ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Цель работы - установление зависимостей между геометрическими и энергетическими величинами регистрируемых фотонов и соответствующими величинами излучающих их компонентов разрушаемых массивов для определения строения и состояния компонентов массивов пород, бо­лее точного прогноза их степени удароопасности и определения энергии и масштабов возможного динамического проявления.

Известны способы выявления блочной структуры месторождений полезных ископаемых с использованием морфоструктурного анализа рельефа земной поверхности, тренд-метода по топографическим картам и картографического метода с сопоставлением границ тектонических блоков с геологическими и геофизическими данными района. (Батугина И.М., Петухов И.М. Геодинамическое районирование месторождений. - М.: Недра, 1988. - С. 51-100).

В виду того, что картина блочного строения массивов месторождения, расположенного в сейсмоактивном регионе, видоизменяется, чему способствуют применение производства массовых взрывов в подземных рудниках, разрабатывающих данное месторождение, в представленной разработке предлагается использование оперативного метода фотонной эмиссии для определения строения и геодинамического состояния блоков массивов горных пород в исследуемый момент времени.

На основании исследований фотонной эмиссии компонентов массивов пород в подземных рудниках Таштагольском, Шерегешском и Артемовском, разработаны способы приема фиксированных частот, их ре­гистрации и применения для предсказания степени удароопасности и масштабов возможного разрушения массива.

Регистрация информации, проводится с помощью избирательных датчиков на фиксированных частотах от гамма- до радиодиапазонов. Это избавляет способ от помех (особенно в радиодиапазоне), позволяет массив горных пород рассматривать в рамках теории его блочного строения. Энергии связи и расстояния взаимодействий компонентов массивов - макро- и микроблоков, минеральных частиц, атомов - кратны друг другу при рассматривании вширь массива и дольны друг другу при рассматривании вглубь его, что характеризует принципы заполнения компонентами массивов шахтного поля, месторождения, земной коры. (Денисов А.С. Квантово-физические основы теории строения и геодинамического состояния компонентов литосферы Земли. Кемерово, КузГТУ, 1998. - 164 с.).

Величины длин волн, частот регистрируемых фотонов позволяют определять величины радиусов, длин волн, расстояний взаимодействий, энергий связи (разрушения) излучающих их компонентов массива, что позволяет выполнять прогноз степени удароопасности компонентов массива и повышает эффективность ведения горных работ.

Регистрация фотонной эмиссии выполнялась с использованием измерителей в радио- оптическом, c- и g- диапазонах. Измеряемыми величинами служили Ф _е и n.

В описании связанных компонентов массива использовались только физические величины и процессы, исследованные в натурных условиях глубоких (500-1000 м и более) подземных рудников.

Интенсив­ность излучаемого потока фотонов пропорциональна плотности мигри­рующих квантов энергии (возбуждений) в массиве, для характеристики динамического состояния массива существенно, что регистрируемые фотоны неотличимы по величине энергии от первичных квантов, мигрирующих к обнажениям.

Экспериментально установлена последовательность заселения воз­буждениями (потенциальной энергией) уровней атомов, происходящая в направлении от внешних уровней к внутренним уровням, а также в на­правлении от меньших номеров к большим. Это объясняет раздавливание дайк, сиенитовых и порфиритовых прослоек штоком (рудным телом) после проведения массовых взрывов. При рассматривании химического состава руд, сиени­тов и диоритов можно определить, что состав руды отличается содержанием атомов с большими номерами, способными накапливать большую энергию.

Из анализа результатов экспериментальных и теоретических исследований следует, что различные диапазоны фотонной эмиссии сопро­вождаются эмиссией определенных частиц.

Регистрируемый диапазон энергий оптических фотонов, соответс­твующий химическим связям, составляет 1,0-12 эВ. Расчетный диапазон квантов энергии химических связей и связей валентных электронов с ядрами равен 0,19874-27,22738 эВ. При насыщении энергиями связей ва­лентных электронов происходят разрывы химических связей. При этом в поле их излучения появляются диспергированные заряженные частицы, ионы и электроны с соответствующими энергиями. При насыщении энер­гиями связей внутренних и ближних к ядру электронов излучаются фотоны ультрафиолетового и рентгеновского диапазонов и в их поле появляются электроны с соответствующими диапазонами энергий 27,22738 - 3,73015 Ч10 ³ эВ и 3,73015 Ч10 ³ - 5,11031 Ч10 ⁵ эВ. При электрическом возбуждении протонов излучаются гамма- кванты с энергиями, относящимися к диапазону 6,84828 Ч10 ⁶ - 0,93800 Ч10 ⁹ эВ, и выбрасываются нейтроны.

По данным дополнительных исследований излучения блоков с радиусами
2,55 м…350 м следует, что соотношение l = 2 pa^-kr _e, где - k = 1,2, …, 10, описывает шкалу электромагнитных волн, излучаемых компонентами литосферы Земли от структур атомов до плит.

Длины волн и радиусы компонентов отличаются друг от друга в 137 или a^-1 раз, что характеризует принцип деления пространства на диапазоны, любой компонент в пределах своего диапазона может иметь от одного до 136 связей с другими компонентами b = 1,2 …,136, то есть иметь от одного до 136 состояний, 137 квантом является энергия покоя самого компонента.

Экспериментально установлено в натурных условиях, что по величинам длин волн фотонов, излучаемых компонентами, можно определить их размеры и расстояния взаимодействий l_ф/(2 p) = a^-1r _k = l, (где l_ф - длина волны фотона, r _k - радиус компонента, l - расстояние взаимодей­ствий.

Геоэмиссия - это вынужденное излучение фотонов нагруженными компонентами деформируемых и разрушаемых массивов в гамма-, рентгеновском, ультрафиолетовом, оптическом, инфракрасном и радиодиапазонах, сопровождающее эмиссию нуклонов и электронов, диспергирование частиц, шелушение, стреляние и выбросы кусков пород и сдвижение

Результаты анализа параметров регистрируемых фотонов убежда­ют, что излучающими их компонентами массива являются атомы, мине­ральные частицы, микро- и макроблоки.

Расстояния взаимодействий и энергии связи компонентов являются основными параметрами строения и состояния микро- и макрокомпонентов массива и могут быть определены из независимых формул, включающих разные величины l = a^-kr _e = a^-1r _k и
e = , (где k - номер диапазона; r _e - радиус электрона; b_м = 137; m _e - масса электрона; c - ско­рость света в вакууме). Причем a^-1 = b_м = 137. Поэтому номера диапазонов k при постоянных a^-1 строения и b_м состояния совпадают.

Излучают фотоны атомы, молекулы, двойные молекулы, минеральные частицы и блоки. В минеральных частица и блоках излучает фотоны объёмный электрический заряд при дискретном изменении величины его энергии связи и расстояния взаимодействий. Дискретность пространства взаимодействий и количества вещества в нём или строение и геодинамическое состояние компонентов массива определяют ступени k естественных безразмерных постоянных величин a^k и , что характеризует единство материи. Постоянные обладают зарядовой (силовой) и масштабной (относительной) неза­висимостью, одинаково справедливы для вещества (компонентов масси­ва) и поля (регистрируемых фотонов).