CC BY
66
Оригинальная статья
УДК 622.273.13:622.831.325 © В.И. Клишин, Г.Ю. Опрук, А.Ф. Салихов, Д.В. Пятерикин, 2020
Разупрочнение труднообрушаемой кровли методом направленного гидроразрыва (НГР) на этапе выхода механизированного комплекса
V *
из монтажной камеры
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2020-11-4-8
41
тй
КЛИШИН В.И.
Доктор техн. наук, профессор, член-корр. РАН, директор Института угля ФИЦ УУХ СО РАН, 650065, г. Кемерово, Россия, e-mail: klishin [email protected]
ОПРУК Г.Ю.
Канд. техн. наук,
заведующий лабораторией эффективных технологий разработки угольных месторождений
Института угля ФИЦ УУХ СО РАН, 650065, г. Кемерово, Россия, e-mail: [email protected]
САЛИХОВ А.Ф.
Директор «Шахта «Южная» (филиал АО «Черниговец») АО ХК «СДС-Уголь», 652432, п. Разведчик, Россия, e-mail: [email protected]
ПЯТЕРИКИН Д.В.
Главный инженер
«Шахта «Южная»
(филиал АО «Черниговец»)
АО ХК «СДС-Уголь»,
652432, п. Разведчик, Россия,
e-mail: [email protected]
* Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 17-17-01143).
Представлен практический результат применения метода направленного гидроразрыва (НГР), заключающийся в снижении первичного шага обрушения пород основной кровли при выводе механизированного комплекса из монтажной камеры лавы № 2В «Шахты «Южная» (филиал АО «Черниговец»). Приведена схема заложения скважин в монтажной камере с расчетными параметрами. Приведены результаты контроля глубины заложения и наличия инициирующей (зародышевой) щели в забое скважины. Зафиксированы результаты процесса гидрорарыва пород основной кровли. На основании проведенных исследований сделан вывод об эффективности применения метода НГР в горногеологических условиях «Шахты «Южная». Ключевые слова: направленный гидроразрыв, трудно-обрушаемая кровля, монтажная камера, инициирующая (зародышевая) щель, видеоэндоскопическое обследование скважин, электронный манометр. Для цитирования: Разупрочнение труднообрушаемой кровли методом направленного гидроразрыва (НГР) на этапе выхода механизированного комплекса из монтажной камеры / В.И. Клишин, Г.Ю. Опрук, А.Ф. Салихов и др. // Уголь. 2020. № 11. С. 4-8. 001: 10.18796/0041-5790-202011-4-8.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время наиболее распространенной системой подземной разработки угольных месторождений является длинностолбовая с оснащением очистного забоя высокопроизводительным механизированным комплексом. Расширение области ее применения в последние годы происходит за счет разработки пластов с труднообрушаемыми кровлями, что значительно осложняет ведение очистных работ. Труднообрушаемыми принято считать кровли, при которых проявления первых и последующих осадок в выработанном пространстве связаны с разрушением зависающих на значительных площадях и больших размеров по напластованию прочных слоев кровли. При таких осадках внешняя нагрузка на крепь несоизмерима по величине с характеристиками податливости крепи.
Очень часто крепь не в состоянии уравновесить вес обру-шающихся пород, и процесс заканчивается зажатием или разрушением крепи. Причем осадки труднообрушаемых кровель часто сопровождаются динамическими явлениями [1, 2, 3]. Существенное влияние на характер проявления горного давления оказывают литолого-петрографическое строение кровли, прочностные и деформационные свойства пород непосредственной и основной кровель, мощность пласта. Периодичность проявления осадок кровли определяется шагом обрушения основной кровли. Установлено, а методическим положением и инструкциями определено, что на шаг первого и последующих обрушений основной кровли существенное влияние оказывают ее мощность, прочность слагающих пород и величина отношения мощности непосредственной кровли к мощности пласта. Глубина разработки, длина лавы и прочность пород непосредственной кровли оказывают менее существенное влияние [4, 5, 6].
РАЗУПРОЧНЕНИЕ ТРУДНООБРУШАЕМОЙ КРОВЛИ
МЕТОДОМ НАПРАВЛЕННОГО ГИДРОРАЗРЫВА
В Кузбассе продолжены опытно-промышленные работы по внедрению технологии направленного гидроразрыва при работе очистного забоя в условиях труднообрушае-мой кровли [7, 8, 9, 10]. Разупрочнение пород кровли осуществлялось для горно-геологических условий отработки запасов лавы № 2В пласта «Владимировский-11» «Шахты «Южная» (филиал АО «Черниговец») АО ХК «СДС-Уголь» при выводе механизированного комплекса из монтажной камеры.
Ложная кровля распространена по площади повсеместно. Мощность ложной кровли - до 0,5 м, от м.к.2В до р.п.2В-1, а также по площади, прилегающей ко всей трассе вентиляционного штрека 2В мощность ослабленных слоев пород доходит до 2,07 м. Непосредственная кровля имеет как простое, так и сложное, двухслойное строение. Нижний слой непосредственной кровли при ее двухслойном строении, а также единственный в случае простого строения, имеет мощность 1,5-4 м, сложен трещиноватыми и тонкослоистыми алевролитами. Верхний слой непосредственной кровли представлен переслаиванием разнозер-нистых алевролитов с мелкозернистыми песчаниками и (или) алевритовыми песчаниками. Мощность верхнего слоя достигает 6-7 м, а общая мощность непосредственной кровли при двухслойном строении - 7,5-11 м. Прочностные характеристики:/= 4-5; стсж=40-50 МПа. Прочностные характеристики песчаников: / = 5-7; стсж = 50-70 МПа.
Основная кровля пласта «Владимировский-11» на площади имеет как простое, так сложное строение. При сложном строении она состоит из двух пачек. Нижняя пачка, мощностью около 11 м, представлена переслаиванием алевритовых песчаников и мелкозернистыми песчаниками с трещиноватыми крупнозернистыми алевролитами, прочностные показатели: /= 5-7,стсж = 50-70 МПа. Верхняя часть представлена мощной пачкой слоистых светлосерых, трещиноватых, крепких, мелкозернистых песчаников. Мощность пачки - 30 м. Прочностные показатели: / = 8, стсж = 80 МПа. При простом строении основная кровля пласта «Владимировский-11» представлена мощной пачкой (до 47 м) переслаивающихся трещиноватых мелко-
зернистых песчаников. Глубина ведения горных работ составляет от 52 до 172 м. Пласт 16 является угрожаемым по внезапным выбросам угля и газа, выдавливанию угля, динамическому разрушению пород почвы с глубины 268 м и опасен по горным ударам с глубины 400 м.
По результатам геофизических работ выделено пять участков с различным поведением активной кровли, аномальных тектонических зон не выявлено. Горно-геологические условия отработки пласта «Владимировский-11» в выемочном столбе 2В ожидаются сложными. Сложность управления комплексом при ведении очистных работ обуславливается наличием труднообрушающейся и тяжелой по нагрузочным свойствам основной кровли на 73% площади (второй, третий, пятый участки). Основной причиной является неблагоприятное природное соотношение значений мощности непосредственной кровли к вынимаемой мощности пласта «Владимировский-11» (критерий hл.о./mв < 3), характеризующее долю участия залегающей выше пачки песчаников в формировании внешней активной нагрузки и степени тяжести основной кровли, передаваемой на механизированную крепь комплекса.
Таким образом, наличие особо сложных горногеологических условий отработки свидетельствовало о возможности значительного зависания кровли при выводе механизированного комплекса из монтажной камеры и, как следствие, повышенных нагрузках на механизированную крепь комплекса и вероятности возникновения газодинамических явлений, связанных с ростом напряжений в краевых частях пласта.
С целью снижения первичного шага обрушения кровли сотрудниками Института угля ФИЦ УУХ СО РАН совместно с технической службой шахты было принято решение о проведении работ по предварительному разупрочнению основной кровли пласта «Владимировский-11» методом направленного гидроразрыва на этапе вывода механизированного комплекса из монтажной камеры. Одновременно с ведением монтажных работ была разработана схема разупрочнения кровли и отбурены на расчетную глубину сголасно рекомендациям Института угля вертикальные и наклонные (отсечные) скважины под углом наклона на забой из монтажной камеры и подготовительных выработок (рис. 1, а, б).
Вертикальные скважины, пробуренные из монтажной камеры, обеспечивают расслоение пород, а наклонные (отсечные), пробуренные из подготовительных выработок, - отсечение кровли и ликвидацию ее зависания на угольном массиве. Сочетание этих технологических приемов обеспечивает наибольший эффект предварительного разупрочнения пород кровли для посадки кровли. Создание ориентированных трещин гидроразрыва одновременно с отсечными позволяет получить искусственный блочный массив, своевременно разрушающийся за механизированной крепью. Расчетная длина вертикальных скважин в монтажной камере составила 9,5 м, а наклонных (отсечных) скважин - 8,9 м. Длина наклонных (отсечных) скважин в вентиляционном и конвейерном штреках лавы № 2В составила 8,4 м. В первую очередь гидроразрыв выполняется в вертикальных скважинах, затем в наклонных.
Технологический процесс реализации метода направленного гидроразрыва осуществлялся с использованием
а
\г—//
Рис. 1. Работы по предварительному разупрочнению основной кровли пласта «Владимировский-II»: а - технологическая схема расположения скважин для реализации метода НГР в период выезда механизированного комплекса из монтажной камеры № 2В; б - вертикальная схема расположения шпуров для реализации метода НГР из монтажной камеры № 2В (разрез А-А) Fig. 1. Operations on preliminary weakening of the main roof of the 'Vladimirovsky-II' formation: a - technological layout of boreholes for directional hydraulic fracturing when the mechanized complex leaves set-up entry No. 2B; b - vertical layout of boreholes for directional hydraulic fracturing from set-up entry No. 2B (section A-A)
^ш --
-ИЗ
Рис. 2. Оборудование для осуществления метода направленного гидроразрыва: а - щелеобразователь ЩМ 45/1; б - герметизатор «Таурус» Fig. 2. Equipment for directional hydraulic fracturing: a - SchM 45/1 Slot Former; b - the Taurus Stripper
б
как стандартного оборудования общего назначения, так и узкоспециального и состоял из следующих этапов:
- бурение наклонной скважины с коронкой диаметром 46 мм и нарезание в ее забое инициирующей щели щеле-образователем ЩМ 45/1 (рис. 2 а);
- досылка герметизатора в забой скважины при помощи комплекта высоконапорных труб и их подключение к высоконапорной станции механизированного комплекса посредством гибких рукавов высокого давления (рис. 2 б);
- герметизация скважины и нагнетание рабочей жидкости в зону инициирующей щели.
Контроль эффективности бурения и проводимых мероприятий по НГР осуществлялся с помощью видеоэндоскопа, в результате него было установлено, что скважины пробурены на расчетную глубину, в забое каждой скважины нарезана инициирующая щель [11, 12, 13] (рис. 3).
Рис. 3. Скважина с инициирующей (зародышевой) щелью до гидроразрыва: а - устье скважины; б - забой скважины
Fig. 3. Borehole with the initiating slot before the hydraulic fracturing: a - borehole collar; b - borehole bottom
Работы по регистрации гидроразрыва выполнены с применением автономного манометра с датчиком давления и расхода [11, 12, 13]. Манометр предназначен для измерения давления в скважине до 340 атм. и расхода 0-300 л/с. Датчик давления является автономным программируе-
мым прибором, который работает от литиевых батарей до 35 дней и программируется при помощи персонального компьютера. Манометр позволяет выбирать время задержки до измерения от 0 с до 18 ч с интервалом измерений 1 с - 1 ч.
Характер изменения давления гидроразрыва во времени (рис. 4) свидетельствует о том, что начало страги-вания трещины происходит в первые 2-3 с. И дальнейший рост трещины характеризуется скачкообразным изменением давления. Причем каждое последующее меньше предыдущего. Стабилизация давления и визуальные наблюдения свидетельствуют о своевременной посадке кровли.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, установлено, что разупрочнение кровли направленным гидроразрывом при выводе механизированного комплекса из монтажной камеры позволило осуществить безаварийную первичную посадку. При этом не отмечалось повышенного газовыделения, обусловленного обычно мгновенным «залповым» вытеснением газа из выработанного пространства, как это случается при одновременном обрушении пород основной кровли, зависших на больших площадях. Установлено, что скважины НГР отбурены на расчетную глубину, и в забое каждой имеется инициирующая (зародышевая) щель. Зафиксирован процесс проведения работ по направленному гидроразрыву пород кровли с помощью электронного манометра.
Список литературы
1. Оганесян С.А. Авария в Филиале «Шахта Тайжина» ОАО ОУК «Южкузбассуголь» - хроника, причины, выводы // Уголь. 2004. № 6. С. 25-28.
2. Цивка Ю.В., Петров А.Н. Гидродинамические явления на руднике Баренцбург архепилага Шпицберген // Уголь. 2005. № 7. С. 49-50.
3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности в угольных шахтах». Серия 05. Выпуск 40. (6-е изд.). М.: ЗАО НТЦ ПБ, 2019. 198 с.
4. Инструкция по выбору способа и параметров разупрочнения кровли на выемочных участках. Л.: ВНИМИ, 1991. 102 с.
5. Инструкция по безопасному ведению горных работ на шахтах, разрабатывающих угольные пласты, склонные к горным ударам (РД 05-328-99). В сб.: Предупреждение га-зодинамичеких явлений в угольных шахтах (Сборник документов). М.: ГУП «НТЦ «Промышленная безопасность», 2000. 119 с.
6. Труднообрушаемые кровли: проблемы и решения для механизированных забоев современного технического уровня угольных шахт / В.И. Клишин, В.В. Рашевкий, В.Б. Артемьев и др. В книге: Подземные горные работы. Т. 3. Кн. 13. 2018.
7. Опыт применения технологии направленного гидроразрыва (НГР) пород кровли с целью обеспечения устойчивого состояния сохраняемой выработки в условиях шахты «Есаульская» / В.И. Клишин, Г.Ю. Опрук, А.С. Телегуз и др. /
30
25
20
™15 5
CL
10 5
\JL А
ftte
fr
□
1 |
0 50 100 150 200 250 300
Расход,л/с
Рис. 4. Результаты измерений процесса направленного гидроразрыва (НГР)
Fig. 4. Results of measuring directional hydraulic fracturing (DHF)
Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов: сб. науч. статей Междунар. научн.-практ. конф. Новокузнецк: СибГИУ, 2017. № 3. С. 177-181.
8. Джевецки Я. Новые методы предотвращения опасности горных ударов // Глюкауф. 2002. № 2. С. 18-21.
9. Клишин В.И., Опрук Г.Ю., Черепов А.А. Комплексный метод снижения удароопасности на угольных шахтах // Уголь. 2018. № 9. С. 56-62. DOI: 10.18796/0041-5790-20189-56-62. URL: http://www.ugolinfo.ru/Free/092018.pdf (дата обращения: 15.10.2020).
10. Управление кровлей для повышения эффективности поддержания выработок, охраняемых податливыми целиками / П.В. Гречишкин, Е.Ю. Розонов, В. И. Клишин и др. // Уголь. 2019. № 10. С. 35-41. DOI: 10.18796/0041-57902019-10-35-41. URL: http://www.ugolinfo.ru/Free/102019.pdf (дата обращения: 15.10.2020).
11. Assessment of elastic seismoacoustic vibration propagation through coal and rock mass within the extraction column during directional hydraulic fracturing (DHF) implementation / V.I. Klishin, O.V. Taylakov, G.Yu. Opruk et al. / International Scientific Conference "Knowledge-based technologies in development and utilization of mineral resources", 5-8 June 2018, Novokuznetsk, Russian Federation // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Vol. 206. N 012024. P. 1-10. DOI: 10.1088/17551315/206/1/012024.
12. Seismic monitoring of hydrodynamic impact on coal seam at interval hydraulic fracturing / V.I. Klishin, O.V. Taylakov, G.Yu. Opruk et al. / International Scientific and Research Conference on Knowledge-based technologies in development and utilization of mineral resources, 4-7 June 2019, SibSIU, Novokuznetsk, Russian Federation //IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Vol. 377. N 012034. P. 1-7. DOI: 10.1088/1755-1315/377/1/012034 .
13. Пат. № RU 2 659 292 C1. Способ эффективного управления труднообрушаемой кровлей в механизированных забоях / В.И. Клишин, Д.И. Кокоулин, Г.Ю. Опрук. Патентообладатели: ФИЦ УУХ СО РАН (RU). № 2017107286; заявл. 06-03-2017; опубл. 29.06.2018.
0
UNDERGROUND MINING
Original Paper
UDC 622.273.13:622.831.325 © V.I. Klishin, G.Yu. Opruk, A.F. Salihov, D.V. Pyaterikin, 2020
ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2020, № 11, pp. 4-8
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2020-11-4-8
Title
WEAKENING OF HARD-TO-BREAK ROOF FORMATIONS USING DIRECTIONAL HYDRAULIC FRACTURING (DHF) WHEN THE MECHANIZED COMPLEx LEAVES THE SET-UP ENTRY
Authors
Klishin V.I.1, Opruk G.Yu.', Salihov A.F.2, Pyaterikin D.V.2
1 Institute of Coal of SB RAS Kemerovo Science Center, Kemerovo, 650065, Russian Federation
2 "Yuzhnaya" mine (Branch "Chernigovets" JSC), set. Razvedchik, Kemerovo region, 652432, Russian Federation
Authors' Information
Klishin V.I., Doctor of Engineering Sciences, Professor,
RAS Corresponding Member, Director, e-mail: [email protected]
Opruk G.Yu., Ph.D. (Engineering), Head of Efficient Coal Deposits
Development Laboratory, e-mail: [email protected]
Salihov A.F., Director, e-mail: [email protected]
Pyaterikin D.V., Chief engineer, e-mail: [email protected]
Abstract
The paper describes the application results of directional hydraulic fracturing (DHF), which consists in reduction of the primary roof-caving increment when the mechanized complex is pulled out of the set-up entry of long face No. 2B at the Yuzhnaya Mine (Branch of 'Chernigovets' JSC). A borehole drill pattern with calculated parameters is provided for the set-up entry. The results of the borehole depth control and the presence of an initiating slot at the borehole bottom are presented. The results of the main roof hydraulic fracturing are recorded. Based on the performed research, a conclusion was made on the effectiveness of the DHF application in mining and geological conditions of the Yuzhnaya Mine.
Keywords
Directional hydraulic fracturing, Hard-to-break roof formations, Set-up entry, Initiating slot, Endoscopic video examination of boreholes, Electronic pressure gauge.
References
1. Oganesyan S.A. Avariya v Filiale Shahta Tayzhina OAO OUK Yuzhkuz-bassugol - hronika prichiny vyvody [Accident in Taizhina mine branch at "Yuzhkuzbasugol" JSC - events, causes, conclusions]. Ugol' - Russian Coal Journal, 2004, No. 6, pp. 25-28. (In Russ.).
2. Tsivka Yu.V., Petrov A.N. Gidrodinamicheskie yavleniya na rudnike Barents-burg arhepilaga Shpitsbergen [Mining dynamic phenomena in Barentsburg mine of archipelago Spitsbergen]. Ugol' - Russian Coal Journal, 2005, No. 7, pp. 49-50. (In Russ.).
3. Federalnye normy i pravila v oblasti promyshlennoy bezopasnosti "Pravila bezopasnosti v ugolnykh shakhtakh" [Federal rules and regulations in the field of industrial safety "Coal Mine Safety Regulations"]. Series 05. Issue 40. Moscow, NTTs PB JSC Publ., 2019, 198 p. (In Russ.).
4. Instruktsiya po vyboru sposoba i parametrov razuprochneniya krovli na vyemochnyh uchastkah [Manual for roof softening methods and parameters selection in mining areas]. Leningrad, VNIMI Publ., 1991, 102 p. (In Russ.).
5. Instruktsiya po bezopasnomu vedeniyu gornyh rabot na shahtah razrabaty-vayushchih ugolnye plasty sklonnye k gornym udaram RD 05-328-99) [Guidelines for safe mining operations in the coal beds with the tendency to pressure bursts (RD 05-328-99)]. In the collection: Prevention of gas dynamic events in coal mines (collection of documents). Group of authors. Moscow, GUP "NTC Promyshlennaya Bezopasnost" Publ., 2000, 119 p. (In Russ.).
6. Klishin V.I., Rashevsky V.V., Artemiev V.B. et al. Hard-to-break roof formations: challenges and solutions for state-of-the-art mechanized longwalls in coal mines. In: Underground mining operations, Vol. 3, Book 13, 2018. (In Russ.).7. Klishin V.I., Opruk G.Yu., Teleguz A.S., Chernousov P.A. & Nikolayev A.V. Opyt primeneniya tekhnologii napravlennogo gidrorazryva NGR porod krovli s tselyu obespecheniya ustoychivogo sostoyaniya so-
hranyaemoy vyrabotki v usloviyah shahty "Esaulskaya" [Experience of directional hydraulic fracturing method application in order to maintain preserved development stable condition with reference to "Yesaulskaya" mine conditions]. Naukoemkie tekhnologii razrabotkii ispolzovaniya min-eralnyh resursov - Hi-Tech Technologies of Mineral Resources Development and utilization, 2017, No. 3, pp. 177-181. (In Russ.).
8. Dzevetski Ya. Novye metody predotvrashcheniya opasnosti gornyh udarov [New methods of pressure bursts prevention]. Gluchauf, 2002, No. 2, pp. 18-21/ (In Russ.).
9. Klishin V.I., Opruk G.Yu. & Cherepov A.A. Kompleksnyi metod snizheniya udaroopasnosti na ugol'nyh shahtah [Complex method of pressure burst hazard mitigation in coal mines]. Ugol' - Russian Coal Journal, 2018, No. 9, pp. 56-62. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-5790-2018-9-56-62. Available at: http://www.ugolinfo.ru/Free/092018.pdf (accessed 15.10.2020).
10. Grechishkin P.V., Rozonov E.Yu., Klishin V.I., Opruk G.Yu. & Scherbakov V.N. Roof management to increase the efficiency of maintaining workings guarded by malleable pillars. Ugol' - Russian Coal Journal, 2019, No. 10, pp. 35-41. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-5790-2019-10-35-41. Available at: http://www. ugolinfo.ru/Free/102019.pdf (accessed 15.10.2020).
11. Klishin V.I., Taylakov O.V., Opruk G.Yu. et al. Assessment of elastic seis-moacoustic vibration propagation through coal and rock mass within the extraction column during directional hydraulic fracturing (DHF) implementation / International Scientific Conference "Knowledge-based technologies in development and utilization of mineral resources", 5-8 June 2018, Novokuznetsk, Russian Federation. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Vol. 206, No. 012024, pp. 1-10. DOI: 10.1088/17551315/206/1/012024 .
12. Klishin V.I., Taylakov O.V., Opruk G.Yu. et al. Seismic monitoring of hy-drodynamic impact on coal seam at interval hydraulic fracturing / International Scientific and Research Conference on Knowledge-based technologies in development and utilization of mineral resources, 4-7 June 2019, SibSIU, Novokuznetsk, Russian Federation. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Vol. 377, No. 012034, pp. 1-7. DOI: 10.1088/17551315/377/1/012034 .
13. Klishin V.I., Kokoulin D.I. & Opruk G.Yu. Patent holders: Federal Research Center for Coal and Coal Chemistry of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences Pat. RU 2 659 292 C1, Method of effective control of hard-to-break roofs in mechanized longwalls. (RU), No. 2017107286; Applic. 06-03-2017; publ. 29.06.2018. (In Russ.).
Acknowledgments
The research was supported by a grant from the Russian science Foundation (project no. 17-17-01143).
For citation
Klishin V.I., Opruk G.Yu., Salihov A.F. & Pyaterikin D.V. Weakening of hard-to-break roof formations using directional hydraulic fracturing (DHF) when the mechanized complex leaves the set-up entry. Ugol' - Russian Coal Journal, 2020, No. 11, pp. 4-8. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-5790-2020-11-4-8.
Paper info
Received August 10,2020 Reviewed September 16,2020 Accepted October 9,2020
