Generalization of trends in the influence of geomechanics factors on the choice of operation modes for the fastening system in the preparatory mine workings

Purpose. Substantiation of the mechanism of loading the preparatory mine working support to optimize its deformation-strength characteristics based on the calculation of the stress-strain state of the “massif – support” system. Improving the cost effective technologies for fastening and maintaining the preparatory mine workings. Methods. The analysis of the elements interaction modes of the “massif – support” system has been performed by the two-parameter diagram for optimizing the deformation-strength characteristics of the rock massif and the preparatory mine workings support using the research results of the stress-strain state of a system by means of finite element method. A comparison has been made of computational experiment with mine instrumental observations. Findings. The geomechanical model of the computational experiment on the choice of operation modes of the fastening system, as well as the methodology of the approach to optimize the process of interaction between the massif and the support have been substantiated. The analysis of search patterns for the rational deformation-strength characteristics of the fastening system in the preparatory mine working, taking into account the influence of the main geo- mechanics factors on this process, has been developed and performed. Originality. The patterns have been established of the geomechanics factors influence on the choice of rational operation modes of the load-bearing elements of the fastening system and the support in general based on research of the stress-strain state of the “massif – support” system. The optimization principles of interaction based on the analysis of a two-parameter interaction diagram have been substantiated. Practical implications. The wide perspective has been substantiated for strengthening the soft rocks in reusable preparatory mine workings with combined roof-bolting systems, which makes possible to realise the resource-saving conditions of maintenance. The calculations have been made with account of the optimization criteria for interaction of massif and support.Мета. Обґрунтування механізму навантаження кріплення підготовчої виробки для оптимізації її деформа- ційно-силових характеристик на базі розрахунку напружено-деформованого стану системи «масив – кріплення». Удосконалення малозатратних технологій кріплення і підтримки підготовчих виробок. Методика. Аналіз режимів взаємодії елементів системи «масив – кріплення», виконаний за двопараметричною схемою оптимізації деформаційно-силових характеристик породного масиву і кріплення підготовчих виробок із використанням результатів досліджень напружено-деформованого стану системи методом скінченних елементів. Проведено порівняння обчислювального експерименту з шахтними інструментальними спостереженнями. Результати. Обґрунтовано геомеханічну модель обчислювального експерименту з вибору режимів роботи кріпильної системи й методологію підходу для оптимізації процесу взаємодії масиву з кріпленням. Розроблено та проведено аналіз схем пошуку раціональних деформаційно-силових характеристик кріпильної системи підготовчої виробки з урахуванням впливу на цей процес основних геомеханічних факторів. Наукова новизна. Встановлено закономірності впливу геомеханічних факторів на вибір раціональних режимів роботи вантажонесучих елементів кріплення системи і кріплення в цілому на основі вивчення напружено-деформованого стану системи «масив – кріплення». Обґрунтовано оптимізаційні принципи взаємодії на базі аналізу двопараметричної схеми взаємодії. Практична значимість. Обґрунтовано широку перспективу зміцнення слабких порід покрівлі підготовчих виробок, що повторно використовуються, комбінованими анкерними системами, яка дозволяє реалізувати ресурсозберігаючі умови підтримки. Розрахунки виконано з урахуванням оптимізаційних критеріїв взаємодії масиву з кріпленням.Цель. Обоснование механизма нагружения крепи подготовительной выработки для оптимизации ее деформационно-силовых характеристик на базе расчета напряженно-деформированного состояния системы «массив – крепь». Усовершенствование малозатратных технологий крепления и поддержания подготовительных выработок. Методика. Анализ режимов взаимодействия элементов системы «массив – крепь» выполнен по двухпараметрической схеме оптимизации деформационно-силовых характеристик породного массива и крепи подготовительных выработок с использованием результатов исследований напряженно-деформированного состояния системы методом конечных элементов. Проведено сравнение вычислительного эксперимента с шахтными инструментальными наблюдениями. Результаты. Обоснована геомеханическая модель вычислительного эксперимента по выбору режимов работы крепежной системы и методология подхода для оптимизации процесса взаимодействия массива с крепью. Разработаны и проведен анализ схем поиска рациональных деформационно-силовых характеристик крепежной системы подготовительной выработки с учетом влияния на этот процесс основных геомеханических факторов. Научная новизна. Установлены закономерности влияния геомеханических факторов на выбор рациональных режимов работы грузонесущих элементов крепежной системы и крепи в целом на базе исследования напряженно-деформированного состояния системы «массив – крепь». Обоснованы оптимизационные принципы взаимодействия на базе анализа двухпараметрической схемы взаимодействия. Практическая значимость. Обоснована широкая перспектива упрочнения слабых пород кровли повторно используемых подготовительных выработок комбинированными анкерными системами, которая позволяет реализовать ресурсосберегающие условия поддержания. Расчеты выполнены с учетом оптимизационных критериев взаимодействия массива с крепью.The authors express their gratitude to the management of DTEK Coal Unit for their help in organizing the experimental research

Generalization of trends in the influence of geomechanics factors on the choice of operation modes for the fastening system in the preparatory mine workings

Purpose. Substantiation of the mechanism of loading the preparatory mine working support to optimize its deformation-strength characteristics based on the calculation of the stress-strain state of the “massif – support” system. Improving the cost effective technologies for fastening and maintaining the preparatory mine workings. Methods. The analysis of the elements interaction modes of the “massif – support” system has been performed by the two-parameter diagram for optimizing the deformation-strength characteristics of the rock massif and the preparatory mine workings support using the research results of the stress-strain state of a system by means of finite element method. A comparison has been made of computational experiment with mine instrumental observations. Findings. The geomechanical model of the computational experiment on the choice of operation modes of the fastening system, as well as the methodology of the approach to optimize the process of interaction between the massif and the support have been substantiated. The analysis of search patterns for the rational deformation-strength characteristics of the fastening system in the preparatory mine working, taking into account the influence of the main geo- mechanics factors on this process, has been developed and performed. Originality. The patterns have been established of the geomechanics factors influence on the choice of rational operation modes of the load-bearing elements of the fastening system and the support in general based on research of the stress-strain state of the “massif – support” system. The optimization principles of interaction based on the analysis of a two-parameter interaction diagram have been substantiated. Practical implications. The wide perspective has been substantiated for strengthening the soft rocks in reusable preparatory mine workings with combined roof-bolting systems, which makes possible to realise the resource-saving conditions of maintenance. The calculations have been made with account of the optimization criteria for interaction of massif and support.Мета. Обґрунтування механізму навантаження кріплення підготовчої виробки для оптимізації її деформа- ційно-силових характеристик на базі розрахунку напружено-деформованого стану системи «масив – кріплення». Удосконалення малозатратних технологій кріплення і підтримки підготовчих виробок. Методика. Аналіз режимів взаємодії елементів системи «масив – кріплення», виконаний за двопараметричною схемою оптимізації деформаційно-силових характеристик породного масиву і кріплення підготовчих виробок із використанням результатів досліджень напружено-деформованого стану системи методом скінченних елементів. Проведено порівняння обчислювального експерименту з шахтними інструментальними спостереженнями. Результати. Обґрунтовано геомеханічну модель обчислювального експерименту з вибору режимів роботи кріпильної системи й методологію підходу для оптимізації процесу взаємодії масиву з кріпленням. Розроблено та проведено аналіз схем пошуку раціональних деформаційно-силових характеристик кріпильної системи підготовчої виробки з урахуванням впливу на цей процес основних геомеханічних факторів. Наукова новизна. Встановлено закономірності впливу геомеханічних факторів на вибір раціональних режимів роботи вантажонесучих елементів кріплення системи і кріплення в цілому на основі вивчення напружено-деформованого стану системи «масив – кріплення». Обґрунтовано оптимізаційні принципи взаємодії на базі аналізу двопараметричної схеми взаємодії. Практична значимість. Обґрунтовано широку перспективу зміцнення слабких порід покрівлі підготовчих виробок, що повторно використовуються, комбінованими анкерними системами, яка дозволяє реалізувати ресурсозберігаючі умови підтримки. Розрахунки виконано з урахуванням оптимізаційних критеріїв взаємодії масиву з кріпленням.Цель. Обоснование механизма нагружения крепи подготовительной выработки для оптимизации ее деформационно-силовых характеристик на базе расчета напряженно-деформированного состояния системы «массив – крепь». Усовершенствование малозатратных технологий крепления и поддержания подготовительных выработок. Методика. Анализ режимов взаимодействия элементов системы «массив – крепь» выполнен по двухпараметрической схеме оптимизации деформационно-силовых характеристик породного массива и крепи подготовительных выработок с использованием результатов исследований напряженно-деформированного состояния системы методом конечных элементов. Проведено сравнение вычислительного эксперимента с шахтными инструментальными наблюдениями. Результаты. Обоснована геомеханическая модель вычислительного эксперимента по выбору режимов работы крепежной системы и методология подхода для оптимизации процесса взаимодействия массива с крепью. Разработаны и проведен анализ схем поиска рациональных деформационно-силовых характеристик крепежной системы подготовительной выработки с учетом влияния на этот процесс основных геомеханических факторов. Научная новизна. Установлены закономерности влияния геомеханических факторов на выбор рациональных режимов работы грузонесущих элементов крепежной системы и крепи в целом на базе исследования напряженно-деформированного состояния системы «массив – крепь». Обоснованы оптимизационные принципы взаимодействия на базе анализа двухпараметрической схемы взаимодействия. Практическая значимость. Обоснована широкая перспектива упрочнения слабых пород кровли повторно используемых подготовительных выработок комбинированными анкерными системами, которая позволяет реализовать ресурсосберегающие условия поддержания. Расчеты выполнены с учетом оптимизационных критериев взаимодействия массива с крепью.The authors express their gratitude to the management of DTEK Coal Unit for their help in organizing the experimental research

Determination of stress-strain state of rock massive caused by action of distributed on its surface loading

В данной статье приведены решения задач о воздействии нагрузки на породный массив. Статья состоит из двух частей. В первой части приводится аналитическое решение о воздействии кусочно-однородной поверхностной нагрузки, распределенной по многоугольной области, на упругое изотропное полупространство. Метод решения основывается на использовании известных фундаментальных решений Буссинеска и Черутти. Во второй части статьи приводится квазианалитическое решение задачи о воздействии поверхностной нагрузки на упругий трансверсально-изотропный породный массив, основанное на использовании преобразования Фурье. Данные решения могут быть использованы при оценке напряженно-деформированного состояния породного массива от воздействия различных поверхностных сооружений

Position-sensitive detector for the 6-meter optical telescope

The Position-Sensitive Detector (PSD) for photometrical and spectral observation on the 6-meter optical telescope of the Special Astrophysical Observatory (Russia) is described. The PSD consists of a position-sensitive tube, amplifiers of output signals, analog-to-digital converters (ADC) and a digital logic plate, which produces a signal for ADC start and an external strob pulse for reading information by registration system. If necessary, the thermoelectric cooler can be used. The position-sensitive tube has the following main elements: a photocathode, electrodes of inverting optics, a block of microchannel plates (MCP) and a position-sensitive collector of quadrant type. The main parameters of the PSD are the diameter of the sensitive surface is 25 mm, the spatial resolution is better than 100 (\mu)m in the centre and a little worse on the periphery; the dead time is near 0.5 (\mu)s; the detection quantum efficiency is defined by the photocathode and it is not less than 0.1, as a rule; dark current is about hundreds of cps, or less, when cooling. PSD spectral sensitivity depends on the type of photocathode and input window material. We use a multialkali photocathode and a fiber or UV-glass, which gives the short- wave cut of 360 nm or 250 nm, respectively.Comment: 4 pages, 7 figures, to be published in Nuclear Instruments & Methods in Physics Researc

Investigation of oxidation process of mechanically activated ultrafine iron powders

The oxidation of mechanically activated ultrafine iron powders was studied using X-ray powder diffraction and thermogravimetric analyzes. The powders with average particles size of 100 nm were made by the electric explosion of wire, and were subjected to mechanical activation in planetary ball mill for 15 and 40 minutes. It was shown that a certain amount of FeO phase is formed during mechanical activation of ultrafine iron powders. According to thermogravimetric analysis, the oxidation process of non-milled ultrafine iron powders is a complex process and occurs in three stages. The preliminary mechanical activation of powders considerably changes the nature of the iron powders oxidation, leads to increasing in the temperature of oxidation onset and shifts the reaction to higher temperatures. For the milled powders, the oxidation is more simple process and occurs in a single step

Study of Sorption Properties of Aluminium Oxides and Hydroxides Powders Obtained by Electro-Impulse Methods

Experimental results of physicochemical and sorption properties of material samples obtained by electro-spark dispersion in water and by conductor electric explosion in argon are shown in the paper. Due to comparison of investigated samples sorption activity under static conditions, it was able to determine the most effective samples in the process of extraction of Cu{2+} ions from aqueous solutions

The Multicolor Panoramic Photometer-Polarimeter with high time resolution based on the PSD

Multicolor Panoramic Photometer-Polarimeter (MPPP) with a time resolution of 1 microsecond has been built based on a PSD and used at the 6-meter telescope in SAO (Russia). The device allows registration of the photon fluxes in four photometric bands simultaneously and finding values of 3 Stokes parameters. MPPP consists of Position-Sensitive Detector (PSD), acquisition MANIA-system, polarization unit and a set of dichroic filters. MPPP gives a possibility of detecting photons in 2 pupils with a size of 10 - 15 arc sec centered on the object and comparison star positions simultaneously. The first half of the object photon flux passes through the phase rotating plate and polarizer, and the second one through the polarizer alone. MPPP registers in each of the 4 filters four images of the object with different orientations of polarization plane and one image of a comparison star. It allows measuring instantaneous Stokes parameters. The main astrophysical problems to be solved with MPPP are as follows: investigation of optical pulsars; study of GRB phenomenon in the optical range; searching for single black holes; study of fast variability of X-ray binaries. As an illustration of MPPP use, the results of observations at the 6-meter telescope of Crab pulsar and soft gamma repeater are presented.Comment: 3 pages, 7 figures, to be published in Nuclear Instruments & Methods in Physics Researc

Development of Information and Analytical System of Online Monitoring to Study the Environmental Impact of Anthropogenic and Natural Factors

В статье предоставлены результаты полученные в рамках выполнения задания 3.05.02 «Разработка web-ориентированной информационно-аналитической системы общего доступа для комплексного изучения влияния антропогенных и природных факторов на различных региональных уровнях» в рамках задания 3.05 «Развитие информационного и методического обеспечения мониторинга, аудита, сертификации и реабилитации природно-территориальных комплексов» ГПНИ «Природные ресурсы и окружающая среда» подпрограмма 3 «Радиация и биологические системы».The article presents the results obtained as part of task 3.05.02 «Development of a web-based information and analytical system of general access for a comprehensive study of the influence of anthropogenic and natural factors at various regional levels» within the framework of task 3.05 «Development of information and methodological support for monitoring, audit, Certification and Rehabilitation of Natural Territorial Complexes» SPNI «Natural Resources and Environment», subprogram 3 «Radiation and Biological Systems»

External control during RWD/RWE research: a methodological approach

At the moment, randomized controlled trials (RCTs) are the gold standard for providing evidence of the effectiveness and safety of medicines. If it is impossible to randomize and create an internal control group, alternative methods of collecting evidence are used, for example, the use of so-called external control groups created, among other things, based on real world data (RWD). The increase in the number of studies using RWD and external control is clearly visible in oncology, where there are problems with randomization classically. Meanwhile, this trend is of concern and requires a better understanding of the acceptability of using external control groups and validation of RWD

Microconstituents of the Modified Surface Layer of Austenitic Steel With Nanofibres of Aluminium Oxyhydroxide

In the paper the authors provide the results of experimental study of the effect caused by introduction of nanostructured fibres of aluminium oxyhydroxide into the surface layer of austenitic steel upon its microconstituents. The authors show that, due to introduction of given fibres dendrite size is reduced and equilibrium structure is formed