ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Является результатом научно-исследовательской работы.

Цель - выяснение диапазонов частот фотонной эмиссии, сопровождающей различные стадии разрушения горных пород.

В подземных железорудных шахтах при интенсивном ведении горных работ существующая естественная и распределенная нагрузка на массивы горных пород вокруг выработок повышается. С ростом поля геомеханических напряжений еще более напрягаются все отдельные ионные и атомные связи.

По причине неравномерной плотности и прочности залегающих массивов горных пород, их геологических отличий по структуре и минерально-химическому составу неодинаково также распределение крупных трещин, нарушений в пределах шахтного поля, а также неодинаково распределение более мелких трещин и систем микротрещин в пределах каждого исследуемого локального участка.

При сильном возбуждении ионных и атомных уровней величина их суммарной энергии на локальных участках массивов пород может стать соизмеримой с энергией химических связей, когда величина местных механических напряжений достигает величины предельной прочности пород. Это приводит к динамическим проявлениям массива в приконтурной части горной выработки, рис.

Повышение геомеханических напряжений в массивах пород, залегающих в окрестности участков ведения горных работ, проведения технологических взрывов, добычи полезного ископаемого в целом, вызывает изменения межионных расстояний, деформации минералов и блоков. По этой причине между ионами нарушается равновесие кулоновских сил. При достижении энергии взаимодействия ионов величины 0,2 эВ начинается возбуждение атомов, то есть накапливание потенциальной энергии.

По мере роста величины геомеханических напряжений возбуждения последовательно заселяют более глубокие атомные уровни, при этом постепенно возрастает потенциальная энергия нагружаемой части массива, о чём свидетельствует увеличение регистрируемой частоты ФЭ. Если фоновое излучение в выработках в оптическом диапазоне частот составляет (2,5 Ч10 ¹⁴ё3,9 Ч10 ¹⁴) Гц, то при достижении напряжений величины 0,7-0,9 значения предела прочности пород излучаемая частота возрастает до (8,3 Ч10 ¹⁴ё3 Ч10 ¹⁵) Гц и более, табл.

Механизм накопления потенциальной энергии связан с характером плавного изменения горного давления в массивах пород. При любой его скорости изменения энергии взаимодействия двух ионов только при достижении определённой величины или определённого расстояния между ионами передаются скачкообразно, примерно за (10 -10 ) с от иона с большей энергией к иону с меньшей энергией. Процессы квантового характера передачи энергии в массиве связаны с закономерностью квантования энергии ионов, атомов и ядер. Последние задают механизм квантования. Ионы, электроны, нуклоны имеют минимальные энергии уровней, равные энергиям их связей и энергиям фотонов с граничными частотами, то есть частицы при выбросе являются кванта­ми собственных полей.

Исследования механоэмиссии твёрдых тел показывают, что возбуждение ионных связей при деформировании и разрушении твёрдых тел сопровождается электромагнитным излучением радиодиапазона, излучением инфракрасного света, а также излучением и самих заряженных ионов, возбуждение связей валентных электронов в атомах со­провождается излучением инфракрасного, видимого и ультрафиолетового (6240-45) нм света и экзоэлектронной эмиссией, возбуждение связей внутренней электронной подсистемы в атомах приводит к излучению высокочастотной части ультрафиолетового света, рентгеновскому излучению и эмиссии быстрых электронов, а электрическое возбуждение ядер сопровождается гамма-излучением и эмиссией нейтронов.

Таблица

Параметры объемной плотности потенциальной энергии и фотонной эмиссии участков массива горных пород при различных стадиях их разрушения