Volume 13, Issue 4
http://ir.nmu.org.ua/handle/123456789/153904
2024-03-29T09:18:06ZAnalysis of operation parameters of partial backfilling in the context of selective coal mining
http://ir.nmu.org.ua/handle/123456789/154704
Analysis of operation parameters of partial backfilling in the context of selective coal mining
Sotskov, V; Dereviahina, N; Malanchuk, L
Purpose is to determine factors of effect of mechanical parameters and geometry of packs, constructed using the undercut rocks in the process of selective coal mining, on the state of geomechanical system within a mine working-stope junction during a computational experiment.
Methods. The computational experiments involved finite-element method to simulate three-dimensional analytical area of the geomechanical system. Rock mass was represented by twelve rock layers and a coal seam. In the process of the computations, neighboring rock layers displace freely relative to each other. Stresses and deformations have been calculated within a full-size 300×160×50 m block involving undisturbed rock mass, a stope and two development workings. Mechanical characteristics of packs were simulated using additional analytical calculations.
Findings. The calculations of a geomechanical system of a mine working-stope junction have helped determine typical areas of the disturbed rock mass identifying a propagation mechanism of the stope roof fall taking into consideration the effect of backfilling parameters. Analysis of stress-strain state (SSS) of the geomechanical system within the stope roof, using the selected cross-sections, made it possible to define conditions of interaction of the rock layers resulting in the roof lowering on the packs.
Originality. The identified regularities of interaction between a stope roof and backfilling components determine optimum conditions to control a stope roof during selective coal mining. It has been substantiated scientifically that consideration of longitudinal horizontal stresses to identify optimum backfilling parameters makes it possible to define unambiguously both a type, and geometry of protection schemes for the mined-out area of a stope in terms of different strength parameters and geometrical parameters of the disturbed rock mass.
Practical implications. The results have helped determine a mechanism of a stope advance velocity as well as a type and geometry of the packs being constructed. The abovementioned makes it possible to minimize expenditures for internal logistics; to cheapen prime cost of mining; and to improve safety of stope miners.; Мета. Визначення факторів впливу механічних і геометричних параметрів бутових смуг, що створюються з присічних порід при селективному вийманні вугілля, на стан геомеханічної системи сполучення виїмкової та очисної виїмок шляхом виконання обчислювального експерименту.
Методика. Обчислювальний експеримент проведений із використанням методу скінченних елементів при моделюванні тривимірної розрахункової області геомеханічної системи. Породний масив представлений 12 шарами порід і вугільним пластом. При проведенні розрахунку сусідні породні шари вільно переміщаються відносно один одного. Розрахунок напружень та деформацій виконаний в повнорозмірному блоці 300×160×50 м, який включає в себе незайманий масив, 1 очисну та 2 підготовчі виробки. Моделювання механічних характеристик бутових смуг виконано за допомогою додаткових аналітичних розрахунків.
Результати. Виконані розрахунки стану геомеханічної системи сполучень очисної та виїмкових виробок дозволили визначити характерні зони порушеного породного масиву, які визначають механізм розвитку обвалення покрівлі очисної виробки з урахуванням впливу параметрів закладки. Аналіз напружено-деформованого стану (НДС) геомеханічної системи в покрівлі очисної виробки за обраними поперечними перетинами дозволив визначити умови взаємодії породних шарів, в результаті якого відбувається опускання покрівлі на бутові смуги.
Наукова новизна. Виявлені закономірності взаємодії покрівлі очисної виробки та елементів закладання визначають оптимальні умови управління покрівлею очисної виробки при селективному вийманні вугілля. Науково доведено, що врахування поздовжніх горизонтальних напружень для визначення оптимальних параметрів закладання дозволяє однозначно визначити тип і геометричні параметри схеми охорони виробленого простору очисної виробки при різних характеристик міцності й геометричних параметрах порушеного породного масиву.
Практична значимість. Отримані результати дозволили визначити механізм вибору швидкості посування очисного вибою, типу і геометричних параметрів бутових смуг, що споруджуються. Це дозволяє забезпечити мінімізацію витрат на внутрішню логістику видобувної дільниці, знизити собівартість очисних робіт і підвищити безпеку гірників очисного вибою.; Цель. Определение факторов воздействия механических и геометрических параметров бутовых полос, воздвигаемых из присекаемых пород при селективной выемке угля, на состояние геомеханической системы сопряжения выемочной и очистной выработок путем выполнения вычислительного эксперимента.
Методика. Вычислительный эксперимент проведен с использованием метода конечных элементов при моделировании трехмерной расчетной области геомеханической системы. Породный массив представлен 12 слоями пород и угольным пластом. При проведении расчета соседние породные слои свободно перемещаются относительно друг друга. Расчет напряжений и деформаций выполнен в полноразмерном блоке 300×160×50 м, который включает в себя нетронутый массив, 1 очистную и 2 подготовительные выработки. Моделирование механических характеристик бутовых полос выполнено при помощи дополнительных аналитических расчетов.
Результаты. Выполненные расчеты состояние геомеханической системы сопряжений очистной и выемочной выработок позволили определить характерные зоны нарушенного породного массива, которые определяют механизм развития обрушения кровли очистной выработки с учетом влияния параметров закладки. Анализ напряженно-деформированного состояния (НДС) геомеханической системы в кровле очистной выработки по выбранным поперечным сечениям позволил определить условия взаимодействия породных слоев, в результате которого происходит опускание кровли на бутовые полосы.
Научная новизна. Выявленные закономерности взаимодействия кровли очистной выработки и элементов закладки определяют оптимальные условия управления кровлей очистной выработки при селективной выемке угля. Научно доказано, что учет продольных горизонтальных напряжений для определения оптимальных параметров закладки позволяет однозначно определить тип и геометрические параметры схемы охраны выработанного пространства очистной выработки при различных прочностных и геометрических параметрах нарушенного породного массива.
Практическая значимость. Полученные результаты позволили определить механизм выбора скорости
подвигания очистного забоя, типа и геометрических параметров воздвигаемых бутовых полос. Это позволяет обеспечить минимизацию затрат на внутреннюю логистику добычного участка, снизить себестоимость очистных работ и повысить безопасность горнорабочих очистного забоя.
2019-12-30T00:00:00ZFault tree analysis and prevention strategies for gas explosion in underground coal mines of Pakistan
http://ir.nmu.org.ua/handle/123456789/154703
Fault tree analysis and prevention strategies for gas explosion in underground coal mines of Pakistan
Shahani, N.M.; Sajid, M.J.; Zheng, X; Jiskani, I.M.; Brohi, M.A.; Ali, M; Ullah, B; Qureshi, A.R.
Purpose. Gas explosion in the underground coal mines of Pakistan is the main source of coal miners’ mortalities. The purpose of this article is to analyze the main causes of gas explosion in the underground coal mines of Pakistan.
Methods. The study employs the Fault Tree Analysis (FTA) to understand the key root causes that lead to system failure. Particularly, this research has articulated the fault tree model in case of gas explosion in underground coal mines to analyze the root causes of this dangerous accident.
Findings. This analysis has revealed that most of the root causes (4/7) with 5/10 accidents, 49/53 fatalities and 28/35 injuries resulted from primary failure of the gas explosion that poses a major threat to lives of mine workers. Similarly, the accumulation of gases and ignition are leading causes of gas explosion.
Originality. FTA has been employed for the first time to understand the underlying root causes with the corresponding number of accident, fatalities and injuries of gas explosion in underground coal mines of Pakistan. This original application of FTA to the problem under discussion presents some important underlying factors which should be considered to reduce the risk of gas explosion and its related fatal and non-fatal accidents.
Practical implications. The study proposes preventive strategies to lessen the fatal and non-fatal accidents resulting from gas explosions. Explicitly, Pakistan has to conduct major structural and safety management reforms.; Мета. Аналіз впливу основних факторів, що викликають вибухи шахтного газу метану, на основі складання моделі дерева відмов в умовах вугільних шахт Пакистану.
Методика. Для досягнення мети дослідження застосовано емпіричний аналіз вибухів газу у вугільних шахтах Пакистану на основі даних з 2010 по 2018 роки для визначення точного числа аварій зі смертельними випадками і травмами. Аналіз вибухів газу вивчався як якісно, так і кількісно для кращого розуміння першопричин, що створюють небезпечні аварійні ситуації на підставі аналізу дерева відмов (АДВ).
Результати. Встановлено, що 11 нещасних випадків привели до 53 смертельних випадків і 35 травм у період з 2010 по 2018 роки у Пакистані. Значна частина причин (4 з 7), що призвели до 5 з 10 нещасних випадків, 49 з 53 смертей та 28 з 35 травм, була пов’язана з вибухом газу, а основні фактори, що викликають вибух – це накопичення газу і його загоряння. Акцентовано увагу на належну якість проектування шахт, регулярний огляд шахт, дотримання пропонованих правил і норм безпеки.
Наукова новизна. Метод АДВ було вперше застосовано для розуміння глибинних причин, що викликають вибух газу у вугільних шахтах Пакистану, а його специфікація дозволила виявити ряд важливих ключових факторів, які слід враховувати для зменшення ризику вибуху газу й запобігання викликаних ним аварій.
Практична значимість. Розроблено стратегічні заходи, що дозволяють запобігти або зменшити число аварій зі смертельними наслідками (або без них), викликаних вибухом газу. Для цієї мети пропонується, аби в Пакистані були проведені серйозні структурні реформи і перетворення в галузі охорони праці.; Цель. Анализ влияния основных факторов, вызывающих взрывы шахтного газа метана на основе составления модели дерева отказов в условиях угольных шахт Пакистана.
Методика. Для достижения цели исследования применен эмпирический анализ взрывов газа в угольных шахтах Пакистана на основе данных с 2010 по 2018 годы для определения точного числа аварий со смертельными случаями и травмами. Анализ взрывов газа изучался как качественно, так и количественно для лучшего понимания первопричин, которые создают опасные аварийные ситуации на основании анализа дерева отказов (АДО).
Результаты. Установлено, что 11 несчастных случаев привели к 53 смертельным случаям и 35 травмам в период с 2010 по 2018 годы в Пакистане. Значительная часть причин (4 из 7), приведших к 5 из 10 несчастных случаев, 49 из 53 смертей и 28 из 35 травм, была связана со взрывом газа, а основные факторы, вызывающие взрыв – это накопление газа и его возгорание. Акцентировано внимание на надлежащее качество проектирования шахт, регулярный осмотр шахт, соблюдение предлагаемых правил и норм безопасности шахт.
Научная новизна. Метод АДО был впервые применен впервые для понимания глубинных причин, вызывающих взрыв газа в угольных шахтах Пакистана, а его спецификация позволила выявить ряд важных ключевых факторов, которые следует учитывать для сокращения риска взрыва газа и предотвращения вызванных им аварий.
Практическая значимость. Разработаны стратегические меры, позволяющие предотвратить или уменьшить число аварий со смертельными последствиями (или без них), вызванных взрывом газа. Для этой цели предлагается, чтобы в Пакистане были проведены серьезные структурные реформы и преобразования в области охраны труда.
2019-12-30T00:00:00ZStudy of change in the leaching solution activity after treatment with a cavitator
http://ir.nmu.org.ua/handle/123456789/154702
Study of change in the leaching solution activity after treatment with a cavitator
Aben, E; Markenbayev, Zh; Khairullaev, N; Myrzakhmetov, S; Aben, Kh
Purpose. Increasing the valuable component content in a pregnant solution due to the activation of leaching solution with cavitation treatment in case of the borehole in-situ leaching (ISL).
Methods. To obtain the cavitation effect, a laboratory cavitation plant has been produced. Studies on the sulphuric acid solution activation by means of cavitation were conducted using solutions with 10 g/l of acid content. Studies of changing the sulphuric acid solution activity during treatment with a cavitator were conducted for 3 minutes (24 passes through the cavitator), 5 minutes (40 passes), 10 minutes (80 passes) and 20 minutes (160 passes). The content in the solution of the valuable component was analysed using a KFK-3-“ZOMS” photoelectric photometer.
Findings. The laboratory studies have been performed to set the influence of the cavitation process on the leaching solution activity at various degrees of activation and time of reaction. The studies have established that in order to activate the leaching solution, it is proposed to carry out cavitation treatment of sulphuric acid before to additionally fortify the mother solution, which helps to increase its activity. The solution activation leads to an increase in the valuable component content from 18 to 26% in the pregnant solution and its activity is maintained for a long time
(up to 30 days).
Originality. New dependences have been obtained reflecting the nature of changing the valuable component content in the pregnant solution on the reaction time and the degree of solution activation.
Practical implications. The proposed activation method leads to an increase in the valuable component content in the pregnant solution compared to the basic technology, therewith, the activity is maintained for a long time. The proposed technology is characterized by low capital costs, is easily integrated into the existing system and is absolutely environmentally friendly.; Мета. Підвищення вмісту корисного компоненту в продуктивному розчині за рахунок активації вилуговуючого розчину кавітаційною обробкою при підземному свердловинному вилуговуванні.
Методика. Для отримання ефекту кавітації була виготовлена лабораторна кавітаційна установка. Дослідження з активації сірчанокислотного розчину кавітацією проведені на розчинах з вмістом кислоти 10 г/л. Дослідження зміни активності сірчанокислотного розчину при обробці кавітатором проводили протягом 3 хвилин (24 проходи через кавітатор), 5 хвилин (40 проходів), 10 хвилин (80 проходів) і 20 хвилин (160 проходів). Аналіз вмісту корисного компонентау в розчині вели з використанням фотоелектричного фотометра КФК-3-“ЗОМС”.
Результати. Виконані лабораторні дослідження зі встановлення впливу процесу кавітації на активність вилуговуючого розчину при різному ступені активації та часу реакції. Дослідженнями встановлено, що для активації вилуговуючого розчину пропонується проводити кавітаційну обробку сірчаної кислоти перед дозміцненням маточного розчину, що сприятиме підвищенню її активності. Активація розчину призводить до збільшення вмісту корисного компоненту в продуктивному розчині від 18 до 26% і її активність зберігається протягом тривалого часу (до 30 днів).
Наукова новизна. Отримано нові залежності, що відображають характер зміни вмісту корисного компоненту в продуктивному розчині від часу реакції та ступеня активації розчину.
Практична значимість. Запропонований спосіб активації призводить до збільшення вмісту корисного компоненту в продуктивному розчині у порівнянні з базовою технологією, при цьому активність зберігається протягом тривалого часу. Запропонована технологія відрізняється низькими капітальними витратами, легко інтегрується в існуючу систему й екологічно абсолютно безпечна.; Цель. Повышение содержания полезного компонента в продуктивном растворе за счет активации выщелачивающего раствора кавитационной обработкой при подземном скважинном выщелачивании.
Методика. Для получения эффекта кавитации была изготовлена лабораторная кавитационная установка. Исследования по активации сернокислотного раствора кавитацией проведены на растворах с содержанием кислоты 10 г/л. Исследования изменения активности сернокислотного раствора при обработке кавитатором проводили в течение 3 минут (24 прохода через кавитатор), 5 минут (40 проходов), 10 минут (80 проходов) и 20 минут (160 проходов). Анализ содержания полезного компонента в растворе вели с использованием фотоэлектрического фотометра КФК-3-“ЗОМС”.
Результаты. Выполнены лабораторные исследования по установлению влияния процесса кавитации на активность выщелачивающего раствора при различной степени активации и времени реакции. Исследованиями установлено, что для активации выщелачивающего раствора предлагается проводить кавитационную обработку серной кислоты перед доукреплением маточного раствора, что способствует повышению ее активности. Активация раствора приводит к увеличению содержания полезного компонента в продуктивном растворе от 18 до 26% и ее активность сохраняется длительное время (до 30 дней).
Научная новизна. Получены новые зависимости, отражающие характер изменения содержания полезного компонента в продуктивном растворе от времени реакции и степени активации раствора.
Практическая значимость. Предложенный способ активации приводит к увеличению содержания полезного компонента в продуктивном растворе по сравнению с базовой технологией, при этом активность сохраняется длительное время. Предлагаемая технология отличается низкими капитальными затратами, легко интегрируется в существующую систему и экологически абсолютно безопасна.
2019-12-30T00:00:00ZAnalysis of possibilities to increase oil recovery with the use of nitrogen in the context of deep oil deposits of the Dnipro-Donetsk oil-and-gas Ukrainian province
http://ir.nmu.org.ua/handle/123456789/154701
Analysis of possibilities to increase oil recovery with the use of nitrogen in the context of deep oil deposits of the Dnipro-Donetsk oil-and-gas Ukrainian province
Kondrat, O; Lukin, O; Smolovyk, L
Purpose is to increase oil recovery of deep oil deposits of the Dnipro-Donetsk oil-and-gas Ukrainian province with the use of nitrogen.
Methods. Experiments, intended to residual oil displacement with the use of different driving agents, involved laboratory modeling of the process when a seam was simulated as such being close maximally to a real seam and samples of formation fluids were applied. The experiments, which materialized equilibrium displacement (without mass transfer), used seam models developed from cores of V-19n seam (Perekopivske deposit). 43 core samples were analyzed with 3.3 – 226.0·10-3 µm2 permeability.
Findings. Characteristics and applicability of nitrogen and flue gas to increase oil recovery have been analyzed. Theoretic prerequisites of the mechanism, aimed at oil displacement using nitrogen and flue gases, have been formulated. Results of the laboratory experiments of oil displacement by means of nitrogen within a porous environment have helped determine that minimum pressure of mutual oil and nitrogen dissolution is 36.0 – 38.0 MPa. In terms of mutual mixing of agents at 110 – 112°С temperature, 36.4 МPа gas injection pressure, and nitrogen pumping velocity being 1 cm3 per 40 minutes, oil displacement ratio achieved 0.76 – 0.78.
Originality. For the first time, parameters of mixable oil displacement using nitrogen for the conditions of deep oil deposits of the Dnipro-Donetsk petroleum province in Ukraine have been determined. Efficiency of mixable nitrogen displacement to compare with water displacement and nitrogen displacement under equilibrium conditions has been proved.
Practical implications. The advanced technique of nitrogen use to improve oil recovery in the context of deep oil deposits has been proposed. The technique is applicable to extract residual oil from the depleted deposits.; Мета. Підвищення нафтовилучення глибоких нафтових родовищ Дніпровсько-Донецької нафтогазоносної провінції України з використанням азоту.
Методика. Експериментальні дослідження витіснення залишкової нафти різними витіснювальними агентами проводили шляхом лабораторного моделювання процесу зі створенням зразків пласта, максимально наближених до реального пласту, і використанням зразків пластових флюїдів. В експериментах, в яких реалізувалося рівноважне витіснення (без масопереносу), використовувалися моделі пласта, які споруджувалися з кернового матеріалу пласта В-19н Перекоповського родовища. Було досліджено 43 зразки керна, проникність сягала в межах 3.3 – 226.0·10-3 мкм2.
Результати. Проаналізовано особливості та умови застосування азоту й димових газів для підвищення нафтовіддачі пластів. Сформульовано теоретичні передумови механізму витіснення нафти з пласта азотом і димовими газами. Встановлено за результатами лабораторних досліджень витіснення нафти азотом у пористому середовищі мінімальний тиск взаємного розчинення нафти та азоту, котрий становить 36.0 – 38.0 МПа. В умовах взаємного змішування агентів при температурі 110 – 112°С, тиску нагнітання газу 36.4 МПа і швидкості нагнітання азоту 1 см3 за 40 хвилин коефіцієнт витіснення нафти досягав величини 0.76 – 0.78.
Наукова новизна. Вперше встановлені параметри змішуваного витіснення нафти азотом для умов
глибоких нафтових родовищ Дніпровсько-Донецької нафтогазоносної провінції України. Доведено високу ефективність змішуваного витіснення азотом в порівнянні з витісненням водою і витісненням азотом при рівноважних умовах.
Практична значимість. Запропоновано удосконалену технологію використання азоту для підвищення
нафтовилучення глибоких нафтових родовищ, яка може бути використана для виснажених нафтових родовищ.; Цель. Увеличение нефтеотдачи глубокозалегающих нефтяных месторождений Днепровско-Донецкой нефтегазоносной провинции Украины с использованием азота.
Методика. Экспериментальные исследования вытеснения остаточной нефти разными вытесняющими агентами проводили путем лабораторного моделирования процесса с созданием образцов пласта, максимально приближенных к реальному пласту, и использованием образцов пластовых флюидов. В экспериментах, в которых реализовалось равновесное вытеснение (без масопереноса), использовались модели пласта, которые сооружались из кернового материала пласта В-19н Перекоповского месторождения. Были исследованы 43 образца керна, проницаемость находилась в пределах 3.3 – 226.0·10-3 мкм2.
Результаты. Проанализированы особенности и условия применения азота и дымовых газов для повышения нефтеотдачи пластов. Сформулированы теоретические предпосылки механизма вытеснения нефти из пласта азотом и дымовыми газами. Установлено по результатам лабораторных исследований вытеснения нефти азотом в пористой среде минимальное давление взаимного растворения нефти и азота, которое составляет
36.0 – 38.0 МПа. В условиях взаимного смешивания агентов при температуре 110 – 112°С, давлении нагнетания газа 36.4 МПа и скорости нагнетания азота 1 см3 за 40 минут коэффициент вытеснения нефти достигал величины 0.76 – 0.78.
Научная новизна. Впервые установлены параметры смешиваемого вытеснения нефти азотом для условий глубокозалегающих нефтяных месторождений Днепровско-Донецкой нефтегазоносной провинции Украины. Доказана высокая эффективность смешиваемого вытеснения азотом по сравнению с вытеснением водой и вытеснением азотом при равновесных условиях.
Практическая значимость. Предложена усовершенствованная технология использования азота для повышения нефтеотдачи глубокозалегающих нефтяных месторождений, которая может быть использована для истощенных нефтяных месторождений.
2019-12-30T00:00:00Z