Geo-energetics of Ukrainian crystalline shield

Purpose. To develop an analytical method which allows investigating the energy condition of rocks within the Ukrainian Crystalline shield. Methodology. Analytical research on the energy condition of rocks has been conducted by means of a new method of research – the entropy one. The research on processes of redistribution of potential energy in the massif of rocks was conducted by analogy with an open thermodynamic system. The accepted methodological approach allowed investigating processes of energy exchange in rocks and natural transformations of some types of energy to others. Findings. The analysis is conducted and systematization of geodynamic conditions by underground mining of ore fields of Ukraine is executed. The ways of development of new hypotheses, theories and methods of research of the energy condition of rocks are given. The description perspective in world practice of a natural condition of rocks is enclosed. Components of redistribution of energy in the massif of rocks are defined: entropy, potential stresses and angles of their action. An inspection of the results obtained on convergence is conducted and corresponding conclusions on their application are drawn. Originality. The thermodynamic balance in rocks of the Ukrainian Crystalline shield is formed due to equilibration of vertical and horizontal power streams which, with increasing mining depth, enhance components of a tensor of stress on sedate dependence, rejecting them from hydrostatic ones during increasing in mining depth. Practical value. The entropy method of research which allows investigating natural state of rocks with increasing depth is developed. Classification of methods of research on the stress-strain state of rocks due to introduction of a synergetic group which includes entropy, thermodynamic and energy methods is improved. It is established that distribution of entropy in rocks of the Ukrainian Crystalline shield proceeds in mutually perpendicular directions, which correspond to vertical and horizontal energy streams

THE INVESTIGATION OF AUSTENITE TRANSFORMATION KINETICS OF ENHANCED WEAR RESISTANCE WHEEL STEEL

The purpose of the work was to determine the critical points and to investigate the kinetics of the decomposition of supercooled austenite with the continuous cooling of low-alloy steels for wheels with chromium, nickel and microalloyed with vanadium and molybdenum, for the purposeful development of heat treatment regimes that would increase their durability

Method for calculation of drilling-and-blasting operations parameters for emulsion explosives

Purpose. Development of a new method for calculation of drilling-and-blasting operations parameters during underground mining with application of emulsion explosives taking into account their energy characteristics as well as physical and mechanical properties of rocks. Methods. The integrated methodological approach including analytical transformations of the received formulas for calculation of drilling-and-blasting operations parameters, their improvement and also computer modeling on the basis of a finite element method were used for the establishment of compression zones and formations of cracks in the massif around shots taking into account such energy characteristics of emulsion explosive as detonation velocity, explosion heat, density of the explosives, etc. Findings. The relative force coefficient was determined for the emulsion explosive of “Ukrainit” type taking into account the extent of detonation velocity realization, which allowed to calculate the necessary amount of explosives. On the basis of experimental data, consistent patterns of detonation velocity change depending on the charge density and diameter yielding to power law are determined for the emulsion explosive of “Ukrainit” type. Improvements have been made to the analytical expression determining the sizes of compression and fracturing zones around blast holes taking into account energy characteristics of the emulsion explosive of “Ukrainit” type as well as physical and mechanical properties of the blasted rocks. This allowed to develop a new algorithm of calculating parameters for drawing up the passport of drilling-and-blasting operations during underground mining. Originality. The method for calculating drilling-and-blasting operations parameters is based on the regularities of emulsion explosives energy characteristics change, the extent of detonation velocity realization as well as physical and mechanical properties of rocks. Practical implications. A new method has been developed for calculation of drilling-and-blasting operations parameters during mining with emulsion explosives application, which results in minimization of energy consumption for the mass breakage.Мета. Розробка нової методики розрахунку параметрів буропідривних робіт (БПР) при проведенні підземних гірничих виробок із використанням емульсійних вибухових речовин (ЕВР) з урахуванням їх енергетичних характеристик і фізико-механічних властивостей порід. Методика. У роботі використано комплексний методичний підхід, що включає аналітичні перетворення раніше отриманих формул розрахунку параметрів БПР та їх удосконалення, а також комп’ютерне моделювання на основі методу скінчених елементів зі встановлення зон зминання та утворення тріщин в масиві навколо шпурів з урахуванням енергетичних характеристик емульсійної вибухівки: швидкість детонації, теплота вибуху, щільність вибухових речовин (ВР) та ін. Результати. Визначено коефіцієнт відносної працездатності емульсійної вибухівки типу “Україніт” з урахуванням ступеня реалізації швидкості детонації, що дозволило визначити необхідну кількість ВР. На основі експериментальних даних встановлено закономірності зміни швидкості детонації від щільності та діаметру заряду для ЕВР типу “Україніт”, які змінюються за ступеневим законом. Удосконалено аналітичний вираз, що визначає розміри зон зминання та тріщин, які утворюються навколо шпурів з урахуванням енерге- тичних характеристик ЕВР “Україніт” і фізико-механічних властивостей порід, на чому ґрунтується подальший вдосконалений алгоритм розрахунку параметрів для складання паспорта БПР при проведенні підземних гірничих виробок. Наукова новизна. Полягає у використанні закономірностей зміни енергетичних властивостей ЕВР, ступеня реалізації швидкості детонації та фізико-механічних властивостей гірських порід при розробці методики розрахунку параметрів БПР. Практична значимість. Розроблено нову методику розрахунку параметрів БПР при проведенні гірничих виробок на основі використання ЕВР, що забезпечує мінімізацію енергетичних витрат на руйнування масиву.Цель. Разработка новой методики расчета параметров буровзрывных работ (БВР) при проведении подземных горных выработок с использованием эмульсионных взрывчатых веществ (ЭВВ) с учетом их энергетических характеристик и физико-механических свойств пород. Методика. В работе использован комплексный методический подход, включающий аналитические преобразования ранее полученных формул расчета параметров БВР и их усовершенствование, а также компьютерное моделирование на основе метода конечных элементов по установлению зон смятия и образования трещин в массиве вокруг шпуров с учетом энергетических характеристик ЭВВ: скорость детонации, теплота взрыва, плотность взрывчатых веществ (ВВ) и др. Результаты. Определен коэффициент относительной работоспособности ЭВВ типа “Украинит” с учетом степени реализации скорости детонации, что позволило определить необходимое количество ВВ. На основе экспериментальных данных установлены закономерности изменения скорости детонации от плотности и диаметра заряда для ЭВВ типа “Украинит”, которые изменяются по степенному закону. Усовершенствовано аналитическое выражение, определяющее размеры зон смятия и трещинообразования, образуемых вокруг шпуров с учетом энергетических характеристик ЭВВ “Украинит” и физико-механических свойств взрываемых пород, на чем основывается дальнейший усовершенствованный алгоритм расчета параметров для составления паспорта БВР при проведении подземных горных выработок. Научная новизна. Состоит в использовании закономерностей изменения энергетических характеристик ЭВВ, степени реализации скорости детонации и физико-механических свойств горных пород при разработке методики расчета параметров БВР. Практическая значимость. Разработана новая методика расчета параметров БВР при проведении горных выработок на основе использования ЭВВ, обеспечивающая минимизацию энергетических затрат на разрушение массива.The authors express their deepest gratitude to V.P. Kuprin, Doctor of Philosophy in Chemistry, Professor, State Prize Laureate of Ukraine in Science and Technology for providing research base and organizational support during industrial experiments

Multilevel intellectual approach to HTTP-requests legitimacy validation

In the paper a multilevel intellectual approach to HTTP-requests legitimacy validation is proposed. The approach is devised for HTTP-flood DDoS-attacks detection and prevention in telecommunication networks with a web-server as the target attack object. The analysis of HTTP-requests attributes and their signatures is provided. On the basis of the analysis the attributes are separated into several levels that allow us to design a flow analyzer in a form of the multilevel block. Due to a multilevel structure of the flow analyzer a minimization of resources, spent for a request handling, is achieved

Interaction synergetics mining with rock massif

Purpose. To find out the physical essence of the phenomenon of zonal disintegration of rocks around underground workings. Methods. The main types of research adopted a synergistic methodological search and analysis of open thermodynamic systems in a unbalanced condition. Findings. The physical essence of the phenomenon of zonal disintegration of rocks around underground workings as a phenomenon of zonal encapsulation by an array of underground workings is detected. The processes of formation of energy fields during the formation of protective capsules around underground workings are described. The principal approaches to the management of natural factors and the procedure for their use in underground mining technologies are proposed. Originality. Underground digging call forth sine wave oscillations in energy gradients, forming a safety relief, which consists of a system of ring energy zones, the number of which increases with increasing depth and decreasing rock strength. Practical implications. The deployment of the physical essence of zonal ensheath by an array of underground diggings made it possible to create prerequisites for describing the processes and using the laws that form this phenomenal phenomenon

Rational parameters of drilling-and-blasting operations at mine workings construction in the conditions of PJSC “Zaporizskyi iron-ore plant”

Purpose. Substantiation and choice of rational parameters of drilling-and-blasting operations for mine workings construction with the use of emulsion ex-plosives. Methods. The tasks were solved by a complex method, which includes the analysis of mining and geological conditions of deposition and development of chambers by means of chamber systems of development with the laying of the produced space, applied technology of drilling and blasting in the course of mining and theoretical studies, which were performed using mathematical methods. Findings. As a result of the calculations, a new technological solution was developed to substantiate and select rational parameters of drilling and blasting operations with the use of emulsion explosives during preparatory workings, which will allow to carry out resource saving in carrying out tunneling works. Originality. A new and effective approach is used to determine the location of holes in the bottom of the production, taking into account the energy characteristics of the explosive and the physical and mechanical properties of the rocks. Practical implications. A technological solution is developed to substantiate and select rational parameters of drilling and blasting operations using emulsion explosives for workings, which will allow to carry out resource saving in the production of mining operations

Ecological and technological aspects of iron-ore underground mining

Purpose. To substantiate drilling-and-blasting technologies allowing to reduce the amount of hazardous substances affecting the level of ecological safety during underground ore mining. Methods. The laboratory research of atmospheric air condition in the vicinity of mine were conducted by means of the physical-chemical analysis. The normative technique for calculation of harmful substances concentration in the atmospheric air was used for defining peculiarities of ecologically hazardous substances dispersion in the atmosphere from mine ventilation shafts. Findings. The research into ecological condition of the atmospheric air in the vicinity of iron-ore mine allowed to reveal the regularities of changing the ground level concentration of ecologically hazard substances depending on the distance to the ventilation shaft. Values of hazard indices were determined for different distances from the emission source in the cases of TNT-based and emulsion explosives application. Originality. Regularities of hazard index change depending on the ground level concentration of ecologically hazardous substances and the distance to emission sources were established. Practical implications. The new technology of drilling-and-blasting operations using eco-friendly emulsion explosives during ore deposits mining by means of square-chamber system is proposed. It will allow to lessen ecological hazard indices of harmful substances effect.Цель. Обосновать технологии выполнения буровзрывных работ, позволяющих снизить количество опасных веществ, влияющих на уровень экологической безопасности при подземной разработке руд. Методика. Лабораторные исследования состояния атмосферного воздуха в районе расположения шахты выполнялись с помощью физико-химического анализа. Для определения особенностей рассеивания экологически от вентиляционных стволов шахты использовалась нормативная методика расчета концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе. Результаты. Исследование экологического состояния атмосферного воздуха вблизи железорудной шахты позволило выявить закономерности изменения приземной концентрации экологически опасных веществ от расстояния до вентиляционного ствола. Установлены значения индексов опасности при изменении расстояния от источника выброса при использовании тротилосодержащих и эмульсионных взрывчатых веществ. Научная новизна. Установление закономерностей изменения индекса опасности в зависимости от приземной концентрации экологически опасных веществ и расстояния до источников выброса. Практическая значимость. Предложена новая технология ведения буровзрывных работ, которая предполагает использование экологически чистых эмульсионных взрывчатых веществ при отработке рудных залежей с помощью камерных систем разработки, что позволит снизить индексы экологической опасности влияния вредных веществ.Мета. Обґрунтувати технології виконання буропідривних робіт, які дозволили знизити кількість небезпечних речовин, що впливають на рівень екологічної безпеки при підземній розробці руд. Методика. Лабораторні дослідження стану атмосферного повітря в районі розташування шахти виконані за допомогою фізико-хімічного аналізу. Для визначення особливостей розсіювання екологічно небезпечних речовин від вентиляційних стволів шахт використана нормативна методика визначення концентрацій шкідливих речовин в атмосфері. Результати. Дослідження екологічного стану атмосферного повітря поблизу залізорудної шахти дозволили встановити закономірності зміни приземної концентрації екологічно небезпечних речовин від відстані до вентиляційного ствола. Встановлено значення індексів небезпеки при зміні відстані від джерела викиду при використанні тротиловмістких і емульсійних вибухових речовин. Наукова новизна. Встановлені закономірності зміни індексу небезпеки у залежності від приземної концентрації екологічно небезпечних речовин і відстані до джерел викиду. Практична значимість. Запропоновано нову технологію ведення буропідривних робіт, яка передбачає використання екологічно чистих емульсійних вибухових речовин при розробці рудних покладів за допомогою камерних систем розробки, що дозволило знизити індекси екологічної небезпеки впливу шкідливих речовин.За предоставление исходных данных и оказанную поддержку при проведении лабораторных исследований авторы выражают благодарность директору по производству В.Ю. Усатому и главному специалисту по охране окружающей среды В.Ю. Самойлову ЧАО “Запорожский ЖРК” (г. Днепрорудное)

Моделирование состояния вмещающего массива при камерной отработке запасов руд

Purpose. To examine rock mass stress changes in hanging wall and footwall rocks of the deposit during mining of primary and secondary stoping chambers. Methods. Analytical research into stress-strain state around stoping chambers was executed with the help of thermodynamical method that gives the highest convergence of calculated elastic deformations and those measured in the mine. Findings. Regularities of stress field formations in the mass of stoping chambers unloading zones are specified. The main areas of stresses concentration located in hanging wall and footwall rocks, in ore mass and backfilling are determined. The shape of radial stress isolines around stoping chambers tends towards ellipsoid. The stress level of mass around hanging wall and footwall rocks, in unloading zones of stoping chambers changes according to exponential dependences relating to the distance from ore deposit. Originality. Consists in capitalizing on the rock mass weakening effect which hosts primary and secondary stoping chambers for using rock stress value for determination of development workings site. Practical implications. The stress level of rocks around stoping chambers is defined and empirical dependencies of radial stresses values alterations in terms of changes of mining depth and proximity from ore deposit contour are specified.Цель. Исследовать изменения напряженности массива в породах висячего и лежачего боков залежи, при отработке первичных и вторичных очистных камер. Методика. Аналитические исследования напряженно-деформированного состояния массива вокруг очистных камер выполнялись с использованием термодинамического метода, который дает наиболее высокую сходимость расчетных и измеряемых в шахте упругих деформаций. Результаты. Установлены закономерности развития полей напряжений в массиве зон разгрузки очистных камер. Определены основные области концентрации напряжений, которые располагаются в породах висячего и лежачего боков, в массиве руды и закладки. Форма изолиний радиальных напряжений вокруг очистных камер стремиться к эллипсоидной. Уровень напряженности массива пород висячего и лежачего боков, в зонах разгрузки очистных камер, изменяется по экспоненциальным зависимостям в зависимости от расстояния до рудной залежи. Научная новизна. Состоит в использовании эффекта разупрочнения массива, вмещающего первичные и вторичные очистные камеры для использования величины напряженности пород при определении места заложения полевых подготовительных выработок. Практическая значимость. Определен уровень напряженности пород вокруг очистных камер и установлены эмпирические зависимости изменения величины радиальных напряжений, учитывающие изменения глубины горных работ и удаление от контура рудной залежи.Мета. Дослідити зміни напруженості масиву в породах висячого і лежачого боків покладу, при відпрацюванні первинних і вторинних очисних камер. Методика. Аналітичні дослідження напружено-деформованого стану масиву навколо очисних камер виконувалися з використанням термодинамічного методу, який дає найбільш високу збіжність розрахункових і вимірюваних у шахті пружних деформацій. Результати. Встановлено закономірності розвитку полів напружень у масиві зон розвантаження очисних камер. Визначено основні області концентрації напружень, які розташовуються у породах висячого і лежачого боків, у масиві руди та закладки. Форма ізоліній радіальних напружень навколо очисних камер прагне до еліпсоїдної. Рівень напруженості масиву порід висячого і лежачого боків, у зонах розвантаження очисних камер, змінюється за експоненціальними законами в залежності від відстані до рудного покладу. Наукова новизна. Полягає у використанні ефекту знеміцнення масиву, що вміщує первинні і вторинні очисні камери для використання величини напруженості порід при визначенні місця закладення польових підготовчих виробок. Практична значимість. Визначено рівень напруженості порід навколо очисних камер і встановлені емпіричні залежності зміни величини радіальних напружень, що враховують зміни глибини гірських робіт і відстань від контуру рудного покладу

Analytical modeling of the backfill massif deformations around the chamber with mining depth increase

Using thermodynamic analytical research method, the investigation of strains formation in the backfill massif around the chamber of second stage was performed. It was established that the horizontal and vertical dimensions of areas vary with increasing deformation depth of the development by logarithmic and exponential law with relevant empirical equations