ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Лабораторные эксперименты показывают, что при разрушении керновых образцов бразильским методом наибольшей ФЭ обладает магнетитовая руда, имеющая электронную проводимость. Это доказы­вает, что разряды в трещинах происходят не только в диэлектрических породах, как было принято считать, но и в проводящих породах. Это объясняется тем, что события в промежутке трещины совершаются со скоростью, значительно превосходящей скорость перемещения зарядов в проводящих породах. Кроме того, значительные давления всесторон­него сжатия внутри массива могут перевести часть электронов в ионах из запрещённой валентной зоны в зону проводимости.

Всё это указывает на уменьшение сопротивления пород.

Свечение в условиях увеличения механических напряжений уве­личивается за счёт постоянного появления новых трещин, ионизации атмосферы в промежутке трещин электронной эмиссией и рентгенов­ским излучением и за счёт излучения фотонов возбуждёнными атомами минералов на поверхности трещин. Релаксация механического напря­жения массива пород на стенках скважины сопровождается выходом на поверхность микротрещин, дефектов и дислокации, экзоэлектронной эмиссией и послесвечением.

На рис. а, представлены графики изменения интенсивности ФЭ и ЭЭС по длине скважины, пробурённой в забое орта № 23 горизонта -210 м, у маркшейдерской точки 612 ё38 м. Массив сложен из микросие­нитов. Измерения выполнены через 1 ч 40 мин после отбойки. У за­боя и по длине выработки на расстоянии 5-6 м от забоя происходили шелушение, заколообразование, что сопровождалось частым потрески­ванием массива вокруг вновь образованной части выработки, где про­должалось образование шатрообразного купола. При измерениях с по­мощью ИФЭ-1 в световом диапазоне наблюдались флуктуация ФЭ. С глубины 1,5 м флуктуации стрелочного индикатора за счёт растрескивания массива уменьшились, общая интенсивность постоянной состав­ля­ющей ФЭ стала возрастать.

Сравнительные графики изменения тех же величин по измерени­ям по длине скважины, пробурённой по сиенитам в южном борту орта 16 горизонта -210м, представлены на рис. б.

На рис. в показаны изменения интенсивности ФЭ и ЭЭС по длине скважины, пробуренной в борту южной подсечки восточно-буровой камеры блока 14 на горизонте
-210 м параллельно откаточно­му орту. Скважина проходит через скарны и руду. Эффективное сопро­тивление измерялось с помощью прибора ИКС-51.

При появлении колебаний стрелочного индикатора необходимо вести постоянный непрерывный контроль. Представление о состоянии массива на данном локальном участке можно получить через 10-15 мин. с момента обнаружения динамической активности массива. А в случае удароопасного состояния участка это обнаруживается уже через 2-3 мин. по амплитуде и длительности отклонений стрелочного индика­тора и по числу высвечиваемых разрядов цифрового табло.

На рис. г изображены графики изменения интенсивности ФЭ и ЭЭС по длине скважины, пробуренной по магнетитовой руде в запад­ном борту 21 блока горизонта
-210 м. Исследуемый участок находился в зоне очистных работ. Бурение параллельной скважины диаметром 105 мм на расстоянии 3-х м не сказывается на характере светового излуче­ния, так как она заметно не меняет величины горного давления. На дан­ном участке импульсное излучение руды соответствует ii категории удароопасности, определённой по измерениям эффективного сопротив­ления.

На основе ряда промышленных сопоставительных измерений комплексными методами разработан новый геофизический «метод фотонной эмиссии».

Общая длина исследованных горных выработок с 1984 по 1990 гг. составляет около 3,3-3,5 Ч10 ⁴ м. Измерения фотонной эмиссии с поверхностей скважин проводятся с помощью переносного прибора ИФЭ-1. По центру удароопасного участка при значениях фотонной эмиссии с поверхностей скважин проводятся с помощью переносного прибора ИФЭ-1. По центру удароопасного участка при значениях фотонной эмиссии, меньших критических значений, бурят скважину. При закрытой крышке детектора включается пульт и чувствительность прибора устанавливается на скорость счета темновых импульсов, соответствующих высвечиванию низшего разряда цифрового табло. Затем включается пульт. Детектор с открытой крышкой и с подсоединенной досылочной штангой помещается в скважину, устье которой тампонируется светонепроницаемой пробкой. Далее включается пульт, и детектор перемещается вдоль скважины с помощью набора досылочных штанг. Результаты измерений через каждые 0,5 м заносят в таблицу. Перемещением датчика находится точка с максимальной фотонной эмиссией, и исследуются характеристики фотонной эмиссии во времени.

При измерении степени удароопасности локального участка массива пород измерения интенсивности ФЭ проводят воль скважины до зоны фонового излучения (нетронутого массива). Основная доля света регистрируется с расстояния 0,3 м от окна ФЭУ, которое при необходимости может регулироваться с помощью металлического экрана, приваренного с помощью трех стержней к кольцу с разрезом, который крепится в определенной точке отградуированного корпуса детектора. Это позволяет определять площадь поверхности скважины, с которой регистрируют параметры фотонной эмиссии, (патент РФ № 1703815).

При оценке удароопасности участка массива определяются точка с максимальной интенсивностью ФЭ, расстояние до нее от устья скважины, среднее значение интенсивности ФЭ в зоне нетронутого массива, ширина удароопасного участка (измерениями по длине скважины), высота и ширина горной выработки.

Степень удароопасности исследуемого участка массива определяют по номограммам.

Рис. Результаты сравнительных измерений фотонной эмиссии
и эффективного сопротивления по длине скважины, пробуренной:

а - в забое орты 23, маркшейдерская точка 612+38 м, гор. -210 м,

микросиениты;

б - у южного борта орта 16 (слесарка), гор. -210 м, сиениты;

в - в борту южной подсечки (восточно-буровой камеры) блока 14,

гор. -210м, скарн-руда;

г - в западном борту 21 блока, гор. -210 м, руда.