ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Частное техническое решение, имеющее самостоятельное значение.

Цель - применение фотонной геоэмиссии для оценки механических характеристик компонентов массивов.

Явление фотонной геоэмиссии и физико-механические свойства компонентов массивов горных пород изучались в условиях подземных рудников. Геомеханические явления в основном изучались в условиях Таштагольского рудника. Исследования велись также на Артемовском руднике.

На основании экспериментальных и теоретических исследований процессов деформирования и разрушения компонентов массивов горных пород вокруг выработок в условиях их эксплуатации на больших глубинах выявлены закономерности их строения и энергетического состояния.

Фотонная эмиссия обнажениями пород вокруг выработок изучалась при регистрации ее с единицы площади поверхностей исследуемых участков массивов с помощью измерителей фотонной эмиссии, детекторы которых снабжены фотоэлектронными умножителями и механическими устройствами для выбора размера исследуемой площади.

Регистрируемыми параметрами служили интенсивность излучения N_и (имп/с), скорость счета фотонов N_с(ф/с), мощность излучения Ф _е (ВТ, Дж/с) и частота n (Гц). С использованием образцовых светофильтров можно определять средние частоты полос отдельных цветов, которые можно уточнить аналитическим методом (Е _ф = Ф _еN _t,
n = Е _фh^-1). Регистрация c и g излучений выполнялось с применением дозиметров
ДРГЗ-01 и ДРГЗ-02.

Величина мягкого рентгеновского излучения, регистрируемая с помощью ДРГЗ-02 с поверхностей пород через 10-15 мин (после технологического взрыва и осаждения пыли водяной струей) на контактах блоков сильно нагруженных пород составляет
(1,5-2,6) Ч10 ^-9 Кл/кг. Данное излучение вызвано возбуждениями ближних к ядру электронов. На участках массивов пород с повышенным геомеханическим напряжением после проведения массовых взрывов (и на участке рудного тела с первой категорией удароопасности) с помощью дозиметра ДРГЗ-01 с поверхностей скважин на глубине в 1 м регистрировалось жесткое излучение величиной (4,9-5,6) Ч10 ^-9 Кл/кг. В процессе перерастания систем микротрещин в трещины и в магистральную трещину увеличивается доля регистрируемых квантов с большей энергией.

Информацию об опасной стадии разрушения несет излучение фотонов с граничной частотой, зависящей от глубины возбуждения уровней в атомах.

Спектру энергий связи возбужденных внутренних электронов атомов соответствует диапазон

De_вн.эл. = 4,36 Ч10 ^-18…5,97 Ч10 ^-16 Дж,

первая половина которого составляет часть диапазона ультрафиолетового излучения, вторая половина - мягкое рентгеновское излучение.

Спектру энергий связи возбужденных ближних к ядру электронов соответствует диапазон

De_{бл.к ядру эл.} = 5,97 Ч10 ^-16…8,19 Ч10 ^-14 Дж,

первая половина которого включает часть жесткого рентгеновского излучения, вторая половина представляет характеристическое излучение гамма- диапазона возбужденными электронами и, возможно, электрически возбужденными протонами.

Возможна оценка блочного строения массивов пород методом измерений в радиодиапазоне с помощью антенны, настроенной на фиксированные частоты, например, 1 кГц, 10 кГц и 100 кГц, которым соответствуют излучения блоков с радиусами 349 м,
35 м и 3,5 м. При настройке антенны используется формула Dr_к = Dl_ф/(2 pa^-1).

Энергии регистрируемых фотонов, определенные с помощью светофильтров, при регистрации в режиме счета фотонов, могут быть определены по данным показателей электронного счетчика N_ф и измерителя мощности Ф _е (значения критических величин мощности излучения фотонной эмиссии составляют Ф _е Вт: магнетитовая руда 4,2 Ч10 ^-11…1,1 Ч10 ^-9; скарн эпидот гранатовый - 2,2 Ч10 ^-10…1,5 Ч10 ^-10; сиенит - 2,1 Ч10 ^-12… 6 Ч10 ^-11; габбро-диабаз - 1,5 Ч10 ^-11…1,6 Ч10 ^-10; сланцевый туф - 1,10 Ч10 ^-12…2,1 Ч10 ^-11).

Потенциальная энергия горных пород может быть оценена по критическим значениям мощности излучения.

Экономический эффект исследований заключается в оперативном и точном определении механических характеристик компонентов массивов пород, возможного динамического проявления краевой части массива пород и определении возможных масштабов разрушения, поскольку расстояния взаимодействий l определяются величиной энергии Е, а также, следовательно величиной мощности излучения Ф _е.