Coal industry in the context of Ukraine economic security

Purpose. To rate the main factors and indicators of the national economic security, in particular the degree of the country’s provision with primary natural resources which determine the global energy consumption trends. Methods. Analysis of components comprising the fuel and energy complex of Ukraine in view of survivability and heuristic algorithm for finding economically feasible reserves. The problem of finding the optimal flow distribution is solved by graphs. Findings. Emergencies are ranked in the descending order of optimal flows in the normal mode, the sorting sequence is defined, which results in the optimal solution via a minimum number of the algorithm computational steps. Originality. A universal algorithm for the development of fuel and energy complex of Ukraine has been designed. Practical implications. It was found that the vitality of integrated energy systems can be defined as the property to resist a large scale external disturbance, maintaining the ability to operate with acceptable performance and backup indicators. When considering large energy systems, the levels of the industry reserve can be reduced due to interchangeability of energy resources.Мета. Оцінити головні чинники та індикатори національної економічної безпеки, зокрема ступеня забезпеченості країни основними природними ресурсами, які зумовлюють тенденції світового енергоспоживання. Методика. Проведено аналіз елементів паливно-енергетичного комплексу України з урахуванням живучості та евристичний алгоритм знаходження економічно обґрунтованого резерву. Завдання знаходження оптимального потокорозподілення вирішене методом графів. Результати. Проранжовані аварійні ситуації у порядку зменшення величини оптимальних потоків у нормальному режимі, визначено послідовність перебору, що призводить за мінімальне число кроків обчислювального алгоритму до оптимального рішення. Наукова новизна. Розроблено універсальний алгоритм розвитку паливно-енергетичного комплексу України. Практична значимість. Встановлено, що живучість інтегрованих систем енергетики можна визначити як властивість протистояти великомасштабним зовнішнім обуренням, зберігаючи здатність функціонувати із допустимими показниками ефективності та резервування. При розгляді суттєвих енергетичних систем рівні галузевого резерву можуть знижуватися за рахунок взаємозамінності енергетичних ресурсів.Цель. Оценить главные факторы и индикаторы национальной экономической безопасности, в частности степени обеспеченности страны основными природными ресурсами, обуславливающими тенденции мирового энергопотребления. Методика. Произведен анализ элементов топливно-энергетического комплекса Украины с учетом живучести и эвристический алгоритм нахождения экономически обоснованного резерва. Задача нахождения оптимального потокораспределения решена методом графов. Результаты. Проранжированы аварийные ситуации в порядке убывания величины оптимальных потоков в нормальном режиме, определена последовательность перебора, что приводит за минимальное число шагов вычислительного алгоритма к оптимальному решению. Научная новизна. Разработан универсальный алгоритм развития топливно-энергетического комплекса Украины. Практическая значимость. Установлено, что живучесть интегрированных систем энергетики можно определить как свойство противостоять крупномасштабным внешним возмущением, сохраняя способность функционировать с допустимыми показателями эффективности и резервирования. При рассмотрении крупных энергетических систем уровни отраслевого резерва могут снижаться за счет взаимозаменяемости энергетических ресурсов.The authors express their gratitude to Laureate of National Prize of Ukraine, Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Underground Mining Department, Volodymyr Bondarenko for his guidance while performing work on this topic

The influence of rigidity of the collapsed roof rocks in the mined-out space on the state of the preparatory mine workings

Purpose. The substantiation of accounting the deformation-strength characteristics of the collapsed rocks and the rocks consolidating near the reusable preparatory mine working of the mined-out space to optimize the loading parameters of its fastening and security systems. Improving the research adequacy and recommendations reliability. Methods. By means of computational experiments based on the finite-element method, the influence has been studied of rigidity of the collapsed rocks and consolidating rocks in the mined-out space on the level of intensity of the load-bearing elements of the fastening and security systems of mine working. The analysis has been performed of the stress-strain state of the geomechanical system load-bearing elements, as well as comparative mine research. Findings. The research results and analysis are represented of the stress-strain state of the fastening and security systems elements in the preparatory mine workings with different degree of rigidity of the collapsed and consolidated rocks of the mined-out space. The patterns of the rigidity influence of the collapsed roof rocks on the stable state of preparatory mine workings have been assessed. Originality. A different-valued relation has been established between the deformation-strength characteristics of the collapsed rocks in the mined-out space and the elements of fastening and security systems of mine working, which should be considered when optimizing the modes of their operation. It has been revealed that the increased loading on the combined roof-bolting system elements protects the frame support from the increased rock pressure, which contributes to reducing the section losses of mine working. Practical implications. The research performed is the basis for the parameters optimization when maintaining the preparatory mine workings for their repeated use and also for the rational parameters search of the combined roof-bolting system in order to develop a method for choosing its parameters depending on mining and geological conditions.Мета. Обґрунтування урахування деформаційно-силової характеристики обвалених і ущільнюючих порід виробленого простору поблизу підготовчої виробки, що повторно використовується, для оптимізації параметрів навантаження її кріпильної й охоронної систем. Підвищення адекватності досліджень та достовірності рекомендацій. Методика. Обчислювальними експериментами на основі методу скінченних елементів досліджувався вплив жорсткості обвалених і ущільнюючих порід виробленого простору на рівень напруженості вантажонесучих елементів кріпильної й охоронної систем виробки. Проведено аналіз напружено-деформованого стану вантажонесучих елементів геомеханічної системи та порівняльні шахтні дослідження. Результати. Наведено результати досліджень та аналіз напружено-деформованого стану елементів кріпильної й охоронної систем підготовчих виробок при різному ступені жорсткості обвалених і ущільнених порід виробленого простору. Оцінено закономірності впливу жорсткості обвалених порід покрівлі на стійкий стан підготовчих виробок. Наукова новизна. Встановлено різновеликий зв’язок деформаційно-силових характеристик обвалених порід у виробленому просторі з елементами кріпильної й охоронної систем виробки, який необхідно враховувати при оптимізації режимів їх роботи. Виявлено, що підвищена завантаженість елементів комбінованої анкерної системи захищає рамне кріплення від підвищеного гірського тиску, що сприяє зниженню втрат перерізу виробки. Практична значимість. Виконані дослідження є базою для оптимізації параметрів підтримання підготовчих виробок при їх повторному використанні, а також є основою для пошуку раціональних параметрів комбінованої анкерної системи з метою розробки методики вибору її параметрів залежно від гірничо-геологічних умов.Цель. Обоснование учета деформационно-силовой характеристики обрушенных и уплотняющихся вблизи повторно используемой подготовительной выработки пород выработанного пространства для оптимизации параметров нагружения ее крепежной и охранной систем. Повышение адекватности исследований и достоверности рекомендаций. Методика. Вычислительными экспериментами на основе метода конечных элементов исследовалось влияние жесткости обрушенных и уплотняющихся пород выработанного пространства на уровень напряженности грузонесущих элементов крепежной и охранной систем выработки. Проведен анализ напряженно-деформированного состояния грузонесущих элементов геомеханической системы и сравнительные шахтные исследования. Результаты. Приведены результаты исследований и анализ напряженно-деформированного состояния элементов крепежной и охранной систем подготовительных выработок при разной степени жесткости обрушенных и уплотненных пород выработанного пространства. Оценены закономерности влияния жесткости обрушенных пород кровли на устойчивое состояние подготовительных выработок. Научная новизна. Установлена разновеликая связь деформационно-силовых характеристик обрушенных пород в выработанном пространстве с элементами крепежной и охранной систем выработки, что необходимо учитывать при оптимизации режимов их работы. Выявлено, что повышенная загруженность элементов комбинированной анкерной системы защищает рамную крепь от повышенного горного давления, что способствует снижению потерь сечения выработки. Практическая значимость. Выполненные исследования являются базой для оптимизации параметров поддержания подготовительных выработок при их повторном использовании, а также являются основой для поиска рациональных параметров комбинированной анкерной системы с целью разработки методики выбора ее параметров в зависимости от горно-геологических условий.The authors express their gratitude to the management of DTEK Coal Unit for their assistance in organizing the experimental research

Wild-Type Drosophila melanogaster as a Model Host to Analyze Nitrogen Source Dependent Virulence of Candida albicans

The fungal pathogen Candida albicans is a common cause of opportunistic infections in humans. We report that wild-type Drosophila melanogaster (OrR) flies are susceptible to virulent C. albicans infections and have established experimental conditions that enable OrR flies to serve as model hosts for studying C. albicans virulence. After injection into the thorax, wild-type C. albicans cells disseminate and invade tissues throughout the fly, leading to lethality. Similar to results obtained monitoring systemic infections in mice, well-characterized cph1Δ efg1Δ and csh3Δ fungal mutants exhibit attenuated virulence in flies. Using the OrR fly host model, we assessed the virulence of C. albicans strains individually lacking functional components of the SPS sensing pathway. In response to extracellular amino acids, the plasma membrane localized SPS-sensor (Ssy1, Ptr3, and Ssy5) activates two transcription factors (Stp1 and Stp2) to differentially control two distinct modes of nitrogen acquisition (host protein catabolism and amino acid uptake, respectively). Our results indicate that a functional SPS-sensor and Stp1 controlled genes required for host protein catabolism and utilization, including the major secreted aspartyl protease SAP2, are required to establish virulent infections. By contrast, Stp2, which activates genes required for amino acid uptake, is dispensable for virulence. These results indicate that nutrient availability within infected hosts directly influences C. albicans virulence

Intersection of phosphate transport, oxidative stress and TOR signalling in Candida albicans virulence

Phosphate is an essential macronutrient required for cell growth and division. Pho84 is the major high-affinity cell-surface phosphate importer of Saccharomyces cerevisiae and a crucial element in the phosphate homeostatic system of this model yeast. We found that loss of Candida albicans Pho84 attenuated virulence in Drosophila and murine oropharyngeal and disseminated models of invasive infection, and conferred hypersensitivity to neutrophil killing. Susceptibility of cells lacking Pho84 to neutrophil attack depended on reactive oxygen species (ROS): pho84-/- cells were no more susceptible than wild type C. albicans to neutrophils from a patient with chronic granulomatous disease, or to those whose oxidative burst was pharmacologically inhibited or neutralized. pho84-/- mutants hyperactivated oxidative stress signalling. They accumulated intracellular ROS in the absence of extrinsic oxidative stress, in high as well as low ambient phosphate conditions. ROS accumulation correlated with diminished levels of the unique superoxide dismutase Sod3 in pho84-/- cells, while SOD3 overexpression from a conditional promoter substantially restored these cells’ oxidative stress resistance in vitro. Repression of SOD3 expression sharply increased their oxidative stress hypersensitivity. Neither of these oxidative stress management effects of manipulating SOD3 transcription was observed in PHO84 wild type cells. Sod3 levels were not the only factor driving oxidative stress effects on pho84-/- cells, though, because overexpressing SOD3 did not ameliorate these cells’ hypersensitivity to neutrophil killing ex vivo, indicating Pho84 has further roles in oxidative stress resistance and virulence. Measurement of cellular metal concentrations demonstrated that diminished Sod3 expression was not due to decreased import of its metal cofactor manganese, as predicted from the function of S. cerevisiae Pho84 as a low-affinity manganese transporter. Instead of a role of Pho84 in metal transport, we found its role in TORC1 activation to impact oxidative stress management: overexpression of the TORC1-activating GTPase Gtr1 relieved the Sod3 deficit and ROS excess in pho84-/- null mutant cells, though it did not suppress their hypersensitivity to neutrophil killing or hyphal growth defect. Pharmacologic inhibition of Pho84 by small molecules including the FDA-approved drug foscarnet also induced ROS accumulation. Inhibiting Pho84 could hence support host defenses by sensitizing C. albicans to oxidative stress

Selected aspects of energy efficiency management in underground mining companies

W artykule omówiona została kwestia bezpieczeństwa energetycznego Unii Europejskiej oraz jej polityki w tym zakresie. Pokazano zależność wzrostu PKB od energochłonności gospodarki, gdzie przypadek Polski jest ewenementem. Opisano wskaźnik ODEX i oraz przedstawiono obliczone na jego podstawie oszczędności energii w poszczególnych sektorach polskiej gospodarki w latach 2007÷2012 wraz z prognozami do 2016 roku. Następnie pokazano zużycie energii elektrycznej w sektorze górnictwa i kopalnictwa oraz jego udział w całkowitym zużyciu energii elektrycznej w Polsce. Opisano wybrane aspekty zarządzania efektywnością energetyczną w: KGHM Polska Miedź, Katowickim Holdingu Węglowym S.A., Jastrzębskiej Spółce Węglowej S.A. i Kompanii Węglowej S.A., a następnie obliczono i zestawiono ze sobą wskaźniki energochłonności dla trzech największych spółek sektora górnictwa węgla kamiennego w Polsce. Autorzy wskazali kierunki poprawy efektywności energetycznej w sektorze górnictwa podziemnego.This paper describes the issue of policy of the European Union on energy security. The relation between the GDP growth and energy consumption of the economy was presented where the case of Poland is a phenomenon. The ODEX indicator was described and, on its basis, the calculations of energy savings in particular industries in Poland in 2007-2012 were presented, along with prognoses up to 2016. Moreover, the amounts of energy consumption in the mining industry and its share in the total consumption in Poland were shown. Selected aspects of energy efficiency management in: KGHM Polska Miedź, Katowicki Holding Węglowy S.A., Jastrzębska Spółka Węglowa S.A. and Kompania Węglowa S.A. were described followed by calculations and summary of energy consumption indicators for three leading mining companies in Poland. The authors indicated the directions for improving energy efficiency in the industry of underground mining

The Fully Immersive CAVE

Recently, a six-surface, fully immersive CAVE VR system was constructed at the Center for Parallel Computers in Stockholm, Sweden. In this paper, we present anumber of design issues, technical aspects, and user responses. In particular, initial studies indicate that user behaviour is distinctly different and more natural in a six-surface system than in CAVEs with fewer projection surfaces. For this reason we argue that the move from four to six surfaces in a CAVE-like system is significant and is more interesting than might be apparent from simply extrapolating experiences from four-surface systems

Reporting of hard coal reserves and resources in Poland on the basis of the JORC code

Wykazywanie zasobów złóż kopalin oraz podawanie tych informacji do wiedzy publicznej stanowi istotne zagadnienie w odniesieniu do zasadności prowadzenia działalności gospodarczej w branży geologiczno-górniczej. Od szeregu lat w przestrzeni międzynarodowej funkcjonuje system raportowania i klasyfikacji zasobów kopalin stałych bazujący na australijskim kodeksie JORC. Dokument ten, honorowany przez giełdy, przedstawia minimum standardów i wytyczne niezbędne do rzetelnego i wiarygodnego wykazywania zasobów złóż; kodeks JORC stosuje dwie podstawowe kategorie zasobów: resources i reserves, z których pierwsza odnosi się do zapasów (zasobów bilansowych) kopaliny, a druga do zasobów wydobywalnych – czyli wielkości możliwych do wydobycia przy uwzględnieniu aktualnie dostępnych środków technicznych i obecnych kryteriów ekonomicznych. Układ klasyfikacji jest hierarchiczny – zasoby reserves stanowią podzbiór zapasów. Wraz z napływem informacji geologicznej wśród tych ostatnich wyróżnia się zasoby domniemane (inferred), oznaczone (indicated) oraz zmierzone (measured), natomiast w obrębie pierwszych – zasoby prawdopodobne (probable) i pewne (proved). Zasoby bilansowe zmierzone oraz wydobywalne pewne stanowią najlepiej rozpoznane partie złóż. W związku z sukcesem JORC wiele krajów wprowadziło bazujące na nim własne, narodowe kodeksy wykazywania zasobów. Kodeksy te skupione są w obrębie CRIRSCO – Komitecie Międzynarodowych Standardów Wykazywania Zasobów Kopalin [stałych]. [...]Indicating the resources and reserves of mineral deposits and disclosing such information to the public domain is an important issue with respect to the merits of doing business in the geological and mining field. Currently in the international sphere there is a system of reporting and classification of solid mineral resources based on the Australian JORC Code. This document, honored by the stock exchanges, presents minimum standards and guidelines necessary to reliably and credibly indicate resources of mineral deposits. The JORC uses two basic categories: resources and reserves, the first of which relates to inventory (balanced resources) of the mineral and the other – to recoverable reserves – that is possible to extract taking into account the currently available technical means and the current economic criteria. The classification system is hierarchical – reserves are a subset of resources. With the gathering of geological information, the latter are distinguished into inferred resources, indicated resources and measured resources, while within the first group there are reserves classified as probable reserves and proved reserves. Measured resources and proved reserves constitute the most recognized parts of the deposits. Following the success of the JORC many countries have developed their own national standards of reporting of resources and reserves. These codes are concentrated within CRIRSCO – Committee for Mineral Reserves International Reporting Standards [solid]. [...

The management of hard coal reserves in Poland in the years 1990–2015

W artykule dokonano oceny zmian stanu, struktury i wielkości bazy zasobowej w latach 1990–2015. Stan bazy zasobowej złóż węgla kamiennego jest wynikiem zmian w ocenie złóż kopalń czynnych wskutek działań restrukturyzacyjnych, mających na celu dostosowanie górnictwa węgla kamiennego do nowych warunków gospodarczych. Działania restrukturyzacyjne w głównej mierze dotyczyły poprawy sytuacji ekonomiczno-finansowej kopalń. Najważniejszymi przyczynami złej kondycji górnictwa są wysokie koszty pracy i niska wydajność w kopalniach. Konsekwencją działań restrukturyzacyjnych górnictwa były: - likwidacja całkowita lub częściowa kopalń, - łączenie kopalń, - projektowanie eksploatacji w możliwie najbardziej korzystnych warunkach górniczo-geologicznych. W artykule zwrócono uwagę na coraz częściej pojawiające się w Polsce wymagania stawiane przez międzynarodowe instytucje finansowe (banki, giełdy, fundusze) w zakresie stosowania jednolitych standardów raportowania wyników prac geologicznych, klasyfikacji zasobów kopalin oraz oceny rentowności projektów górniczych dla potrzeb ich finansowania. Przedstawiona wielkość zasobów wydobywalnych zgodna z wymogami międzynarodowego standardu raportowania JORC Code, pokazała rzeczywisty dostęp do zasobów, a co za tym idzie – realną możliwość produkcyjną w kopalniach analizowanych trzech spółek górniczych.The paper presents an analysis of the changes in the status, structure and size of the coal reserve base from 1990 to 2015. The status of the coal reserve base is a derivative of changes in the volumes of estimated resources of the operating mines. The changes resulted from the restructuring processes, the aim of which was to adapt the coal mining industry to the new economic situation. The restructuring processes focus mainly on improving the mines’ financial standing. The two major reasons for the poor condition of the industry were high labor costs and low productivity in the mines. The consequences of restructuring activities of mining industry were: - Complete or partial mine closures, - Merging of mines, - Planning for mining in the best possible mining and geologic conditions. The article draws attention to the requirements of the international financial institutions (banks, stock exchanges, funds) increasingly appearing in Poland in the application of uniform standards for reporting the results of geological work, the classification of mineral resources and evaluation of the viability of mining projects for their financing. The volume of reserves in accordance with the requirements of international reporting standard JORC Code, showed real access to reserves, and therefore a real possibility of production in analyzed mines

Active Disturbance Rejection Control Design with Suppression of Sensor Noise Effects in Application to DC-DC Buck Power Converter

The performance of active disturbance rejection control (ADRC) algorithms can be limited in practice by high-frequency measurement noise. In this article, this problem is addressed by transforming the high-gain extended state observer (ESO), which is the inherent element of ADRC, into a new cascade observer structure. Set of experiments, performed on a dc-dc buck power converter system, show that the new cascade ESO design, compared to the conventional approach, effectively suppresses the detrimental effect of sensor noise overamplification while increasing the estimation/control performance. The proposed design is also analyzed with a low-pass filter at the converter output, which is a common technique for reducing measurement noise in industrial applications