ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Рудные месторождения находятся в гористой местности на стыках литосферных плит, движение которых приводит к дроблению краевых частей на мегоблоки и блоки. Взаимодействие блоков в верхнем слое земной коры, под влиянием тектонических процессов, происходящих на границе контакта коры и мантии, приводит к постоянным перераспределениям геомеханических напряжений между блоками. Процессы изменения напряжений или миграции энергии (sєЕ, поскольку Па = Дж/м ³), активизируются также вследствии интенсивного ведения горных работ.

Одним из методов прогноза степени удароопасности участков массива является метод, основанный на регистрации вынужденного электромагнитного излучения, появляющегося на обнажениях пород вследствии конверсии механической энергии в энергию излучения и в другие виды энергии.

Электромагнитное излучение (ЭМИ) или фотонная эмиссия (ФЭ) в вопросе прогноза, предсказания, состояний массивов горных пород обладает принципиальными преимуществами по сравнению с известными методами: во-первых, поток фотонов является помехоневосприимчивой информацией; во-вторых, энергия и длина волны фотона с граничной частотой дают информацию об энергии атома и геометрическом размере основного уровня совершившего в нем переход электрона.

Из фундаментальной физики известно, что самой информативной величиной служит энергия и что любая корректная теория должна содержать геометрический параметр. Наличие данных параметров в компонентах массива позволяет его состояния описывать в рамках единой естественной теории материи.

Для измерения ФЭ в натурных условиях изготовлены переносные измерители, которые содержат детекторы (датчики), снабженные фотоэлектронными умножителями (ФЭУ), и регистраторы (пульты), позволяющие измерять мощность излучения Ф _е в токовом режиме и число фотонов в режиме их счета. Пример полученных данных, приведен в табл. 1. Объемная плотность энергии пород, столбик 3, определена с использованием данных анализа минерального и химического состава пород по формуле:

,

где Е_i=a^kzm _ec²mn _v- объемная плотность энергииi-го минерала (a= 1/137 - постоянная тонкой структуры,k= 3 - для энергии ионных связей атомов,z- номер химического элемента, с - скорость света в вакууме,m- доля в частяхi-го элемента,n- число атомов в единице объема). Мощность излучения Ф _е показывает стрелочный прибор (микроамперметр), столбик 4. Скорость счета фотонов определяется в диапазоне частот 250-1100 нм с помощью ФЭУ-112, столбик 5, и в диапазоне частот 100-360 нм с помощью ФЭУ-142, столбик 6.

Таблица 1

Оценка степени удароопасности локальных участков массивов
Таштагольского рудника по средним значениям объемной плотности
энергии ионных связей горных пород и их фотонной эмиссии

Данные по градуировке микроамперметра приведены в табл. 2.

При номинальном режиме питания ФЭУ пределы чувствительности 1, 3, 10, 30 и 100 соответствуют величинам мощности излучения 1Ч10 ^-14, 3Ч10 ^-14, 10 ^-13, 3Ч10 ^-13 и 10 ^-12 Вт. Прибор градуируется с помощью измерителя средней мощности и энергии лазерного излучения ИМО-2Н, табл. 2. Уточнения выполнены с применением дозиметров и светофильтров.

Таблица 2

Метод прогноза степени удароопасности массива по фотонной эмиссии горных пород внедрен в рудники Горной Шории.