ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

«Частное техническое решение, имеющее самостоятельное значение».

На основании исследований процессов деформирования и разрушения массивов горных пород вокруг выработок подземных рудников в условиях их эксплуатации на больших глубинах выявлены закономерности изменения величин пространства взаимодействий компонентов и их энергетических уровней или состояний.

Потенциальные энергии, накапливаемые массивами горных пород в процессе их деформирования, связаны с изменением зонных уровней, превращением химических ионных связей в ковалентные связи и сжатием кристаллических решеток.

При этом, переходы поликристаллических структур горных пород в состояния новых электродинамических равновесий, сопровождаются переходами электронов в структурах атомов, изменением энергетических состояний атомов в структурах минеральных частиц, изменением состояний минеральных частиц в структурах микроблоков и состояний микроблоков в структурах блоков, а также сопровождаются эмиссией фотонов, спектры которых составляют соответствующие диапазоны:

, (1)

гдеa- постоянная тонкой структуры;a^-1- постоянная строения массива;k =1,2, …, 9 - ступени диапазонов или их номера;r _k -радиус компонента;r _e -радиус электрона.

Компоненты массивов пород, независимо от их химического и минерального составов и уровня геомеханических напряжений после изменения их расстояний взаимодействий и энергий связи каждый раз приходят в новое состояние электродинамического равновесия. Если увеличение потенциальной энергии участка массива превышает ее уменьшение за счет эмиссионных процессов и образования микротрещин, то растет объем потенциальной энергии. С увеличением объема массива, занимаемого накопленной энергией, уменьшается прочность его, и неустойчивое равновесие приводит к нарушению сплошности и динамическому проявлению краевой части участка массива горных пород.

Исследованиями фотонной эмиссии в широком диапазоне частот вдоль выработок и глубоких скважин с применением номограмм и критических значений степени удароопасности установлено, что основным механизмом излучения фотонов компонентами массивов пород является изменение на дискретные величины значений расстояний взаимодействий и энергий связи компонентов, локализованных в атомах, минимальных частицах, микро- и макроблоках земной коры. Структуры компонентов содержат по три диапазона энергетических уровней. Экспериментально и теоретически обосновано, что регистрируемые длины волн связаны с радиусами («круговыми» радиусами, соответствующими энергиям) компонентов и силовых физических полей следующей зависимостью:

. (2)

Следовательно, формирование спектров излучения связано с величинами энергетических состояний и расстояний взаимодействий компонентов в пределах своих диапазонов. Другими словами, формирование и генерация спектров излучения связаны с количеством связей компонента - его состоянием или с естественными безразмерными постоянными величинамиa^-kиb^k(b=1,2, …, 136,±k= 1,2, …, 10 для компонентов литосферы Земли).

Таким образом, основным механизмом естественного электромагнитного излучения фотонов компонентами массива пород или Природы в целом является изменение их энергий связи вb_iраз и расстояний взаимодействийвa^kiраз.

Ниже приведено общее соотношение для расчета граничных частот фотонов, энергии которых равны энергиям соответствующих основных уровней атомов:

Гц, (3)

гдеz -атомный номер;m* -масса компонента;b= 1,2, …,z, z+1, z+2, …, 136 -число возможных связей компонента.

Деформация электронных орбит атомов, связанная с динамикой массива, сопровождается процессом обмена квантованной энергий между атомами и между уровнями в атомах. На обнажениях пород происходит релаксация энергии и в виде ФЭ.

Соотношение (3) позволяет рассчитывать спектры частот с большой точностью. Постояннаяa^kв нем при расчете оптического диапазона излучения (6240-45 нм), за которое ответственны переходы валентных электронов по уровням атомов, имеет значениеa³:

Гц, (4)

при расчете ультрафиолетового и мягкого рентгеновского излучения, за которое ответственны переходы внутренних электронов, имеет значениеa²:

Гц, (5)

при расчете высокочастотной части жесткого рентгеновского и части гамма- излучений, за которые ответственны ближние к ядру электроны, имеет значениеa:

Гц, (6)

при расчете сверхвысокочастотных диапазонов гамма- излучения, за которые ответственны взаимодействия нуклонов, имеет значенияa^k=a⁰,
a^-1,a^-2,a^-3,при этом вместо m* берется масса протона m _p.

Например, известно, что пары натрия излучают и поглощают желтый цвет, а неоновые лампы светятся красным цветом. Расчеты показывают, что длина волны, характерная для натрия, равна 567 нм, что относится к желтому цвету, а длина волны, присущая неону, равна 623 нм, что лежит в полосе красного цвета.

Регистрацию производят в единицах частотыn[Гц] или длин волн
l[м] в диапазоне от 1 кГц до 10 ²⁰ Гц. Датчиками могут служить специальные антенны, фотоэлектронные умножители, детекторы (ДРГЗ-01),
регистраторы которых отградуированы в единицах мощности Ф _е [Вт]
и снабжены счетными устройствами в единицах n .
При этом, можно определить среднюю энергию фотона при регистрации в режиме счета фотонов и установить диапазон, к которому относится исследуемый спектр излучения.

Экспериментальные трудности заключаются в отсутствии средств для регистрации сверхвысоких и сверхнизких частот.

Теоретически их можно рассчитать, используя зависимость, связывающую длину изучаемой волны с радиусом излучающего компонента

l_ф= 2pa^-1r _k (7)

и уравнение для определения размеров компонентов вширь и вглубь материи

l=a^±kr* (8)

гдеl- радиус компонентов вширь и вглубь материи;±k= -21, -20, …, -2, -1, 0, 1, 2, …, 20, 21;r* = r _e- для определения радиусов компонентов вширь материи иr* = r _p -для определения радиусов компонентов вглубь материи.