ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Частное техническое решение, имеющее самостоятельное значение.

Эксперименты проведены в глубоких подземных выработках рудников с экстремальными условиями горного давления. Исследования процессов взаимодействия микро- и макрокомпонентов, входящих в состав массивов горных пород велись в горных выработках 6 горизонта Константиновского месторождения (глубина 350 м) и на нижних горизонтах Таштагольского месторождения (глубина 650…800 м и более).

На Константиновском месторождении более интенсивная фотонная эмиссия (ФЭ) наблюдается в скважинах вблизи забоев при ведении горных работ по проходке горных выработок методом технологических взрывов ВВ. Излучение в оптическом диапазоне происходит также с поверхностей скважин и кровель отстаиваемых горных выработок, хотя и с меньшей интенсивностью.

Массивы сложены из прочных пород - доломитов, кварцитов и других базальтовых пород, структуры которых связаны сильными полями и представляют большую прочность. Менее прочны мраморизованные известняки, компоненты которых, начиная уже с минеральных частиц, связаны слабыми силовыми полями.

Породы Таштагольского месторождения - сиениты, скарны, граниты, железная руда и даже туфы и сланцы имеют прочные силовые связи. Поэтому данные породы могут накапливать большие потенциальные энергии. Релаксация энергии на обнажениях пород, микротрещинообраование сопровождается интенсивной ФЭ, а горные удары характеризуются большой энергией - способной взрывоподобно разрушать до 10 м ³ и более массивы сверхпрочных пород. Силовые поля связей минеральных частиц и микроблоков имеют громадные величины (5,41 Ч10 ^-1…1,91 Ч10 ⁸ и 1,91 Ч10 ⁸...1,26 Ч10 ²¹ Дж), сложенные из ионных, ковалентных и атомных связей.

Силовые энергии, накапливаемые массивами горных пород в процесс их нагружения связаны с изменением зонных уровней, превращением химических ионных связей в ковалентные связи и сжатием кристаллических решеток.

Переходы поликристаллических структур горных пород в состояния новых электродинамических равновесий, сопровождаются переходами электронов в структурах атомов, изменением энергетических состояний атомов в структурах минеральных частиц, изменением состояний минеральных частиц в структурах микроблоков и состояний микроблоков в структурах блоков, а также сопровождаются эмиссией фотонной и изменениями величин соответствующих силовых полей, спектры которых составляют соответствующие диапазоны:

, (1)

где a - постоянная тонкой структуры, ответственная за равновесие уровней путем изменения величин термов; a^-1=137 - постоянная строения массива; k - 1,2, …, 9 - ступени диапазонов или их номера; r_к - радиус компонента; r _e - радиус электрона; a^-1r_к - радиус взаимодействия силового поля (длина волны материи - компонента).

Исследованиями ФЭ вдоль выработок и глубоких скважин с использованием номограмм и критериев степени удароопасности выявлено, что основным механизмом эмиссии фотонов компонентами массивов пород служат изменения на дискретные величины значений расстояний взаимодействий и энергий связи компонентов, локализованных в атомах, минеральных частицах, микро- и макроблоках земной коры.

Структуры компонентов содержат по три диапазона энергетических уровней - состояний. Обосновано, что регистрируемые длины волн связаны с радиусами взаимодействий, соответствующими энергетическим уровням компонентов r_к, и силовыми физическими полями a^-kr_е:

(2)

Формирование спектров ФЭ и генерация спектров излучения связаны с числом связей компонента - его состоянием, другими словами с естественными и безразмерными постоянными величинами a^-k и b^k ( b = 1,2, …, 136; ±k = 1,2,…, 10 для компонентов литосферы, включая плит). Следовательно, структуры земной коры характеризуются изменениями энергий связи компонентов в диапазонах в b_i раз и их расстояний взаимодействий в a^ki раз.

В рассмотренной физической картине поля принципы квантования энергий связи, расстояний взаимодействий и размеры составных компонентов для вещества и поля одинаковы, причем любые состояния компонентов независимо от их природы заряда могут преобразовываться друг через друга.

Если они выражены через электрические силы, то можно сказать, что природа сил материи - электрическая.

При этом для расчета взаимодействующих сил имеем формулу

, (3)

где для компонентов, начиная с атома и больших атома m*= m _e, а для компонентов, начиная с ядра и менее ядра m* = Мр. При этом, физические принципы строения и состояния идентичны для обоих ветвей.

Энергии связи с учетом коэффициентов структурного ослабления К _с.о. горных пород равны энергиям их разрушения.

Таким образом, энергии связи и расстояния взаимодействий позволяют рассчитывать прочности и многие другие физико-механические параметры компонентов массивов, что является ценным для практики рудников, в особенности, удароопасных.