ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Цель - исследование единой физической основы формирования информационных сигналов в шахтных условиях для определения состояний структур компонентов деформируемых и разрушаемых массивов горных пород.

Любые влияния на состояния внутренней структуры массивов горных пород - под воздействием веса выше лежащих слоев горных пород, тектонических напряжений, ведения горных работ с применением больших зарядов ВВ - в конечном итоге изменяют величины расстояний взаимодействий между компонентами (макро- и микроблоки, минеральные частицы, атомы) и их энергии связи.

Согласно принципам строения и состояния компонентов массивов (Денисов А.С. Естественная механика материи. Кемерово: ЦНТИ, 2002. - 174 с.), по мере изменения внешних условий, значения расстояний взаимодействий и энергий связи компонентов могут изменяться только на кратные и дольные по отношению друг к другу величины. При этом естественные массы и заряды компонентов являются постоянными, а их энергии связи изменяются обратно - пропорционально по отношению к изменяющимся расстояниям взаимодействий.

Следовательно, энергии связи (разрушения) уменьшаются при растяжении массивов и возрастают при сжатии (опасные, потенциальные энергии). По данным причинам растяжения сопровождаются самообрушением, вывалом, а сжатия - выбросом горных пород (на угольных шахтах) и горным ударом (на рудных шахтах). Силы динамического проявления характеризуются прочностью пород и расстоянием от очага до обнаженной поверхности пород.

Перед разрушением любого вида происходят изменения внутренней структуры массивов пород. Процессы деформирования, образования микротрещин и трещин сопровождаются излучением фотонной эмиссии (ФЭ), акустической эмиссии (АЭ), понижением «эффективного» или «кажущегося» электрического сопротивления горных пород (ЭЭС или КС). По стенкам трещин происходит разделение и накапливание зарядов. При их достаточно большой пробивной величине происходят разряды. Любые возбуждения атомов, кристаллических ячеек, частиц, блоков при релаксации энергий возбуждения излучают ФЭ различной частоты и интенсивности. Колебания же и вибрации масс названных компонентов излучают акустическую эмиссию также в широком диапазоне частот и различной интенсивности. Известная, регистрируемая частота АЭ составляет ~ 3 Гц…2МГц.

На участках накапливания зарядов сопротивление горных пород падает. «Кипящая микромозаика» зарядов и разрядов приводит при этом к излучению АЭ и ФЭ.

Таким образом, процессы понижения ЭЭС от 4000 Ом до 0,001 Ом, повышения интенсивности излучения АЭ и ФЭ от 1 Гц до 1,5-2МГц и более связаны с одной и той же средой, со структурой массивов пород, компоненты которых взаимодействуют силами одой природы - электрическими, определяющими их состояния и степени удароопасности.

Расстояние единых связанных процессов, ответственных за изменения АЭ, ФЭ, ЭЭС показывает, что прогноз динамики массивов горных пород и исследование их физических свойств можно выполнять в режиме счета фотонов и импульсов АЭ и ФЭ. Для этого в регистрирующей аппаратуре необходимо иметь канал электрических импульсов АЭ. Тем более, что схема электронного счетчика регистратора ИФЭ-1М по мобильности справляется с радиодиапазоном, поступающим с антенны, а с датчиков - приемников ФЭ - позволяет также регистрировать и в токовом режиме, то есть измерять амплитуду напряжения импульсов, например, с датчиков дозиметров. Стрелочный индикатор (микроамперметр) отградуирован в единицах мощности излучения.

Общее направление развития современных точных наук - это стремление описания многообразия материи с точки зрения её единой природы - электрической. На этом направлении прикладные науки найдут наибольшее число решений своих проблем. Исследования в этом направлении, кроме железорудных шахт, могли бы применять в соляных и в других подземных сооружениях, нуждающихся в обеспечении безопасного и экономически выгодного ведения горных работ.