Preliminary assessment of roadheaders efficiency based on empirical methods and index of equivalent rock strength

Purpose. The choice of a proper roadheader is a critically important step in planning of a project or some of its stages. Nowadays various manufacturers produce numerous models of these vehicles, hence it is unreasonable to conduct a thorough analysis of each model’s parameters in terms of their adequacy for the successful implementation of the project. Therefore, it is necessary to develop quite simple and easy-to-use assessment of roadheaders efficiency at the project preliminary stages. Methods. The widely used model of the Colorado School of Mines based on numerous laboratory tests has been applied as the basic model for determining theoretical efficiency of rock mass destruction. Since domestic scientists are accustomed to using rock strength parameters, which differ from values σc and σt accepted everywhere (including Russia), we represented dependencies that allow to convert values of some indicators to the values of other indicators. Findings. Calculating the efficiency of roadheaders’ use for each geological section with homogeneous rock can take unreasonably long time. Thus, it is necessary to have a simple integrated strength index for the whole excavation or even enterprise, which can be interpreted through the generally accepted values such as the uniaxial compressive strength σc and tensile strength σt. Jointing of rocks is also an important parameter in a feasibility study of roadheaders’ efficiency. Originality. The equivalent rock strength index was applied as a simple integrated strength index for the whole excavation. This parameter is established on the basis of integrated assessment index of mining operations complexity, which comprises the sum of the uniaxial compressive strength σc and rock jointing for the whole excavation or even mining enterprise. Practical implications. The results of this paper can serve as a preliminary scientifically grounded method of selecting equipment for a particular project in mining industry or underground construction by the efficiency criterion. Its main advantage is simplicity and clarity. However, it should be noted that this method should not be applied at the stage of the project final feasibility study, especially without considering other production factors (compatibility with other equipment, availability of the personnel with adequate qualification for operation and maintenance of the chosen machine etc.).Мета. Вибір конкретного прохідницького комбайна є критично важливим кроком у плануванні робіт по проекту або будь-якого з його етапів. При цьому номенклатура машин, що випускаються різними виробниками в даний час, надзвичайно велика, що робить недоцільним ретельний аналіз кожної моделі комбайна з точки зору його адекватності необхідним для успішної реалізації проекту параметрам. Таким чином, виникає необхідність у досить простій і швидко проводимій попередній оцінці машин уже на передпроектній стадії. Методика. В якості основної моделі для визначення теоретичної продуктивності руйнування гірського масиву була використана методика Колорадського гірничого університету, яка заснована на численних лабораторних випробуваннях і пройшла широку апробацію на практиці. Для вітчизняних фахівців, що звикли до використання у своїй діяльності міцнісних показників гірських порід, що відрізняються від повсюдно (у тому числі в Росії) прийнятих величин σст і σр представлені залежності, що дозволяють проводити перерахунок значень одних показників до значень інших показників. Результати. Обчислення ефективності використання прохідницьких комбайнів для кожної геологічної ділянки з однорідними породами може зайняти невиправдано багато часу. У зв’язку з чим виникає необхідність у простому, інтегральному для всієї виробки або гірничого підприємства, показника міцності, який може бути інтерпретований через загальноприйняті величини – межу міцності на стиск σст і межу міцності на розтяг σр. Також важливим параметром у техніко-економічному обґрунтуванні ефективності прохідницьких комбайнів є тріщинуватість гірських порід. Наукова новизна. В якості найпростішого інтегрального показника міцності порід по всій виробці використовувався показник еквівалентної міцності гірських порід. Цей параметр визначається на основі показника інтегральної оцінки складності гірничопрохідницьких робіт, заснованої на підсумовуванні межі міцності на стиск σст і тріщинуватості гірських порід по всій виробці або навіть гірничому підприємству. Практична значимість. Отримані результати можуть слугувати в якості попереднього науково обґрунтованого способу відбору техніки для конкретного проекту в гірничодобувній галузі або підземному будівництві за критерієм продуктивності. Її основною перевагою є простота і зрозумілість. Однак варто зазначити, що розглянуту методику не слід застосовувати на етапі остаточного техніко-економічного обґрунтування проекту, тим більше у відриві від інших виробничих факторів (сумісність з іншим обладнанням, наявність персоналу з необхідною для експлуатації та обслуговування обраної машини кваліфікацією і т.д.).Цель. Выбор конкретного проходческого комбайна является критически важным шагом в планировании работ по проекту или какому-либо из его этапов. При этом номенклатура машин, выпускаемых различными производителями в настоящее время, необычайно велика, что делает нецелесообразным тщательный анализ каждой модели комбайна с точки зрения его адекватности требуемым для успешной реализации проекта параметрам. Таким образом, возникает необходимость в достаточно простой и быстро проводимой предварительной оценке машин уже на предпроектной стадии. Методика. В качестве основной модели для определения теоретической производительности разрушения горного массива была использована методика Колорадского горного университета, которая основана на многочисленных лабораторных испытаниях и прошла широкую апробацию на практике. Для отечественных специалистов, привыкших к использованию в своей деятельности прочностных показателей горных пород, отличающихся от повсеместно (в том числе в России) принятых величин σсж и σр представлены зависимости, позволяющие производить перерасчет значений одних показателей к значениям других показателей. Результаты. Вычисление эффективности использования проходческих комбайнов для каждого геологического участка с однородными породами может занять неоправданно много времени. В связи с чем возникает необходимость в простом, интегральном для всей выработки или горного предприятия, прочностном показателе, который может быть интерпретирован через общепринятые величины – предел прочности на сжатие σсж и предел прочности на растяжение σр. Также важным параметром в технико-экономическом обосновании эффективности проходческих комбайнов является трещиноватость горных пород. Научная новизна. В качестве простейшего интегрального показателя прочности пород по всей выработке использовался показатель эквивалентной прочности горных пород. Этот параметр определяется на основе показателя интегральной оценки сложности горнопроходческих работ, основанной на суммировании предела прочности на сжатие σсж и трещиноватости горных пород по всей выработке или даже горному предприятию. Практическая значимость. Полученные результаты могут служить в качестве предварительного научно обоснованного способа отбора техники для конкретного проекта в горнодобывающей отрасли или подземном строительстве по критерию производительности. Ее основным достоинством является простота и понятность. Однако стоит отметить, что рассмотренную методику не следует применять на этапе окончательного технико-экономического обоснования проекта, тем более в отрыве от других производственных факторов (совместимость с прочим оборудованием, наличие персонала с необходимой для эксплуатации и обслуживания выбираемой машины квалификацией и т.д.).We wish to confirm that there has been no significant financial support for this work that could have influenced its outcome

THE CONDITIONS AND MAIN RESULTS OF DEVELOPMENT OF INDUSTRIES OF FUEL AND ENERGY COMPLEX IN THE RESULTS OF FIRST STAGE OF IMPLEMENTATION OF THE ENERGY STRATEGY OF RUSSIA FOR THE PERIOD UP TO 2030

The article analyses the results of the first stage of the energy strategy of Rus-sia for the period up to 2030, as well as several reasons that significantly influenced the changes in the political situation in Russia and in the world, which led to the emergence of significant external and internal challenges that influenced the implementation of the strategy. The dynamics of development of oil and gas industry, oil refining, electric pow-er and gas-oil chemistry has considered. It has noted that in General, the implementa-tion of the Energy strategy until 2030 for the formation of oil and gas complexes in the Eastern regions of the country and the development of the hydrocarbon potential of the continental shelf of the Arctic seas and Northern territories of Russia within the frame-work of the implementation in 2017 has carried out successfully

BARRIERS TO INNOVATIVE DEVELOPMENT OF RESEARCH ORGANIZATIONS OIL AND GAS INDUSTRY

In the article, based on the performed analysis, the best practices of innovative ac-tivity of foreign companies have been revealed. The Russian and foreign experience of man-agement of innovative activity of large engineering and oil and gas companies has been considered. The barriers, internal and external challenges, creating threats to the implemen-tation of the innovative strategy of the oil and gas industry in Russia, have been considered. It has established that the most serious external challenge, facing the Russian oil and gas complex, is the challenge, associated with an increase in the supply of hydrocarbons in the global energy markets

Electron-phonon interaction via Pekar mechanism in nanostructures

We consider an electron-acoustic phonon coupling mechanism associated with the dependence of crystal dielectric permittivity on the strain (the so-called Pekar mechanism) in nanostructures characterized by strong confining electric fields. The efficiency of Pekar coupling is a function of both the absolute value and the spatial distribution of the electric field. It is demonstrated that this mechanism exhibits a phonon wavevector dependence similar to that of piezoelectricity and must be taken into account for electron transport calculations in an extended field distribution. In particular, we analyze the role of Pekar coupling in energy relaxation in silicon inversion layers. Comparison with the recent experimental results is provided to illustrate its potential significance

Dissipative continuous Euler flows

We show the existence of continuous periodic solutions of the 3D incompressible Euler equations which dissipate the total kinetic energy

Challenges in QCD matter physics - The Compressed Baryonic Matter experiment at FAIR

Substantial experimental and theoretical efforts worldwide are devoted to explore the phase diagram of strongly interacting matter. At LHC and top RHIC energies, QCD matter is studied at very high temperatures and nearly vanishing net-baryon densities. There is evidence that a Quark-Gluon-Plasma (QGP) was created at experiments at RHIC and LHC. The transition from the QGP back to the hadron gas is found to be a smooth cross over. For larger net-baryon densities and lower temperatures, it is expected that the QCD phase diagram exhibits a rich structure, such as a first-order phase transition between hadronic and partonic matter which terminates in a critical point, or exotic phases like quarkyonic matter. The discovery of these landmarks would be a breakthrough in our understanding of the strong interaction and is therefore in the focus of various high-energy heavy-ion research programs. The Compressed Baryonic Matter (CBM) experiment at FAIR will play a unique role in the exploration of the QCD phase diagram in the region of high net-baryon densities, because it is designed to run at unprecedented interaction rates. High-rate operation is the key prerequisite for high-precision measurements of multi-differential observables and of rare diagnostic probes which are sensitive to the dense phase of the nuclear fireball. The goal of the CBM experiment at SIS100 (sqrt(s_NN) = 2.7 - 4.9 GeV) is to discover fundamental properties of QCD matter: the phase structure at large baryon-chemical potentials (mu_B > 500 MeV), effects of chiral symmetry, and the equation-of-state at high density as it is expected to occur in the core of neutron stars. In this article, we review the motivation for and the physics programme of CBM, including activities before the start of data taking in 2022, in the context of the worldwide efforts to explore high-density QCD matter.Comment: 15 pages, 11 figures. Published in European Physical Journal

Inequivalence of nonequilibrium path ensembles: the example of stochastic bridges

We study stochastic processes in which the trajectories are constrained so that the process realises a large deviation of the unconstrained process. In particular we consider stochastic bridges and the question of inequivalence of path ensembles between the microcanonical ensemble, in which the end points of the trajectory are constrained, and the canonical or s ensemble in which a bias or tilt is introduced into the process. We show how ensemble inequivalence can be manifested by the phenomenon of temporal condensation in which the large deviation is realised in a vanishing fraction of the duration (for long durations). For diffusion processes we find that condensation happens whenever the process is subject to a confining potential, such as for the Ornstein-Uhlenbeck process, but not in the borderline case of dry friction in which there is partial ensemble equivalence. We also discuss continuous-space, discrete-time random walks for which in the case of a heavy tailed step-size distribution it is known that the large deviation may be achieved in a single step of the walk. Finally we consider possible effects of several constraints on the process and in particular give an alternative explanation of the interaction-driven condensation in terms of constrained Brownian excursions.Comment: 22 pages, 7 figures, minor revisio

Conditioned random walks and interaction-driven condensation

We consider a discrete-time continuous-space random walk under the constraints that the number of returns to the origin (local time) and the total area under the walk are fixed. We first compute the joint probability of an excursion having area $a$ and returning to the origin for the first time after time $\tau$. We then show how condensation occurs when the total area constraint is increased: an excursion containing a finite fraction of the area emerges. Finally we show how the phenomena generalises previously studied cases of condensation induced by several constraints and how it is related to interaction-driven condensation which allows us to explain the phenomenon in the framework of large deviation theory.Comment: 28 pages, 6 figures, invited paper for Special Issue of J. Phys. A "Emerging talents