ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

С целью определения напряженно-деформированного состояния массивов вокруг горных выработок по их сечению проведены исследования в шахтных условиях.

При скважинных измерениях в детекторе в качестве чувствительных элементов использовался широкополосный фотоэлектронный умножитель ФЭУ-112 (20-1100 нм) и с увиолевым боковым окном ФЭУ-18А, позволяющим определять свечение с единицы площади поверхности скважины.

Измерения в выработках с включенным освещением выполнялись с использованием ФЭУ-142 (100-360 нм). Результаты исследований проверялись с помощью дозиметров ДРГЗ-01 и ДРГ-02 (без сцинтилляторов с открытыми окнами детектора ФЭУ), которые предварительно были тарированы в единицах мощности с помощью прибора ИМО-2Н (измерителя мощности и энергии лазерного излучения).

Измерения выполнялись по длине скважины и вдоль выработок методом телескопического обзора. С помощью механических устройств устанавливается величина исследуемой поверхности выработки. Регистрировались число импульсов (фотонов) в единицу времениn[фот./с, имп./с] и мощность излучения Ф _е [Вт].

Спектры излучения регистрируемого диапазона длин волн связаны с состоянием оболочек валентных электронов и по экспериментальным и расчетным данным составляют оптический диапазон длин волн 6238,9…45,5 нм. Излучение, начиная с длин волн 800 нм и более, характеризует и тепловую природу возбуждения и релаксаций возбуждений атомов. На нижних горизонтах глубиной около 800-900 м температура достигает более + 30 ⁰С, кроме того, над некоторыми участками шахтного поля находятся высокие горы, а часть измерений проводилась в опережающих скважинах, пробуренных в забоях, после проведения технологических взрывов, которые повышают механическую энергию разрушения и тепловую.

Параметры свечения увеличиваются на локальных участках массива горных пород с динамической активностью вследствие постоянного появления новых трещин, ионизации газа электронной эмиссией и излучения фотонов возбужденными ионами и атомами деформированных минералов на свежей поверхности трещин.

Амплитуда, длительность импульсов и мощность излучения в зависимости от напряженно-деформированного состояния массивов горных пород могут изменять свои значения на 2-3 порядка по сравнению с фоновыми.

Натурные исследования параметров и характеристик изменения свечения горных пород, сравнение полученных данных с результатами исследований напряженно-деформированного состояния массивов горных пород методами электрометрии и по дискованию керна позволяют сделать вывод, что бесконтактный метод ФЭ более оперативный, точный и достоверный.

На точность метода электрометрии сильно влияет процентное содержание железа, данные о котором не всегда бывают известны. Метод дискования керна трудоемкий. Кроме того, целостность сиенитовых прослоек дайк, могут быть видоизменена в ходе проведения массовых взрывов ВВ. Свечение связано с динамическим состоянием массива пород в данный момент и через 10-15 минут позволяет устанавливать степень удароопасности любого участка.

Метод может применяться на удароопасных рудниках и в других местах, где имеется динамическая активность пород, как метод измерения по длине скважины и профилирования (измерениями с открытых поверхностей методом телескопического обзора). Результаты исследований представлены на рисунке.

Рис. Сопоставительные измерения методами 1-ФЭ, 2-ЭЭС и
3 - дискования керна в скважинах, пробуренных:

а - по магнетитовой руде в западном борту блока 21, гор. -210 м;

б - по туфам и альбитофирам в забое восточного заезда в насосную камеру
(т. 155+10 м), гор. -350 м;

в - по микросиенитам (розовато-бурым и светло-зеленоватым) в забое орта 16
(т. 355+30,5 м), гор. -280 м.