ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Исследования электромагнитного излучения массивов горных пород в условиях глубоких рудников выполняют методом измерений с поверхностей горных выработок (при выключенном освещении) с помощью измерителя фотонной эмиссии. ИФЭ-2М, детектор которого снабжен фотоэлектронным умножителем ФЭУ-142 с максимальной чувствительностью в диапазоне частот ультрафиолетового света 112-365 нм и диаметром входного окна около 22 мм.

Измерения с поверхностей скважин выполняют с помощью прибора ИФЭ-1М. Чувствительным элементом его датчика-детектора служит ФЭУ-83 с областью максимальной чувствительности в оптическом диапазоне частот 400-1200 нм с диаметром фотокатода или «окна» около 36 мм, что позволяет регистрировать более слабые сигналы.

Фотоэлектронные умножители при регистрации с поверхностей горных выработок могут чувствовать сигналы и от далеких источников при проведении сварочных работ или любых других искрений. А при скважинных измерениях источниками сильных свечений являются крупные трещины, выходящие на поверхность скважины, когда потоки быстрых электронов вызывают свечение газа в скважине.

Явления, хотя и редко случающиеся, вызывают зашкаливания даже стрелочных показателей на всех пределах и заставляют задумываться над мощью природных сил.

Названные и многие другие причины являются значительной помехой при определении критических значений измеряемых величин, разработке методов оценок степени удароопасности различных литотипов горных пород на базе изучения электромагнитного излучения в широком диапазоне частот компонентами их структур.

Для привязки характеристик излучения света к генерирующим их конкретным локальным участкам малой величины разработаны простые механические приспособления к датчикам разного назначения, позволяющим повышать эффективность использования результатов измерений.

Прием сигналов с поверхностей горных выработок любого сечения приводятся к одинаковым условиям. На цилиндрический корпус датчика надевается цилиндрическая насадка на фланелевой основе (наклеенной с внутренней стороны). Длина насажанного цилиндра равна длине корпуса детектора. На поверхности корпуса нанесена шкала. При перемещении насадки в сторону окна на любую величину с другой стороны на корпусе открывается часть шкалы, равная величине перемещения, рис. а. По величине перемещения для выбранного расстояния от окна ФЭУ до поверхности выработки 0,5 м можно рассчитать величину поверхности выработки, с которой ведется ее опытное изучение.

С помощью линейки (0,5 м) можно все измерения выполнять с одинакового расстояния. По данным, приведенным на рис. 2, можно составить пропорцию (у ₁/х ₁ = у ₂х ₂) и рассчитать величину r₂, которая меньше радиуса исследуемой площади поверхности горной выработки r на величину радиуса окна ФЭУ-142 ( d/2 = 1,1 см), тогда r = у ₂ + 1,1 см, а площадь, генерирующая информацию равна

s = p(у ₂ + 1,1 см) ² = pr²

В табл. 1 представлены экспериментальные результаты удельных энергий фотонной эмиссии при ее регистрации с различных по величине площадей поверхностей исследованных участков горных выработок. При этом свечение регистрировалось с относительно плоских и ровных поверхностей магнетитовых руд при первой степени категории удароопасности.

Для определения площади исследуемой поверхности скважины к корпусу датчика крепится экран с помощью двух стержней и затягивающегося кольца с разрезом с возможностью перемещения, рис. б. Стержни с кольцом с разрезом соединены шарнирно. Другие (правые) концы с резьбовой нарезкой жестко крепятся к экрану. Экран состоит из двух металлических круглых пластинок, между которыми закладывается светонепроницаемый круг, например, из светонепроницаемой суконной материи с надрезами через 1,5-2 см глубиной около 1 см. матерчатый круг по своему диаметру превосходит круглые металлические пластины примерно на 1,7 см, таким образом, выступает за пластины со всех сторон примерно на 0,8 см.

Прочно связанная между собой механическая система из экрана, стержней и кольца с разрезом может перемещаться вдоль корпуса детектора с размеченной шкалой и может крепиться за счет затяжки разреза кольца в любом месте, позволяя выбирать размер исследуемой площади поверхности скважины.

Данное механическое приспособление позволяет определять энергию светового излучения с единицы площади, то есть удельную энергию. Это позволяет повышать точность и достоверность результатов исследований фотонной эмиссии скважинным методом.

В табл. 2, приведены данные экспериментальных исследований удельной энергии свечения руд при первой категории степени удароопасности.

Предполагаемый способ позволяет при выборе любого масштаба исследуемых площадей сравнивать и оценивать полученные удельные энергии излучения и рассчитанные с использованием их механические параметры массивов пород с критическими значениями данных величин.

Применение фотонной эмиссии с масштабной фиксацией исследуемой поверхности горной выработки повышает эффективность прогнозирования горных ударов при эксплуатации подземных рудников, а также научную точность результатов исследований в прикладных и естественных науках.

Таблица 1

Таблица 2

Рис. а. Устройство для регистрации энергии излучения ЭМИ
с фиксированной площади поверхности горных выработок

Рис. б. Устройство для регистрации энергии излучения ЭМИ
с единицы площади поверхности скважины