Optimization of position of the cyclical-and-continuous method complexes when cleaning-up the deep iron ore quarries

Purpose. An algorithm development for calculating the optimum depth for cyclical-and-continuous method schemes introduction when cleaning-up the deep iron ore quarries. Methods. When developing an algorithm for calculating the optimum depth for cyclical-and-continuous method schemes introduction under the conditions of the Kacharsky mine, abstraction and analytical techniques were used to distinguish the parameters that most significantly influence on the depth value of the cyclical-and-continuous method schemes introduction. The developed algorithm has been applied when constructing a mathematical model based on mining-engineering parameters for cleaning-up the Kacharsky Iron Ore Mine. Findings. An algorithm is presented for calculating the optimum depth to put into operation the railway transport and a conveyor hoister in the cyclical-and-continuous method schemes, taking into account the mining-engineering and economic parameters for cleaning-up the deep quarries in surface mining. It has been substantiated that the transition from a combined automobile-railway to a combined automobile-conveyor-railway mode of transport is economically viable and will expand the limits of the effective use of surface mining of iron ore deposits. It is recommended to restrict the depth of commissioning the railway transport to 149 m, and the conveyor hoister – to 344 m into the cyclical-and-continuous method schemes using automobile-conveyor and automobile-railway modes of transport. Originality. Based on the constructed mathematical model, the dependences have been obtained of the prime costs for transporting the total volume of rocks mined on the depth of the cyclical-and-continuous method schemes introduction under the conditions of the Kacharsky Iron Ore Mine. Practical implications. For the conditions of cleaning-up the Kacharsky Iron Ore Mine, the optimum parameters have been set for the mining-transport scheme of the cyclical-and-continuous method, which ensure the minimum prime costs of the rock mass transportation.Мета. Розробка алгоритму розрахунку оптимальної глибини введення схем циклічно-потокової технології при доопрацюванні глибоких залізорудних кар’єрів. Методика. При побудові алгоритму розрахунку оптимальної глибини введення схем циклічно-потокової технології для умов Качарського кар’єру були застосовані метод абстрагування та аналітичний метод для виділення параметрів, що найбільш суттєво впливають на величину глибини введення схем циклічно-потокової технології. Розроблений алгоритм був застосований при формуванні математичної моделі на основі гірничо-технічних параметрів доопрацювання Качарського залізорудного кар’єру. Результати. Розроблено алгоритм розрахунку оптимальної глибини введення залізничного транспорту і конвеєрного підйомника у схемах циклічно-потокової технології з урахуванням гірничотехнічних та економічних параметрів доопрацювання глибоких кар’єрів відкритим способом. Доведено, що перехід з комбінованого автомобільно-залізничного на комбінований автомобільно-конвеєрно-залізничний вид транспорту економічно доцільний і дозволить розширити межі ефективного застосування відкритого способу розробки залізорудних родовищ. Рекомендовано глибину введення залізничного транспорту обмежити до 149 м, а конвеєрного підйомника – 344 м у схемах циклічно-потокової технології з автомобільно-конвеєрним й автомобільно-залізничним видами транспорту. Наукова новизна. На підставі побудованої математичної моделі були отримані залежності собівартості транспортування сумарного обсягу виїмки гірських порід від глибини введення схем циклічно-потокової технології в умовах Качарського залізорудного кар’єру. Практична значимість. Для умов доопрацювання Качарського кар’єру встановлені оптимальні параметри гірничо-транспортної схеми циклічно-потокової технології, що забезпечують мінімальну собівартість транспортування гірничої маси.Цель. Разработка алгоритма расчета оптимальной глубины ввода схем циклично-поточной технологии при доработке глубоких железорудных карьеров. Методика. При построении алгоритма расчета оптимальной глубины ввода схем циклично-поточной технологии для условий Качарского карьера был применены метод абстрагирования и аналитический для выделения параметров, наиболее существенно влияющих на величину глубины ввода схем циклично-поточной технологии. Разработанный алгоритм был применен при формировании математической модели на основе горнотехнических параметров доработки Качарского железорудного карьера. Результаты. Представлен алгоритм расчета оптимальной глубины ввода железнодорожного транспорта и конвейерного подъемника в схемах циклично-поточной технологии с учетом горнотехнических и экономических параметров доработки глубоких карьеров открытым способом. Доказано, что переход с комбинированного автомобильно-железнодорожного на комбинированный автомобильно-конвейерно-железнодорожный вид транспорта экономически целесообразен и позволит расширить границы эффективного применения открытого способа разработки железорудных месторождений. Рекомендовано глубину ввода железнодорожного транс- порта ограничить до 149 м, а конвейерного подъемника – 344 м в схемах циклично-поточной технологии с автомобильно-конвейерным и автомобильно-железнодорожным видами транспорта. Научная новизна. На основании построенной математической модели были получены зависимости себестоимости транспортирования суммарного объема выемки горных пород от глубины ввода схем цикличнопоточной технологии в условиях Качарского железорудного карьера. Практическая значимость. Для условий доработки Качарского карьера установлены оптимальные пара- метры горнотранспортной схемы циклично-поточной технологии, обеспечивающие минимальную себестоимость транспортирования горной массы.The studies have been made in the context of cooperation with Sokolov-Sarbais mining-processing unity JSC, Satbayev University (Kazakhstan) and Dnipro University of Technology (Ukraine). The results of work on the topic 2018/АР05133548 “Assembly, optimal placement and high-performance use of cyclical-and-continuous method when cleaning-up the deep iron ore quarries” (2018 – 2020) have been published

Quasi-freestanding and single-atom thick layer of hexagonal boron nitride as a substrate for graphene synthesis

We demonstrate that freeing a single-atom thick layer of hexagonal boron nitride (hbn) from tight chemical bonding to a Ni(111) thin film grown on a W(110) substrate can be achieved by intercalation of Au atoms into the interface. This process has been systematically investigated using angle-resolved photoemission spectroscopy, X-ray photoemission and absorption techniques. It has been demonstrated that the transition of the hbn layer from the "rigid" into the "quasi-freestanding" state is accompanied by a change of its lattice constant. Using chemical vapor deposition, graphene has been successfully synthesized on the insulating, quasi-freestanding hbn monolayer. We anticipate that the in situ synthesized weakly interacting graphene/hbn double layered system could be further developed for technological applications and may provide perspectives for further inquiry into the unusual electronic properties of graphene.Comment: in print in Phys. Rev.

IMPROVING THE METHOD OF OPEN-PIT LIGNITE DEPOSITS DEVELOPMENT IN UKRAINE

Subject of the research is open-pit mining concerning a full- field industrial development of a number of lignite deposits; feasibility study has been performed for them as for the efficient environmental friendly processing of coal and associated minerals. Objective of the research is to develop both methodology and conceptual approaches to high-productive, economically viable, and environmental friendly methods for open-pit lignite mining in the context of suprasalt depressive basins. Task of the research is to analyze the current state of lignite mining in Ukraine; to characterize a new genetic Ukrainian coal type from geological and industrial viewpoint; to substantiate parameters of lignite open-pit mining on the basis of Novo-Dmytrivka mining and industrial district; to expand the capacities of lignite mining on the basis of Novo-Dmytrivka, Bantysh, Stepkivka, and Bereka deposits; to substantiate the integrated use of diverse rock masses in the context of the national economy; to use lignite in terms of its power; to produce montan wax; to apply sodium humite in the context of agriculture; to use overburden rocks for the construction of bordering dams of powerful water storages; and to develop recommendations concerning the design of Novo-Dmytrivka mining and industrial system with the integrated development of lignite and associated minerals. Methods of the research are: analytical estimation of resources of lignite deposits; geological and engineering-technical analysis; and integrated and feasibility studies of indices of mining and opening operations. Optimization of the process solutions relies upon the analysis of changes in rock mass coefficient use within the open-pit area in the context of complete land reclamation of the disturbed land and the development of new productive land instead of the littered territories. The updated research method is to determine the basic technological parameters of equipment taking into consideration significant water inflow in terms of working areas as well as the inflows effect on the output of the lignite open pit depending upon changes in the depth of mine workings. The carried out research helped study more thoroughly the geological and engineering-technical features of lignite deposits in Ukraine. Their geological structures, coal-bearing capacity and the coal grades, total reserves, and their commercial significance have been determined. Parameters of benches and working sites have been substantiated. The parameters make it possible to decrease the current volume of overburden rock mining and to transfer their maximum values to the final stage of the open pit operation. Rational systems of mining and transportation equipment for the development of the open-pit field in terms of criteria of capacity, efficiency, and power consumption have been substantiated involving different traffic flows of rock mass movement in open pits and at the surface. There were issued recommendations to design the development of Novo-Dmytrivka lignite deposit. Relying upon the analyzed deposits of north-west Donbas, it is expedient to develop the unified coal-mining complex for the processing of lignite and associated minerals to be used by plants of building materials and structures as well as chemical and metallurgical plants as the basic raw material. There has been substantiated a possibility of commercial development of a number of lignite deposits in Ukraine to develop mining and preproduction complex with coal output at the level of 9-10 min t/y and 23-24 min t/y of coaly mass as well as their processing by thermal power station which capacity is 1800-2400 MW; a plant to produce 15 thousand tons of montan wax a year; briquetting factory which capacity is 2 min t/y; and a concrete product plant to manufacture building structures with a capacity of 1 min of m2/y