ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Цель научно-практических исследований заключается в повышении эффективности применения оперативного геофизического метода прогноза степени удароопасности участков горного массива по фотонной эмиссии (ФЭ) пород.

Работа является итоговым обобщением НИР, выполненной автором по хоздоговорам с ВостНИГРИ, Таштагольским РУ и НПО Сибруда в период с 1983 г. по 1991 г. и последующей обработкой и анализом результатов выполненных экспериментов. Приборы ИФЭ-1М и ИФЭ-2М разработаны и изготовлены совместно со с.н.с. ИУиУ СО АН СССР В.Т. Сидоровым.

Основой метода является регистрация и измерение ФЭ, связанной с переходами электронов в атомах. Она отражает НДС руд и пород в массивах, степень его деформации и разрушения в данный момент времени. Геомеханическое состояние поверхностей скважин и незакрепленных выработок, активность процессов релаксации упругой энергии в них находится в прямой зависимости от НДС окружающих пород.

Установлено, что зоны максимальных концентраций напряжений в приконтурной зоне массива горных пород и очаги горных ударов локальных участков массива являются источниками наибольшей интенсивности ФЭ. Разрывы ионных и атомных связей в процессе трещинообразования и раскалывания массива на блоки сопровождаются ФЭ различной интенсивности, амплитуды и частоты.

Перераспределение накопленной энергии и её передача в массиве происходят за счет квантов энергий, мигрирующих к обнажениям пород. Трансформация потенциальной энергии пород в лучистую представляет непрерывный процесс на контуре выработок и скважин.

Измеряемыми параметрами являются мощность излучения Ф _е и скорость счета импульсов и фотоновn. Диапазон регистрируемых частотdnзависит от типа используемых фотоэлектронных умножителей (ФЭУ, сцинтилляторов и механических приспособлений, позволяющих фиксировать (выбирать) исследуемую величину площади поверхности пород.

Приборы описаны в работе «Квантово-физические основы теории строения и геодинамического состояния компонентов литосферы Земли. - Кемерово: КузГТУ, 1998. - 164 с.).

Оценка степени удароопасности в работе «Методика оценки степени удароопасности массива по фотонной эмиссии горных пород». - Кемерово, 1989. - 14 с.

Измерения выполняются в опережающих скважинах, пробуренных в забоях выработок, и в скважинах, используемых для проведения текущего контроля динамического состояния массивов вокруг горных выработок. Измерения выполняют также с поверхностей выработок методом их телескопического обзора. При скорости счета импульсов, не превышающих 80-90 имп./с, участок массива относят к третьей степени удароопасности без сравнения с величинами критических значений. При показаниях цифрового табло скорости счета 150 имп./с для руды, значения регистрируемых величинnи Ф _е в зоне опорного давления (0,9-1,6 м) или в зоне очага на любой другой глубине фиксируются через каждые 0,2-0,3 м.

Время установления степени удароопасности одного участка составляет около 15 мин. Это время значительно меньше, выполняемого известными методами (электрометрии, разгрузки, дискования керна и т.п.).

Участок пород приводится в неудароопасное состояние методом камуфлетного взрывания, который также исследуется методом ФЭ, или другими известными методами. Опасный участок на данный период выделяется предупреждающими знаками и контролируется по мере необходимости.

Известные геофизические методы контроля состояний массивов отличаются трудоемкостью выполнения и длительным временем реализации. Например, при использовании метода электрометрии, результаты измерений сообщаются на дневную поверхность, где производится их обработка на ЭВМ и полученные данные могут быть сообщены только следующей смене горнорабочих.

Так как результаты исследований локальных участков методом фотонной эмиссии составляют около 15 мин., сведения о состояниях массивов горных пород вокруг выработок оперативно сообщаются персоналу проходческих комплексов и другим горнорабочим.

Результаты сокращения времени простоя проходческих комплексов при ведении контроля состояний горных выработок методом ФЭ за 1989 год, рассчитанные совместно с сотрудниками группы прогноза горных ударов (участок № 16 Таштагольского РУ) совместно с начальником 16 участка (В.А. Ваганой) приведены в табл. Экономия за год в денежном выражении на один прибор составляет 102159 руб. в ценах 1989 года.

Таблица 1

Экономия за счет сокращения времени простоя проходческих комплексов

при ведении текущего контроля состояния горных выработок новым способом