Research into balance of rocks and underground cavities formation in the coal mine flowsheet when mining thin seams

Purpose. Study the movement of waste rock flows in the coal mine technological system and determine the balance of rocks and underground cavities formation from the perspective of the current mining operations development in order to assess the possibility of leaving the rock in the underground area. Methods. Based on the rank order of the Western Donbass mines, a coal mine has been chosen as the object of research in terms of maximum output and ash content. An algorithm is proposed for analytical studies of determining the rock outcrop in the course of stope, drifting and repair operations, as well as the prospective volumes of underground cavities for placing the formed waste rocks per a calendar year. The algorithm is based on the actual state of mining operations and the indicators of the stope and drifting faces of the mine, as well as the achieved modern mining-engineering parameters of the coal seams mining. Findings. It has been revealed that the main supply of waste rocks to the surface occurs as a result of stope operations with rock undercut – 39% and underground mine workings – 33%. It is proposed to differentiate all waste rock outcropped after mining operations into 2 categories: difficult to dispose of and prospective for disposal. It has been found that underground cavities have enormous potential for stockpiling of all waste rocks, the volume of which is by 2.8-4.8 times higher than the rock volume. It has been revealed that the most rational balance of waste rocks and cavities for leaving the rock in the mine is formed along the С10t seam. It has been determined that the full-fledged placement of rocks is limited by the scheduling peculiarities of mining the reserves along the seams, which are made for the complete cave-in technology of coal mining. Originality. For the first time, for one of the Western Donbass mines, the balance of formed waste rocks and potential underground cavities, dynamically changing in time and space, has been determined. Practical implications. The results obtained are useful for engineering new spatial planning solutions for the optimal development of mining operations with the maximum possible rocks stockpiling in the underground area of mines.Мета. Дослідження руху потоків пустих порід у технологічній системі вугільної шахти та визначення балансу утворених порід і підземних пустот у взаємозв’язку з поточним розвитком гірничих робіт для оцінки можливостей залишення порід у підземному просторі. Методика. Як об’єкт дослідження було обрано вугільну шахту на підставі ранжирування шахт Західного Донбасу за максимальним видобутком і зольністю. Запропоновано алгоритм аналітичних досліджень визначення виходу порід при веденні очисних, прохідницьких і ремонтних робіт, а також перспективних обсягів підземних пустот для розміщення утворених пустих порід за календарний рік. Алгоритм ґрунтувався на фактичному положенні гірничих робіт і показниках очисних та прохідницьких вибоїв шахти, а також досягнутих сучасних гірничотехнічних параметрах розробки вугільних пластів. Результати. Встановлено, що основне надходження пустих порід на поверхню відбувається внаслідок виконання очисних робіт з присіканням порід (39%) і проведення підземних гірничих виробок (33%). Запропоновано всі пусті породи, що виходять з шахти, розділити на 2 категорії: ті, що важко утилізуються, та перспективні до утилізації. Встановлено, що підземні пустоти мають колосальний потенціал до розміщення всіх пустих порід, обсяг яких в 2.8-4.8 рази перевершує обсяг порід. Визначено, що по пласту С10в формується найбільш раціональний баланс формованих порід і пустот для їх залишення в шахті. Встановлено, що повноцінне розміщення порід обмежене особливостями календарного планування відпрацювання запасів по пластах, які складені під технологію видобутку вугілля з повним обваленням. Наукова новизна. Вперше для однієї з шахт Західного Донбасу визначено баланс формованих пустих порід і потенційних підземних пустот, що динамічно змінюються у часі та просторі. Практична значимість. Отримані результати корисні для проектування нових просторово-планувальних рішень з оптимального розвитку гірничих робіт з максимально можливим розміщенням порід у підземному просторі шахт.Цель. Исследование движения потоков пустых пород в технологической системе угольной шахты и определение баланса образованных пород и подземных пустот во взаимосвязи с текущим развитием горных работ для оценки возможностей оставления пород в подземном пространстве. Методика. В качестве объекта исследования была выбрана угольная шахта на основании ранжирования шахт Западного Донбасса по максимальной добыче и зольности. Предложен алгоритм аналитических исследований определения выхода пород при ведении очистных, проходческих и ремонтных работ, а также перспективных объемов подземных пустот для размещения образованных пустых пород за календарный год. Алгоритм основывался на фактическом положении горных работ и показателях очистных и проходческих забоев шахты, а также достигнутых современных горнотехнических параметрах разработки угольных пластов. Результаты. Установлено, что основное поступление пустых пород на поверхность происходит вследствие выполнения очистных работ с присечкой пород (39%) и проведения подземных горных выработок (33%). Предложено все выходящие из шахты пустые породы разграничить на 2 категории: трудно утилизируемые и перспективные к утилизации. Установлено, что подземные пустоты имеют колоссальный потенциал к размещению всех пустых пород, объем которых в 2.8-4.8 раза превосходит объем пород. Определено, что по пласту С10в формируется наиболее рациональный баланс формируемых пород и пустот для их оставления в шахте. Установлено, что полноценное размещение пород ограничено особенностями календарного планирования отработки запасов по пластам, которые составлены под технологию добычи угля с полным обрушением. Научная новизна. Впервые для одной из шахт Западного Донбасса определен баланс формируемых пустых пород и потен-циальных подземных пустот, динамически изменяющихся во времени и пространстве. Практическая значимость. Полученные результаты полезны для проектирования новых пространственно-планировочных решений по оптимальному развитию горных работ с максимально возможным размещением пород в подземном пространстве шахт.The results of the work have been obtained within the framework of the research-and-development work “Development of advanced technologies for the complete mining of steam coal with the accumulation of waste rocks in the underground space” (No. 0120U101099). The authors are grateful to the specialists of PJSC “DTEK Pavlohradvuhillia” for the information on the mine provided for research-and-technology analysis

Geomechanical substantiation of the parameters for coal auger mining in the protecting pillars of mine workings during thin seams development

The paper focuses on mining hard-to-reach coal reserves, concentrated in the protecting pillars of main mine workings using auger technology. One of the Western Donbass coal enterprises - Pavlohradska Mine of PJSC DTEK Pavlohradvuhillia - is selected for the research, where in the conditions of С4 seam the use of the Auger machine BShK-2DM is considered for coal extraction from protecting pillars of one of the main mine workings. The initial data have been substantiated and a geomechanical model has been constructed for numerical modelling the pillars stress state of the system “rock mass - drilled well”, with the varied width of the interwell pillar. It has been determined that the horizontal rock pressure component, which forms destructive tension stresses, is of predominant importance to substantiate the dimensions of interwell pillars. The pillar optimal width of the С4 seam eastern section behind the Pivdenno-Ternivskyш fault at a depth of 120 m may be a value not less than 0.25 m. The accepted interwell pillar width is 0.3 m. The level of coal losses during its extraction from protecting pillars of one of the main mine workings has been determined, which is in the range of 20-30%

Strong transient magnetic fields induced by THz-driven plasmons in graphene disks

Strong circularly polarized excitation opens up the possibility to generate and control effective magnetic fields in solid state systems, e.g., via the optical inverse Faraday effect or the phonon inverse Faraday effect. While these effects rely on material properties that can be tailored only to a limited degree, plasmonic resonances can be fully controlled by choosing proper dimensions and carrier concentrations. Plasmon resonances provide new degrees of freedom that can be used to tune or enhance the light-induced magnetic field in engineered metamaterials. Here we employ graphene disks to demonstrate light-induced transient magnetic fields from a plasmonic circular current with extremely high efficiency. The effective magnetic field at the plasmon resonance frequency of the graphene disks (3.5 THz) is evidenced by a strong (~1{\deg}) ultrafast Faraday rotation (~ 20 ps). In accordance with reference measurements and simulations, we estimated the strength of the induced magnetic field to be on the order of 0.7 T under a moderate pump fluence of about 440 nJ cm-2

Метеорологічна підготовка пусків ракет і реактивних снарядів

У посібнику розглянуто основи метеорологічної підготовки пусків ракет і реактивних снарядів, а саме: загальні відомості про метеорологічні елементи, їх вплив на політ ракет та реактивних снарядів, порядок виконання заходів метеорологічної підготовки, характеристики комплексів (засобів) вимірювання, а також наведено комплекс прикладних задач з метеорологічної підготовки та порядок їх розв’язання. Посібник призначений для підготовки і проведення занять з тактико-спеціальних дисциплін. Він може бути корисним як для викладачів і курсантів військових навчальних закладів та студентів, які навчаються за програмою підготовки офіцерів запасу, так і для командирів ракетних і артилерійських підрозділів. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/2951

Дослідження гранулометричного складу шахтних порід як закладного матеріалу виробленого простору вугільних шахт

Purpose. Determination of the granulometric characteristics and loosening coefficient of mine rocks formed during stope operations from undercutting the bottom rocks as a potential backfill material based on a set of mine and laboratory research. Methods. To do research, a complex methodology is used, which includes a photographic surveying the mass of destroyed rocks from undercutting the bottom rocks in mine conditions, digital processing and determining the granulometric composition in the software package, sampling the mine rocks at the surface complex, and reconstructing the granulometric composition, similar to the full-scale mine conditions in the laboratory. Sieve analysis, laboratory balance and laboratory container are used to determine the granulometric composition and loosening coefficient. Findings. The dependence between the granulometric composition and loosening coefficient of rocks, which increases by 33% within fractions of 0-50 mm and by 8% within fractions of 50-140 mm, has been revealed. It has been determined that the destroyed rocks in the face within fractions of 0-140 mm have a bulk density of 1.28 g/cm3, loosening coefficient of 1.7, the voidness of and the maximum reserve for the backfill mass compaction with mine rocks is 41.9%. An analytical assessment of the volumes of the formed cavities of the mined-out area in the longwall face and gobed mine workings, as well as the prospects and completeness of their filling with mine rocks have been performed. Originality. It has been determined that the loosening coefficient of mine rocks destroyed in the stope face by KA-200 shearer changes according to the logarithmic dependence on their granulometric composition. This makes it possible to control the granulometric characteristics of the backfill material to achieve the maximum density of the backfill mass. Practical implications. Further research can serve as a basis for determining the rational parameters for the formation and placement of backfill masses during complex-mechanized selective mining of coal seams using various methods of backfilling operations

Progress in scale-up of REEBCO STAR™ wire for canted cosine theta coils and future strategies with enhanced flexibility

We report recent developments in the scale-up of symmetric RE-Ba-Cu-O (R$E$BCO) tapes with 15–22 μm thick substrates. Using these symmetric R$E$BCO tapes, we fabricated up to 10 m long, symmetric tape round (STAR™) R$E$BCO wires, less than 2 mm diameter, using 1.02 mm and 0.81 mm diameter copper formers. The critical current of the long STAR™ wires made in lengths of 2–10 m ranges from 465 A to 564 A at 77 K, self-field. This wire was then used to construct a single-layer, full-depth groove, three-turn canted cosine theta (CCT) coil with a minimum bend radius of 15 mm. This three-turn CCT coil retains 95% of its $I_{c}$ even when wound at a such a small bend radius. This result confirms the capability of fabricating CCT coils with STAR™ wire at a tilt angle of 30º which would yield a dipole transfer function of 0.48 T kA$^{−1}$ at a 15 mm bend radius. Further, the architecture of STAR™ wire was modified for an $I_{c}$ retention of >90% at an even smaller bend radius of 10 mm with the aim of increasing the dipole transfer function. The higher dipole transfer function enabled by STAR™ wire is an important step toward the eventual goal of a 5 T maximum dipole field in a R$E$BCO-based CCT coil. At a bend radius of 10 mm, a six-layer STAR™ wire exhibits a critical current of 288 A at 77 K, self-field, i.e. 94% $I_{c}$ retention and 617 A at 4.2 K in a 15 T background field, which equals a $J_{e}$ of 412.7 A mm$^{−2}$ at a Lorentz force of 9.3 kN m$^{−1}$. This level of flexibility and the high performance of STAR™ wire in high fields at 4.2 K and with a small bend radius underscores its potential use in compact and low-cost high-field magnet and related applications

Graphene as a Schottky Barrier Contact to AlGaN/GaN Heterostructures

Electrical and noise properties of graphene contacts to AlGaN/GaN heterostructures were studied experimentally. It was found that graphene on AlGaN forms a high-quality Schottky barrier with the barrier height dependent on the bias. The apparent barrier heights for this kind of Schottky diode were found to be relatively high, varying within the range of φb = (1.0–1.26) eV. AlGaN/GaN fin-shaped field-effect transistors (finFETs) with a graphene gate were fabricated and studied. These devices demonstrated ~8 order of magnitude on/off ratio, subthreshold slope of ~1.3, and low subthreshold current in the sub-picoamperes range. The effective trap density responsible for the 1/f low-frequency noise was found within the range of (1–5) · 1019 eV−1 cm−3. These values are of the same order of magnitude as reported earlier and in AlGaN/GaN transistors with Ni/Au Schottky gate studied as a reference in the current study. A good quality of graphene/AlGaN Schottky barrier diodes and AlGaN/GaN transistors opens the way for transparent GaN-based electronics and GaN-based devices exploring vertical electron transport in graphene

High critical current STAR ® wires with REBCO tapes by advanced MOCVD

International audienceRE–Ba–Cu–O (REBCO, RE = rare earth) symmetric tape round (STAR ® ) wires of 1.5–2.5 mm diameter have been fabricated with 4–12 strands of symmetric REBCO tape made by advanced metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). 1.5 mm diameter STAR ® wires made with just four advanced MOCVD tape strands are able to sustain nearly the same critical current ( I c ) as 2.5 mm diameter wires made with 12 commercial-grade tape strands. An I c of 1070 A, corresponding to an engineering current density ( J e ) of 597 A mm −2 , has been demonstrated at 4.2 K, 30 T in 1.5 mm diameter, four-strand wire at a bend radius of 15 mm. This I c value exactly matches the I c expected from the lift factor of the tape strands used in the wire. The 2.5 mm diameter STAR ® wires made with 12 advanced MOCVD tape strands exhibit an I c of 1075 A at 77 K, self-field and sustained currents of 2500–2750 A at 4.2 K, 30 T before burnout, corresponding to a J e greater than 500 A mm −2 . These results show that the cost of STAR ® wires can be substantially reduced using fewer tape strands of high-performance advanced MOCVD tapes and that the superior bend performance of STAR ® wires can be maintained, even using 12 strands of advanced MOCVD tapes with 4 μ m thick REBCO films