров их крепления, а также обоснование параметров проведения очистных работ в энергетических зонах предохранительных капсул выполнены по данным оценки эффективности геоэнергетических технологий и реализации промышленного внедрения при подземной разработке месторождений. Результаты. Раскрыта физическая сущность феномена зонального капсулирования горных выра- боток. Обоснованы геоэнергетические принципы использования энергии горного давления. Созданы и внедрены в производство ресурсосберегаю- щие технологии разработки месторождений. Научная новизна. Систематизирована картина явлений, процессов и закономерностей капсулиро вания массивом горных выработок с определением формы, размеров, количества энергетических зон, синусоидально-затухающих напряжений и кольце вых областей деформации за счет комплексного учета геоэнергетических факторов, позволяющих целенаправленно использовать энергию горного давления в технологиях разработки месторожде ний. Практическая значимость. Разработана энерге тическая теория прогнозирования зонального кап сулирования горных выработок, позволяющая ис следовать параметры энергетических зон: формы, размеры, количество, условия образования и гра ницы возможного разрушения массива. Установ лены степенные зависимости изменения размеров смежных энергетических зон, соотношение кото рых является константой от размеров и формы, глубины заложения и физических свойств массива, вмещающего выработку. Усовершенствована тер модинамическая теория состояния ненарушенного выработками массива горных пород за счет учета процессов перераспределения потоков геоэнергии и обмена энтропией в ненарушенном массиве с вы делением в отдельный метод исследования – эн тропийный. Получила дальнейшее уточнение си нусоидально-затухающая зависимость автоволно вых колебаний напряжений в нарушенном выра ботками массиве от градиентов плотности, темпе ратуры, газо- и водонасыщенности горных пород

Numerical modelling of massif zonal structuring around underground working

Purpose. To identify indicators of massif zonal structuring around underground working using numerical modeling techniques. Methods. Research into massif zonal structuring was performed using finite element method and thermodynamic method by which the size and number of zones formed around development workings and stopes have been simulated. Findings. The ratio of zones’ vertical and horizontal semiaxes in the massif has been established and reliability of the obtained results was determined. The prospects of new modeling techniques for the study of massif zonal structuring parameters around underground workings have been identified. Originality. The opportunities for wide application of numerical simulation methods to study the phenomenon of zonal encapsulation by the massif of underground workings have been revealed. Practical implications. The sizes and shapes of zones in the massif around workings were determined and requirements were formulated stating that synergetic research methods should allow to more accurately determine the number, size and shape of zones, as well as fading sinusoidal stress and massif strain domains.Цель. Выявить показатели зонального структурирования массива вокруг подземных выработок с помощью численных методов моделирования. Методика. Исследование зонального структурирования массива выполнялось методом конечных элементов и термодинамическим методом, с помощью которых смоделированы размеры и количество зон, формирующихся вокруг подготовительных и очистных выработок. Результаты. Установлено отношение вертикальных и горизонтальных полуосей зон в массиве и определена достоверность полученных результатов. Раскрыты перспективы создания новых методов моделирования для исследования параметров зонального структурирования массива вокруг подземных выработок. Научная новизна. Раскрыты возможности широко применяемых численных методов моделирования для исследования феномена зонального капсулирования массивом подземных выработок. Практическая значимость. Установлены размеры и форма зон в массиве вокруг выработок и определены требования к синергетическим методам исследования, заключающиеся в возможностях более точного определения количества, размеров и формы зон, а также синусоидально-затухающих напряжений и кольцевых областей деформаций массива.Мета. Виявити показники зонального структурування масиву навколо підземних виробок за допомогою чисельних методів моделювання. Методика. Дослідження зонального структурування масиву виконувалося методом кінцевих елементів і термодинамічним методом, за допомогою яких змодельовані розміри та кількість зон, які формуються навколо підготовчих й очисних виробок. Результати. Встановлено відношення вертикальних і горизонтальних напіввісей зон у масиві та визначена достовірність отриманих результатів. Розкрито перспективи створення нових методів моделювання для дослідження параметрів зонального структурування масиву навколо підземних виробок. Наукова новизна. Розкрито можливості широко застосованих чисельних методів моделювання для дослідження феномена зонального капсулювання масивом підземних виробок. Практична значимість. Встановлено розміри і форму зон у масиві навколо виробок та визначено вимоги до синергетичних методів дослідження, що полягають у можливості більш точного визначення кількості, розмірів і форми зон, а також синусоїдально-згасаючих напружень та кільцевих областей деформацій масиву.За предоставленные материалы и оказанную поддержку при проведении теоретических исследований с помощью термодинамического метода авторы выражают благодарность заведующему кафедры подземной разработки месторождений полезных ископаемых Государственного ВУЗ “Криворожский национальный университет” В.А. Калиниченку

Vacuum polarization radiative correction to the parity violating electron scattering on heavy nuclei

The effect of vacuum polarization on the parity violating asymmetry in the elastic electron-nucleus scattering is considered. Calculations are performed in the high-energy approximation with an exact account for the electric field of the nucleus. It is shown that the radiative correction to the parity violating asymmetry is logarithmically enhanced and the value of the correction is about -1%.Comment: 6 pages, 3 figures, REVTex

APPLICATION OF UKRAINIAN GRID INFRASTRUCTURE FOR INVESTIGATION OF NONLINEAR DYNAMICS IN LARGE NEURONAL NETWORKS

     In present work the Ukrainian National Grid (UNG) infrastructure was applied for investigation of synchronization in large networks of interacting neurons. This application is important for solving of modern neuroscience problems related to mechanisms of nervous system activities (memory, cognition etc.) and nervous pathologies (epilepsy, Parkinsonism, etc.). Modern non-linear dynamics theories and applications provides powerful basis for computer simulations of biological neuronal networks and investigation of phenomena which mechanisms hardly could be clarified by other approaches. Cubic millimeter of brain tissue contains about 105 neurons, so realistic (Hodgkin-Huxley model) and phenomenological (Kuramoto-Sakaguchi, FitzHugh-Nagumo, etc. models) simulations require consideration of large neurons numbers

APPLICATION OF UKRAINIAN GRID INFRASTRUCTURE FOR ELECTROENCEPHALOGRAM AND ULTRASONIK DIAGNOSTIC IMAGES ANALYSIS

Ultrasonic introscopic imaging (USI) and electroencephalography (EEG) are powerful tools for diagnostics of different pathologies. In the same time USI and EEG equipment is available in almost all clinical and even in many educational institutions. Development of ultrasonic images and EEG data processing algorithms providing physicians with additional specific clinical parameters is a popular current research subject. Successful operation of thesealgorithms needs fast procession of large information volumes. These algorithms are based on an analysis of large databases with information about the patients. Grid infrastructures can provide distributed data archiving, procession and access facilities for suchdatabases

On two problems in graph Ramsey theory

We study two classical problems in graph Ramsey theory, that of determining the Ramsey number of bounded-degree graphs and that of estimating the induced Ramsey number for a graph with a given number of vertices. The Ramsey number r(H) of a graph H is the least positive integer N such that every two-coloring of the edges of the complete graph $K_N$ contains a monochromatic copy of H. A famous result of Chv\'atal, R\"{o}dl, Szemer\'edi and Trotter states that there exists a constant c(\Delta) such that r(H) \leq c(\Delta) n for every graph H with n vertices and maximum degree \Delta. The important open question is to determine the constant c(\Delta). The best results, both due to Graham, R\"{o}dl and Ruci\'nski, state that there are constants c and c' such that 2^{c' \Delta} \leq c(\Delta) \leq 2^{c \Delta \log^2 \Delta}. We improve this upper bound, showing that there is a constant c for which c(\Delta) \leq 2^{c \Delta \log \Delta}. The induced Ramsey number r_{ind}(H) of a graph H is the least positive integer N for which there exists a graph G on N vertices such that every two-coloring of the edges of G contains an induced monochromatic copy of H. Erd\H{o}s conjectured the existence of a constant c such that, for any graph H on n vertices, r_{ind}(H) \leq 2^{c n}. We move a step closer to proving this conjecture, showing that r_{ind} (H) \leq 2^{c n \log n}. This improves upon an earlier result of Kohayakawa, Pr\"{o}mel and R\"{o}dl by a factor of \log n in the exponent.Comment: 18 page

The influence of environmental forcing on biodiversity and extinction in a resource competition model

In this paper, we study a model of many species that compete, directly or indirectly, for a pool of common resources under the influence of periodic, stochastic, and/or chaotic environmental forcing. Using numerical simulations, we find the number and sequence of species going extinct when the community is initially packed with a large number of species of random initial densities. Thereby, any species with a density below a given threshold is regarded to be extinct

Nonperturbative contributions to the quark form factor at high energy

The analysis of nonperturbative effects in high energy asymptotics of the electomagnetic quark form factor is presented. It is shown that the nonperturbative effects determine the initial value for the perturbative evolution of the quark form factor and find their general structure with respect to the high energy asymptotics. Within the Wilson integral formalism which is natural for investigation of the soft, IR sensitive, part of the factorized form factor, the structure of the instanton induced effects in the evolution equation is discussed. It is demonstrated that the instanton contributions result in the finite renormalization of the subleading perturbative result and numerically are characterized by small factor reflecting the diluteness of the QCD vacuum within the instanton liquid model. The relevance of the IR renormalon induced effects in high energy asymptotic behaviour is discussed. The consequences of the various analytization procedures of the strong coupling constant in the IR domain are considered.Comment: REVTeX, 12 pages, 1 figure. Important references and discussions added, misprints corrected, minor changes in tex

Substantiation of thermomechanical technology parameters of absorbing levels isolation of the boreholes

The aim of the work is to improve the thermomechanical absorption insulation technology horizons of drilling wells by the established regularities of change and the substantiation of its regime parameters from the composition and physical-mechanical properties strengthen thermoplastic composite material and, on this basis, development a technological regulation containing recommendations on the manufacture of composites and organizations laying work, designing and isolation of the absorption zones of the washing liquid in the drilling rigs wells. The tasks set were solved by complex method research that contains analysis and synthesis of literary and patent sources, conducting analytical, experimental and industrial research. Experimental processing data was carried out using methods of mathematical statistics. Experimental research is carried out using the provisions of the theory of scientific experiment and theory random processes. The evaluation of the effectiveness of the results was carried out in production conditions