Інноваційні технології для промисловості

Обґрунтування вибору показників ступеня метаморфізму вугілля для прогнозу небезпечних властивостей шахтопластів

Є.С. Руднєв — 2024-04-03

Розглянуто залежність прояви будь якої небезпечної властивості вугільних шахтопластів при веденні гірничих робіт від впливаючих факторів трьох блоків. У загальному випадку до найбільш небезпечних властивостей вугільних пластів відносяться виділення вибухових та легкозаймистих газів, раптові викиди вугілля і газу, схильність до самозаймання і виникнення ендогенних пожеж, підвищене пилоутворення, вибуховість вугільного пилу та інші негативні явища. Для запобігання виникнення аварійних ситуацій при веденні гірничих робіт необхідно в комплексі враховувати вплив факторів всіх трьох блоків.
Фактори першого блоку визначають генетичну схильність шахтопластів до появи небезпечних властивостей під впливом геологічних процесів і метаморфічного перетворення вихідної речовини. До факторів другого блоку належить гірничо-геологічні умови залягання вугільних шахтопластів. На підставі даних про параметри перших двох блоків на стадіях проектування і експлуатації вугільного підприємства закладаються гірничотехнічні показники третього блоку чинників.
На відміну від гірничо-геологічних і гірничотехнічних умов другого блоку найменш вивченими і не завжди достовірно встановленими є чинники першого блоку. Вони повинні визначати під впливом метаморфізму зміни хімічного складу, структури і фізичних властивостей вугілля в надрах Землі, переважно під впливом підвищеної температури та тиску.
На даний час відомо більш тридцяти факторів, які з різних боків характеризують метаморфічні перетворювання вихідної речовини. Склалася практика коли у нормативних документах для характеристики ступеня метаморфічних перетворень пластів в переважній більшості випадків використовується один показник - вихід летких речовин при термічному розкладанні вугілля без доступу повітря. Один показник не може одночасно і з усіх боків характеризувати вміст, структуру, хімічні і фізико-механічні властивості органічної маси вугілля і мінеральних домішок. Необхідно виходити з положення, що кожна небезпечна властивість шахтопласта залежить від певного впливу декількох чинників метаморфізму.
Дослідження показали, що вміст вуглецю та показник відбиття вітриніту в ряду ранжирування вугілля по їх ступеню метаморфічних перетворень мають достовірне кількісне визначення, що дозволяє використовувати їх при встановленні небезпечних властивостей шахтопластів в якості основних класифікаційних показників. В цьому випадку вміст вуглецю безпосередньо контролює в цілому зміну суми основних складових органічної маси (водень, азот, сірка, кисень), а показник відбиття вітриніту - відображає структурні зміни у петрографічному складі. На хімічну активність вугілля також впливаю присутність вологи в різному стані, склад і властивості мінеральних домішок. Застосування кожного допоміжного показника повинно бути обґрунтовано з урахуванням мети застосування і методики його визначення. Це дозволяє на основі вмісту вуглецю та показника відбиття вітриніту розробити загальні принципи наукового обґрунтування методу прогнозу небезпечних властивостей вугільних шахтопластів у сукупності з гірничо-геологічними та гірничотехнічними умовами ведення робіт.

Ідентифікація небезпечних властивостей шахтопластів за генетичними і технологічними показниками вугілля

А.М. Гальченко — 2024-04-03

Розробка вугільних родовищ підземним способом характеризується одним із найвищих рівнів ризику щодо безпеки та охорони здоров'я працівників. Поява нових технологій, значні вкладення капіталу, безперервне навчання та зміни щодо охорони праці серед учасників виробничого процесу вдалося досягти значних та стійких змін на краще. Проведено аналіз нормативної бази України з видобутку викопного твердого палива, який показав, що існують протиріччя у параметрах, що характеризують достовірність прогнозу прояву небезпечних властивостей шахтопластів під час проведення гірничих робіт та не виключає можливості виникнення аварійних ситуацій при повному виконанні профілактичних заходів. Базою для встановлення небезпечних властивостей шахтопластів є середній показник відбиття вітриніту, вміст окремих компонентів в органічній масі, зміна вмісту вологи та мінеральних домішок. Ці класифікаційні показники мають кількісну оцінку в усьому ряду ступеня метаморфізму вугілля. Додатковим класифікаційним показником виявлення небезпечних властивостей антрацитів може бути логарифм питомого електроопору та інші допоміжні показники, після обгрунтування їх застосування в окремих діапазонах низки метаморфізму. Встановлено, що широкий діапазон зміни показника відображення вітриніту для антрацитів характеризує значні зміни в структурі і властивостях викопного палива. Ці особливості зміни антрацитів у процесі метаморфізму практично не встановлені класифікацією за генетичними та технологічними параметрами.

Розробка рекомендацій щодо ефективних способів відпрацювання пласта в умовах його надробки та підробки

Д. А. Сорока — 2024-04-03

В статті зроблений аналіз існуючого способу відпрацьовування пласта ℓ1 в умовах його надробки та підробки. Встановлено закономірності прояву гірського тиску в лавах цього пласту, досліджено вплив гірничо-геологічних і гірничотехнічних факторів на стійкість покрівлі та визначено зони розвантаження пласта і зони шкідливого впливу гірського тиску, що виникають у результаті підробки і надробки: покрівля пласта ℓ1 у результаті надробки і підробки порушена системами взаємно пересічних тріщин; несуча спроможність покрівлі пласта залежить від наявності основних тріщин, орієнтованих паралельно грудей вибою, у привибійному просторі і відстані між ними; при відстані між основними тріщинами до 1 м покрівля втрачає свою стійкість, зі збільшенням відстані між основними тріщинами стан покрівлі поліпшується; величини навантаження на привибійне кріплення коливаються в межах від 7 т до 19 т, що свідчить про розвантаження пласта в результаті надробки і підробки; збільшення навантаження в нижній частині лави до 25 т викликано впливом опорних контурів верхнього і нижнього пластів; величини опускання покрівлі в нижній частині лави в 4 і 1,5 рази вище, ніж у середній і верхній частинах лави. Надані рекомендації щодо підвищення стійкості покрівлі і попередженню завалів лав пласту: нижня частина лави піддається впливу опорного тиску, що виникає на опорних контурах очисних виробок пластів ℓ2 і k8в; вплив опорного тиску від підробки пласта ℓ1 поширюється до 60 м по повстанню; вплив опорного тиску від надробки поширюється до 18 м; нижня частина лави по повстанню до 14 м зазнає спільний вплив надробки і підробки; середня частина лави зазнає менш інтенсивний прояв гірничого тиску, тому що знаходиться в розвантаженій зоні; вплив опорного тиску, що виникає на границях запобіжних ціликів на нижньому пласті поширюється по простяганню до 20 м; в умовах розробки пласта ℓ1 залишення запобіжних ціликів вугілля на пластах, що нароблюють і підроблюють, не доцільно; при підготовці нових лав варто враховувати параметри зон опорного тиску; розташування лав пласта ℓ1 за межами зон впливу опорного тиску від надробки і підробки варто вважати перспективним.

До питання визначення основних факторів газової небезпеки у вугільних шахтах України

О. А. Олейніченко — 2024-04-03

Нормативна база безпечного відпрацювання газоносних вугільних пластів застаріла. Це стосується встановлення категорійної небезпеки шахт і прогнозу газовиділення при веденні гірничих робіт. В статті узагальнено результати досліджень щодо встановлення основних факторів газової небезпеки у вугільних шахтах України. У зв'язку з переходом на більш глибокі горизонти, газовий баланс і джерела метановиделения під час очисних робіт змінилися. У сучасних шахтах основна частка газовиділення походить з вуглепородної товщі, що підробляється. Зміна газового балансу та частки основних джерел метановиділення його складових призвела до зміни факторів, що визначають небезпеку ведення гірничих робіт. Поточний рівень газовиділення залежить як від ресурсів метану, що знаходиться в джерелах, що підробляються і від швидкості просування очисного забою. Загальна кількість метану, що виділився, залишається постійною величиною для конкретних розмірів виїмкового поля. Показник кількості газу, що виділився з одиниці площі виробленого простору, що утворився в процесі місячного просування очисного вибою, не є постійним параметром для конкретних гірничо-геологічних і гірничотехнічних умов. Зміна цього показника аналогічна залежності газовиділення, віднесеного до тони видобутого вугілля. При достатньому розвитку очисних робіт у шахтному полі з'являються додаткові джерела газовиділення за межами виїмкової ділянки, що експлуатується, під впливом активізації зсуву підроблюваних порід. Це необхідно враховувати під час проектування схем провітрювання виїмкових ділянок і напрями дії загальношахтної депресії. Отримані наукові результати дозволяють розробити нову методику оцінки газової небезпеки у вугільних шахтах та прогнозу газовиділення з вуглепородної товщі на основі наявного виробничого досвіду та технічної документації щодо встановлення категорійної небезпеки вугільних підприємств у попередні роки відповідно до чинних у той період нормативних документів.

Аналіз сучасних текстильних матеріалів для виготовлення виробів дитячого асорти-менту

Г. А. Ріпка — 2024-04-03

В статті розглянуто питання підбору текстильних матеріалів для виготовлення одягу дитячого асортименту. Встановлено, що більшість тканин, що представлені на сучасному ринку товарів не ві-дповідають нормативним документам, перш за все, за своїми характеристиками (волокнистий склад, деякі фізико-механічні властивості, здатність до електризації та накопичення статзарядів тощо). Об’єми виробництва українського текстилю для виготовлення дитячого одягу занадто малі, тому їх імпорт здійснюється, у своїй більшості, з Китаю, Німеччини, Франції, Італії тощо.
Межею для вмісту хімічних волокон слугували електричні властивості волокнистих систем, а саме їх електризуємість, яка оцінюється здатністю матеріалів до генерації і накопиченню електричних статичних зарядів, та природа волокна. Окрім цього, в процесі механічної обробки волокна та нитки, контактуючи з деталями обладнання і між собою також здатні електризуватись, а числове зна-чення електричних зарядів при цьому, які ще називають трибоелектричними, негативно впливають на організм людини.
Приведений аналіз зразків матеріалів (№ 2; № 3 і № 4) свідчить про те, що для виготовлення швейних виробів дитячого асортименту дошкільного віку використовують не певні тканини, трикотажні або неткані полотна, передбачені нормативними і санітарними документами та нормами, а такі, які не обґрунтовуються згідно указаних вимог, особливо за волокнистим складом, відповідаючи тільки пот-ребам торгівлі, що є недоліком.

Дизайн-проєктування одягу як елемент фірмового стилю

Є. О. Мазнєв — 2024-04-03

У статті розглянуто комплексний підхід до розробки та створення фірмового стилю. Cтворення фірмового стилю підприємств або організації становиться однією із головних задач для «впізнаваності» продукції та послуг цього підприємства. Дизайн-проєктування одягу в цьому питанні найчастіше залишається в контексті створення уніформи для працівників підприємства. Розглянуто визначення принципів та перспектив розвитку дизайн-проєктування та виробництва одягу, як складового елементу фірмового стилю, як засобу ідентифікації підприємства. Було розглянуто основні елементи (постійні та які змінюються) та визначена роль та місце дизайн- проєктування фірмового одягу, як одного із елементів фірмового стилю підприємств. Розглянуто основні напрямки дизайн-проєктування фірмового одягу: дизайн-проектування уніформи, розробка вимог та впровадження дрес-коду, дизайн-проектування фірмових аксесуарів, оздоблення фірмового одягу. Проаналізовано сучасний процес дизайн-проєктування одягу: його основні чотири етапи. Розглянуті основні фактори які враховуються при дизайн-проектуванні одягу, як елементу фірмового стилю, а саме наявність логотипу та «кольорів» фірми, вимоги до уніформи або дрес-коду, кількістний та «якістний» склад працівників, його «функціональне» призначення тощо. Визначено, як один із перспективних та найменш затратних шляхів створення фірмового одягу (фірмового стилю) використання оздоблення при дизайн-проєктуванні, особливо з використанням сучасних традиційних та інноваційних технологій: друк, машина вишивка, 3-D друк, використанні гаджетів та додаткових волокон тощо.

Дослідження процесу парової конверсії вугілля в аерозолі каталізатора за допомогою математичних додатків

І. М. Глікіна — 2024-04-03

В статті розглянуті основні джерела енергії України. Детальніше розглянуто одно з найстаріших джерел – вугілля. Розповсюдженість країною невелика, але використання вугілля є одним з перших джерел в енергетиці. Стаття розглядаю процес парової конверсії вугілля. При чому розглянуто перебіг цього процесу не за всім знайомою технологією, а з використанням нової перспективної технології аерозольного нанокаталіза. Технологія дуже гарно зарекомендувала себе в процесах окиснення тому, що каталізатор у стані аерозолю набуває високої активності. Зараз розглядаємо новий напрям процес парової конверсії з отриманням синтез-газу як основного продукту. В статті представлена можливість планування перебігу процесу за допомогою програмних систем SciLab та Microsoft Excel. Система SciLab створена як помічник для тих, хто займається науковими дослідженнями. Там можливо не тільки складати баланси перебігу хімічних процесів, а також є можливість математичної та статистичної обробки чи аналізу даних наукових досліджень. Система Microsoft Excel трохи простіша в використанні, але за своєю професійною функціональністю не відступає від інших систем. За допомогою цієї системи також можливо складати розрахунки різного рівня складності, робити обробку та аналіз експериментальних даних різними методами статистичної обробки. Також система дозволяє розглядати графічні залежності, що дуже допомагає при визначенні впливу того чи іншого параметру хімічного процесу. Це дозволило передбачити вплив співвідношення сировини на отримання енергетичний продуктів для процесу парової конверсії вугілля. Також дозволило обрати параметри хімічного процесу, які зможуть дозволити йому наблизитись до оптимального режиму його перебігу. Розглянуто можливий аеродинамічний режим перебігу процесу парової конверсії вугілля за визначеними основними параметрами процесу. Це дозволило припустити принципову схему основного апарату для перебігу процесу парової конверсії вугілля за технологією аерозольного нанокаталізу. В результаті було вияснено, що процес парової конверсії вугілля за технологією аерозольного нанокаталіза має право на життя.

Реагентне очищення промивних вод гальванічних виробництв

М.А. Ожередова — 2024-04-03

У статті представлені основні результати дослідно-промислових випробувань розроблених технологій та установок для реагентного очищення металвмісних стічних та промивних вод, на прикладі низькоконцентрованих відпрацьованих розчинів процесів електрохімічного нікелювання та хромування. Запропоновані технології включають залучення очищених вод для промивання виробів після стадії нанесення на них металевого покриття та на приготування робочих розчинів – осаджувачів. Під час здійснення утилізації розчинів, що утворилися в процесах нікелювання, для осадження використовували насичений розчин кальцинованої соди при 200С. Для обробки стічних вод з вмістом хрому застосовували насичений розчин гідроксиду барію (II) після попереднього підлуговування вихідних стічних вод. Експерименти підтвердили, що можливо автоматично дозувати реагенти в залежності від значення рН середовища, що може бути використано, як для безперервного, так й періодичного процесів промивання. Запропоновано режим промивки виробів після процесів електрохімічного нікелювання та хромування. Визначено тривалість часу, протягом якого можлива промивка виробів без оновлення об’єму ванни. Аналіз результатів експериментів показав, що можливо зменшити витрати прісної води на промивку за рахунок використання очищеної води, не погіршуючи якості процесу. Результатами досліджень підтверджено зменшення витрати води на промивку в кількості 35% після процесу електрохімічного хромування та на 65 % - після процесу нікелювання від регламентованих значень. На підставі результатів хімічного та рентгеноструктурного аналізу осадів, отриманих при утилізації промивних вод після процесів електрохімічного нікелювання та хромування, запропоновані шляхи їх подальшого використання.

Підвищення енергоефективності промислових підприємств

І. В. Мелконова — 2024-04-03

У роботі проаналізовано питання щодо підвищення енергоефективності промислових підприємств. Автор розглядає питання, пов'язані із основними напрямками підвищення енергоефективності. Щоб політика підвищення енергоефективності була максимально ефективною, необхідно чітко та ясно зрозуміти, що найбільше заважає впровадженню енергоефективних технологій.
У статті розглядаються питання запровадження стратегії енергоефективності на промислових підприємствах з метою підвищення їхньої конкурентоспроможності. Пропонується блок-схема впровадження програм енергозбереження, що включає етапи проведення аудиту існуючої системи енергопостачання виробничих та інших бізнес-процесів підприємства, у тому числі просування ідеї енергоефективності.

Синтез робастної системи керуванням позиційним електроприводом на основі h2-оптимізації

Є.С. Руднєв — 2024-04-03

У статті наведено синтез системи робастного керування позиційного електроприводу постійного струму з H2-оптимальним регулятором положення, функціонуючої в умовах неповної інформації про об’єкт і з урахуванням його структурних невизначеностей. Його важливість обумовлена тим, що практично в будь-якому інженерному завданні конструювання системи керування присутня невизначеність (або помилка) у моделі об’єкта (математична модель об’єкта, отримана на основі теорії або в результаті ідентифікації, відрізняється від реальної технічної системи) та у знанні класу вхідних збурень. В роботі в якості об’єкта керування був прийнятий позиційний електропривод з приводним електродвигуном постійного струму та керованим транзисторним перетворювачем для живлення ланцюга якоря двигуна. При математичному описі об’єкта магнітний потік двигуна прийнятий постійним, вплив реакції якоря та вихрових струмів не враховується (двигун компенсований). Авторами запропоновано структурну схему силової частини об’єкта керування, на якій двигун постійного струму представлений у вигляді послідовно включених аперіодичної та інтегруючої ланок, охоплених жорстким негативним зворотним зв’язком в напрямку проти-е.р.с машини. Розглянуто алгоритм H2-оптимального регулятора. Для вирішення H2-проблеми оптимізації було введено дві матриці Гамільтона, які відповідають рівнянням алгебри Ріккаті з керування та фільтрації. При синтезі робастного H2-оптимального регулятора положення використовувалися засоби пакету Robust Control Toolbox → Controller Synthesis системи Matlab, що дозволили обчислити центральний регулятор, який мінімізує H2-норму замкненої системи за представленими алгоритмами. Отриманий H2-оптимальний регулятор є регулятором 4-го порядку. Застосовуючи «2-Рікаті підхід» було показано, що за певних умов H2-теорія (LQG-теорія) керування є граничним випадком H∞-теорії. Синтезований H2-оптимальний регулятор забезпечує необхідну точність відпрацювання заданих переміщень і ступінь чутливості до параметричних і координатних збурень, що діють на об’єкт.