Finite element method applied in mine pressure computation within the context of rock massif – support system interaction

Purpose. The analysis of the current underground mine workings, both those that are in operation and works located within the mining perimeters where activity was stopped, is leading directly to the problem of stability, i.e. safety. The aim of the paper is the stability analysis of underground workings located in strongly metamorphosed andesite and determination of mine pressure in the context of rock – support system interaction was made based on numerical methods, taking into account the effects of inhomogeneous stresses, anisotropy of rocks, and time. Methods. Numerical – based finite element method was applied to obtain the stress variation radial displacement and mine pressure epures for the analyzed mine workings. To assess the stability of underground mine workings, a mathematical model was developed based on the principle of proper conformity and safety level, according to the main factors that influence the stability of underground workings. Findings. The results obtained showed that underground workings analyzed are characterized by a low stability level, which is consistent with the results obtained by the observations and numerical method. Depending on the computed level of safety has been established correspondence to class stability of underground mine workings. The results are confirmed by in situ observations and solutions obtained by experiments. Originality. The patterns of the stress-strain state change in the context of rock – support system interaction for horizontal galleries located in strongly metamorphosed andesite. Practical implications. The research results will facilitate to improve stability of mine workings and to significantly increase the safety level throughout their entire life – cycle.Мета. Аналіз стійкості підземних гірничих виробок, пройдених у сильно метаморфізованому андезиті, за допомогою чисельних методів моделювання. Визначити характер впливу гірського тиску з урахуванням взаємодії у системі “породний масив – кріплення”, впливу неоднорідних напружень, анізотропії порід і часу. Методика. Чисельний метод кінцевих елементів використовувався для розрахунку радіального зміщення різних напружень і побудови епюри напружень для аналізованої шахти. У якості критерія міцності прийнята гіпотеза Кулона-Мора, узагальнена Друкером-Прагером відповідно до припущень Рейеса. Стійкість підземних виробок оцінювалася за допомогою математичної моделі, яка була створена на основі принципу необхідного рівня конформності та безпеки, відповідно до основних факторів, що впливають на стійкість підземних виробок. Результати. Результати, отримані у ході спостережень і чисельними методами, свідчать про низький рівень стійкості аналізованих підземних виробок. Встановлено, що зі збільшенням поперечного перерізу виробки і глибини її залягання радіальні напруження зростають від контуру до масиву, досягаючи більш низьких значень у порівнянні з напруженим станом в масиві, чим і пояснюється погіршення стійкості виробок. Визначено фактори, за якими оцінена стійкість виробки: рівень відповідності (NC), рівень безпеки (NS) і ступінь невідповідності (GC) на основі отриманої оцінки (PO) та максимальної оцінки (PM). Рекомендовано використовувати у сильно метаморфізованому андезитовому типі порід не жорстке бетонне кріплення, а кріплення з вантажонесучою здатністю, що поступово збільшується. Наукова новизна. Розкрито механізм деформування системи “масив – кріплення” у сильно метаморфізованих андезитових породах. На основі нового математичного підходу до оцінки стійкості виробок встановлено відповідність між критерієм безпеки NS і класом стійкості гірничих виробок. Практична значимість. Результати дослідження сприятимуть поліпшенню стійкості гірничих виробок і значно підвищать рівень виробничої безпеки протягом всього періоду їх експлуатації.Цель. Анализ устойчивости подземных горных выработок, пройденных в сильно метаморфизованном андезите, с помощью численных методов моделирования. Определить характер влияния горного давления с учетом взаимодействия в системе “породный массив – крепь”, влияния неоднородных напряжений, анизотропии пород и времени. Методика. Численный метод конечных элементов использовался для расчета радиального смещения различных напряжений и построения эпюры напряжений для анализируемой шахты. В качестве критерия прочности принята гипотеза Кулона-Мора, обобщенная Друкером-Прагером в соответствии с предположениями Рейеса. Устойчивость подземных выработок оценивалась при помощи математической модели, которая была создана на основе принципа необходимого уровня конформности и безопасности, в соответствии с основными факторами, влияющими на устойчивость подземных выработок. Результаты. Результаты, полученные в ходе наблюдений и численными методами, свидетельствуют о низком уровне устойчивости анализируемых подземных выработок. Установлено, что с увеличением поперечного сечения выработки и глубины ее заложения радиальные напряжения возрастают от контура к массиву, достигая более низких значений по сравнению с напряженным состоянием в массиве, чем и объясняется ухудшение устойчивости выработок. Определены факторы, по которым оценена устойчивость выработки: уровень соответствия (NC), уровень безопасности (NS) и степень несоответствия (GC) на основе полученной оценки (PO) и максимальной оценки (PM). Рекомендовано использовать в сильно метаморфизованном андезитовом типе пород не жесткую бетонную крепь, а крепь с постепенно увеличивающейся грузонесущей способностью. Научная новизна. Раскрыт механизм деформирования системы “массив – крепь” в сильно метаморфизированных андезитовых породах. На основе нового математического подхода к оценке устойчивости выработок установлено соответствие между критерием безопасности NS и классом устойчивости горных выработок. Практическая значимость. Результаты исследования будут способствовать улучшению устойчивости горных выработок и значительно повысят уровень производственной безопасности в течение всего периода их эксплуатации.This work was developed from a theoretical and experimental study on the stability analysis of underground workings located in strongly metamorphosed andesite and determination of mine pressure in the context of rock – support system interaction. We thank to our colleague dr. Gabriel Băbuţ for his assistance and support in developing the mathematical model based on the principle of proper conformity and safety level, according to the main factors that influence the stability of underground workings. We would also like to show our gratitude to the University of Petrosani which provided the necessary equipment to perform all laboratory tests in prior experimental researches leading to the results synthesized in this article

The effect of increasing the water content on rocks characteristics from Şuior, Romania

Purpose. Generation of relative humidity fluctuations lead to a further decrease in the resistance of rocks, which involves the swift evacuation of groundwater from mining works. For andesitic rocks strongly hydrothermal altered it was found an irreversible phenomenon of the effect of humidity upon their strength, while this phenomenon is accompanied by an alteration. Natural humidity content at saturation and absorption coefficient of rock specimens studied ranged within large limits, average kinetics absorption by changing from one type of rock to another, some rocks could not reach the degree of saturation because they were disaggregated. Methods. Establishing the rocks characteristics from Şuior mine, in the context of underground microclimate conditions and their interaction with water taking into account the determinative anisotropy and the degree of heterotrophy. Findings. Some of the mining works with straight walled profiles, vaulted ceiling and unsupported floor were executed in rocks with pronounced trends towards deterioration and swelling of floors; given that, the rocks contain insertions of kaolin andesite, have shown a tendency to swelling of floor, which required the use of circular profiles and horseshoe-shaped profiles with enclosed floor. Observations have highlighted that the deformations of the floor are not due only to the fact that the works are located in rocks with low resistance, but also because the water is accumulated in the floor of these works, changing in a short time the mechanical properties of the rocks. Swelling of the floor is the consequence of intensive water-rock action, having the effect of misalignment of the floor, destructive effect upon the foundation and of support base, this attempt a horizontal displacement towards the interior of the gallery, unbalancing the support. Originality. For the rocks from Şuior, protecting with synthetic resin is the optimal method, which is confirmed by the good behavior of the resins as insulating protection in order to maintain the characteristics of these unaltered rocks. Practical implications. Under the influence action of water and underground climate, most of the rocks, with the exception of porphyritic andesite with hipersten, degrades and reduces its mechanical strengths and elastic characteristics. In order to maintain these rocks to initial parameters, methods will be used to protect, to strengthen. Alteration created by water effect has a significant influence on the characteristics of strength and deformation, effect that has direct implications on the stability of the mining works performed in the rocks from Şuior.Мета. Утворення коливань відносної вологості призводить до подальшого зниження опору порід і, як наслідок, стрімкого підняття ґрунтових вод у гірських виробках. Для андезитових, сильно гідротермальних порід було виявлено необоротне явище впливу вологості на їх міцність, в той час як це явище супроводжується зміною порід за структурою і складом. Природний вологовміст при насиченні й коефіцієнт абсорбції вивчених зразків породи варіювалися у значних межах, середнє поглинання кінетичної енергії шляхом зміни одного типу порід до іншого, деякі породи не могли досягти ступеня насичення, оскільки вони були дезагреговані. Методика. Встановлення характеристик гірських порід родовища Шуйор у контексті умов підземного мікроклімату та їх взаємодії з водою, беручи до уваги визначальну анізотропію й ступінь гетеротрофії. Результати. Деякі гірничі виробки з прямими закріплюючими бока профілями, склепінчастою покрівлею й незакріпленою підошвою були проведені у породах з вираженими тенденціями до погіршення й пучення; враховуючи, що породи містять вставки каолінового андезиту, проявляється тенденція до здимання підошви, що вимагає використання круглих і підковоподібних профілів із закритою підошвою. Спостереження показали, що деформація підошви обумовлена не лише тим фактом, що виробки розташовані в породах з низьким опором, але також і тим, що вода, накопичуючись в підошви цих виробок, за короткий період часу змінює механічні властивості порід. Здимання підошви є наслідком інтенсивних аква-породних сил, що чинять ефект неправильної відносної співвісності підошви, руйнівного впливу на фундамент і опорну базу, що викликає дію горизонтального зміщення до внутрішньої частини виробки, призводячи до розбалансування гірничого кріплення. Наукова новизна. Для порід родовища Шуйор охорона виробок синтетичною смолою є оптимальним способом, що підтверджується якісним режимом роботи смол як ізолюючого захисту для підтримання характеристик цих незмінних порід. Практична значимість. Під впливом водного й підземного клімату значна частина гірських порід, за винятком порфірового андезиту з хіперстеном, втрачає свої властивості, механічну міцність та пружність. Для підтримання цих порід у початковому стані представлені методи будуть використовуватися для охорони й укріплення. Зміна порід за структурою і складом, створена водним впливом, значно впливає на міцнісні та деформаційні характеристики, які чинять прямий вплив на стійкість гірничих виробок, пройдених в породах родовища Шуйор.Цель. Образование колебаний относительной влажности приводит к дальнейшему снижению сопротивления пород и, как следствие, стремительному поднятию грунтовых вод в горных выработках. Для андезитовых, сильно гидротермальных пород было обнаружено необратимое явление влияния влажности на их прочность, в то время как это явление сопровождается изменением пород по структуре и составу. Естественное влагосодержание при насыщении и коэффициент абсорбции изученных образцов породы варьировались в больших пределах, среднее поглощение кинетической энергии путем изменения одного типа пород к другому, некоторые породы не могли достичь степени насыщения, поскольку они были дезагрегированы. Методика. Установление характеристик горных пород месторождения Шуйор в контексте условий подземного микроклимата и их взаимодействия с водой, принимая во внимание определяющую анизотропию и степени гетеротрофии. Результаты. Некоторые горные выработки с прямыми закрепляющими бока профилями, сводчатой кровлей и незакрепленной почвой были проведены в породах с выраженными тенденциями к ухудшению и пучению; учитывая, что породы содержат вставки каолинового андезита, проявляется тенденция к пучению почвы, которая требует использование круглых и подковообразных профилей с закрытой почвой. Наблюдения показали, что деформация почвы обусловлена не только тем фактом, что выработки расположены в породах с низким сопротивлением, но также и тем, что вода, накапливаясь в почве этих выработок, за короткое период времени изменяет механические свойства пород. Пучение почвы является следствием интенсивных аква-породных сил, имеющих эффект неправильной относительной соосности почвы, разрушающего воздействия на фундамент и опорную базу, что вызывает действие горизонтального смещения к внутренней части выработки, приводя к разбалансировки горную крепь. Научная новизна. Для пород месторождения Шуйор охрана выработок синтетической смолой является оптимальным способом, что подтверждается качественным режимом работы смол как изолирующей защиты для поддержания характеристик этих неизменных пород. Практическая значимость. Под воздействием водного и подземного климата существенная часть горных пород, за исключением порфирового андезита с хиперстеном, теряет свои свойства, механическую прочность и упругость. Для поддержания этих пород в исходном состоянии представленные методы будут использоваться для охраны и укрепления. Изменение пород по структуре и составу, созданное водным воздействием, оказывает значительное влияние на прочностные и деформационные характеристики, которые оказывают прямое влияние на устойчивость горных выработок, пройденных в породах месторождения Шуйор.This work was developed from a theoretical and experimental study on the rocks and mine workings in the northern mining area of Romania, Suior perimeter. We thank to our colleagues geologists, dr. Grigore Buia and dr. Csaba Lorint, from the department of Environmental Engineering and Geology for their support in interpreting the measurements results on macroscopic and microscopic of thin sections performed on the analyzed rocks. We would also like to show our gratitude to the University of Petrosani which provided the necessary equipment to perform all laboratory tests

The burden of clostridium difficile infection in patients with liver cirrhosis

Clostridium Difficile Infection (CDI) has registered a dramatically increasing incidence in the general population over the past decades. Nowadays, Clostridium Difficile is the leading cause of hospital-acquired diarrhea in Europe and North America. Liver cirrhosis is the final stage of any chronic liver disease (CLD). The most common causes are chronic hepatitis C or B and viral co-infections, alcohol misuse, and nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD). CLD and cirrhosis are listed among the ten leading causes of death in the US. Cirrhosis due to any etiology disrupts the homeostatic role of the liver in the body. Cirrhosis-associated immune dysfunction (CAID) leads to alterations in both inherited and acquired systemic and local liver immunity. CAID is caused by increased systemic inflammation and immunodeficiency and it is responsible for 30% of mortality rates all over the world. Clostridium Difficile infection frequently affects patients suffering from liver cirrhosis because of the high number of prolonged hospitalizations, regular use of antibiotics for the prevention or treatment of SBP, proton pump inhibitor (PPI) use, and an overall immunocompromised state. Clostridium Difficile is a Gram-positive bacterium responsible for the high morbidity and mortality rates in patients with cirrhosis, with an essential increase in a 30-day mortality

The burden of clostridium difficile infection in patients with liver cirrhosis

Clostridium Difficile Infection (CDI) has registered a dramatically increasing incidence in the general population over the past decades. Nowadays, Clostridium Difficile is the leading cause of hospital-acquired diarrhea in Europe and North America. Liver cirrhosis is the final stage of any chronic liver disease (CLD). The most common causes are chronic hepatitis C or B and viral co-infections, alcohol misuse, and nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD). CLD and cirrhosis are listed among the ten leading causes of death in the US. Cirrhosis due to any etiology disrupts the homeostatic role of the liver in the body. Cirrhosis-associated immune dysfunction (CAID) leads to alterations in both inherited and acquired systemic and local liver immunity. CAID is caused by increased systemic inflammation and immunodeficiency and it is responsible for 30% of mortality rates all over the world. Clostridium Difficile infection frequently affects patients suffering from liver cirrhosis because of the high number of prolonged hospitalizations, regular use of antibiotics for the prevention or treatment of SBP, proton pump inhibitor (PPI) use, and an overall immunocompromised state. Clostridium Difficile is a Gram-positive bacterium responsible for the high morbidity and mortality rates in patients with cirrhosis, with an essential increase in a 30-day mortality

Social-Group-Optimization based tumor evaluation tool for clinical brain MRI of Flair/diffusion-weighted modality

Brain tumor is one of the harsh diseases among human community and is usually diagnosed with medical imaging procedures. Computed-Tomography (CT) and Magnetic-Resonance-Image (MRI) are the regularly used non-invasive methods to acquire brain abnormalities for medical study. Due to its importance, a significant quantity of image assessment and decision-making procedures exist in literature. This article proposes a two-stage image assessment tool to examine brain MR images acquired using the Flair and DW modalities. The combination of the Social-Group-Optimization (SGO) and Shannon's-Entropy (SE) supported multi-thresholding is implemented to pre-processing the input images. The image post-processing includes several procedures, such as Active Contour (AC), Watershed and region-growing segmentation, to extract the tumor section. Finally, a classifier system is implemented using ANFIS to categorize the tumor under analysis into benign and malignant. Experimental investigation was executed using benchmark datasets, like ISLES and BRATS, and also clinical MR images obtained with Flair/DW modality. The outcome of this study confirms that AC offers enhanced results compared with other segmentation procedures considered in this article. The ANFIS classifier obtained an accuracy of 94.51% on the used ISLES and real clinical images. (C) 2019 Nalecz Institute of Biocybernetics and Biomedical Engineering of the Polish Academy of Sciences

efam: an expanded, metaproteome-supported HMM profile database of viral protein families

Motivation: Viruses infect, reprogram and kill microbes, leading to profound ecosystem consequences, from elemental cycling in oceans and soils to microbiome-modulated diseases in plants and animals. Although metagenomic datasets are increasingly available, identifying viruses in them is challenging due to poor representation and annotation of viral sequences in databases. Results: Here, we establish efam, an expanded collection of Hidden Markov Model (HMM) profiles that represent viral protein families conservatively identified from the Global Ocean Virome 2.0 dataset. This resulted in 240 311 HMM profiles, each with at least 2 protein sequences, making efam >7-fold larger than the next largest, panecosystem viral HMM profile database. Adjusting the criteria for viral contig confidence from 'conservative' to 'eXtremely Conservative' resulted in 37 841 HMM profiles in our efam-XC database. To assess the value of this resource, we integrated efam-XC into VirSorter viral discovery software to discover viruses from less-studied, ecologically distinct oxygen minimum zone (OMZ) marine habitats. This expanded database led to an increase in viruses recovered from every tested OMZ virome by similar to 24% on average (up to similar to 42%) and especially improved the recovery of often-missed shorter contigs (<5 kb). Additionally, to help elucidate lesser-known viral protein functions, we annotated the profiles using multiple databases from the DRAM pipeline and virion-associated metaproteomic data, which doubled the number of annotations obtainable by standard, single-database annotation approaches. Together, these marine resources (efam and efam-XC) are provided as searchable, compressed HMM databases that will be updated bi-annually to help maximize viral sequence discovery and study from any ecosystem