ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

«Результат выполнения научно-исследовательской работы».

Величина мягкого излучения, регистрируемая с помощью дозиметра ДРГЗ-02 с поверхностей пород через 40 мин. после технологического взрыва ВВ на контактах блоков сильно нагруженных массивов пород составляет (1,5-2,6)Ч10 ^-9 Кл/кг. Это излучение связано с возбуждением ближних к ядру электронов. На напряженном участке после массовых взрывов и на участке магнетитовой руды с первой категорией удароопасности с помощью дозиметра ДРГЗ-01 на поверхности пород регистрировалось жесткое излучение величиной (3,9-5,2)Ч10 ^-9 Кл/кг, уменьшение которого в течение 10-15 дней составляло 7,7Ч10 ^-10ё1,3Ч10 ^-9 Кл/кг. Гамма-излучение, видимо, происходит вследствие электрического возбуждения протонов. В процессе активизации стадии разрушения от микровзрывов ионных связей для образования магистральных трещин увеличивается доля излучаемых квантов с большей энергией. Очевидно, на различных стадиях разрушения для определенных узких диапазонов в определенные промежутки времени могут наступать так называемые «периоды молчания». Например, прием сигналов в радиодиапазоне может прекратиться за 1,5-2 часа до горного удара. Информацию о стадии разрушения несет максимальная граничная частота, зависящая от глубины возбуждения уровней в атомах. Для получения непрерывной и полной информации о состояниях массива и создания систем контроля горного давления необходим чувствительный элемент, позволяющий регистрировать плавающую максимальную граничную частоту от радиодиапазона до гамма-излучения.

Результаты экспериментальных исследований закономерностей ФЭ можно объяснить теоретически следующим образом.

Собственная энергия электрона в атоме водорода связана с его потенциальной электрической энергией уравнением:

, (1)

где=1 -атомный номер; m _e - масса электрона; c - скорость света в вакууме;l- элементарный электрический заряд;r _e -радиус электрона.

Тогда собственные и потенциальные энергии электронов в любых атомах можно представить в виде энергий, кратных энергии (3):

, (2)

гдеv -орбитальная скорость электрона;a-постоянная тонкой структуры; - радиус конкретного энергетического уровня атома с номером без учета релятивистских изменений свойств электрона.

Взаимодействие фотона с атомом и электрона с ядром в атоме характеризуется постоянной тонкой структуры:

, (3)

где - постоянная Планка.

Релятивистские свойства электрона зависят от изменения величины его скоростиv =a*c ²,от которой в свою очередь зависят дефект массыm _eи энергия связиe*. Следовательно, энергию локализованных уровней в атомах с учетом релятивистских свойств электронов можно определять из соотношения (2):

. (4)

Используя соотношение 4 и планковское условие частот (3) можно получить общее соотношение для расчета граничных частот фотонов, энергии которых равны энергиям соответствующих основных уровней:

, (5)

гдеm _e -масса частицы (электрона, протона, нейтрона).

Процессы деформирования и разрушения горных пород в натурных условиях сопровождаются одновременной эмиссией фотонов и заряженных частиц, которые также несут определенную информацию о состояниях массивов.

Заряженные борта микротрещин излучают электроны, которые выбивают фотоны различных частот, сталкиваясь с атомами противоположного борта и молекулами промежуточного газа. В процессе развития более крупных трещин выбрасываются диспергированные заряженные частицы, ионы и быстрые электроны. В трещинах возможны электрические разряды за счет возникновения большой разности потенциалов между их бортами. Появлению разрядов способствует деформация пьезоэлектрических минералов. Конверсия механической энергии в электрическую происходит при сдвижениях и трениях блоков пород, разделении зарядов при переходах электронов через потенциальный барьер, разделении пород с геологической разностью. На свежие поверхности выходят дефекты, поддерживая экзоэмиссию. Процесс стабилизации связей поверхности продолжается в течение многих часов.

Из анализа результатов экспериментальных и теоретических исследований можно утверждать, что различные диапазоны фотонной эмиссии сопровождаются эмиссией определенных заряженных частиц.

Регистрируемый диапазон энергий фотонов, соответствующий ионным связям, составляет 0,4ё4,2 эВ. Расчетный диапазон квантов энергий ионной связи и связи валентных электронов равен 0,19874ё27,22738 эВ. При насыщении энергиями связи валентных электронов происходят разрывы ионных связей. При этом в поле их излучения появляются диспергированные заряженные частицы, ионы и электроны с соответствующими энергиями. При насыщении энергиями связей внутренних и ближних к ядру электронов излучаются фотоны и в их поле появляются электроны с соответствующими диапазонами энергий 27,22738ё3,73015Ч10 ³ эВ и 3,73015Ч10 ³ё5,11031Ч10 ⁵ эВ. При электрическом возбуждении протонов излучаются кванты с энергиями 6,84828Ч10 ⁶ё0,93800Ч10 ⁹ эВ и выбрасываются нейтроны.

В глубоких шахтах геомеханические напряжения участков массива пород могут превосходить значения пределов их прочности. Величины напряжений характеризуются заселенностью возбуждений по уровням ионов и атомов. Глубина возбуждений оценивается граничной частотой.

В массиве перенос энергии осуществляется за счет энергии квантов ионных столкновений. Суммарная энергия всех возбуждений составляющих горные породы ионов и атомов представляет потенциальную энергию участка массива.

Электронные и электроядерные взаимодействия образуют закономерность, которая заключается в том, что они содержат по три квантованные группы энергии, отличающиеся соответственно друг от друга на обратные ступени постоянной тонкой структуры , причем кванты электроатомной энергии кратныa³m _ec ²,а кванты электроядерной энергии -a³М _рс ².