ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Является результатом научно-исследовательской работы.

Исследованиями фотонной эмиссии массивов горных пород радиодиапазона до гамма-излучения в условиях подземных рудников установлено. Что при возрастании геомеханической энергии в исследуемой точке наблюдается последовательность в порядке возбуждения уровней химических элементов и атомов, в направлении от уровней с меньшей энергией к уровням с большей энергией. Геомеханическое воздействие связано с изменением межионных расстояний. Сначала нарушается равновесие слабо связанных элементовna,sи других, затем элементов с более сильнымиti,mn,fe,coи других элементов. Увеличение амплитуды колебаний элементов приводит к их «столкновениям», при этом осуществляется передача квантов энергии 0,014-0,197 эВ, которая при достижении величины 0,197 эВ приводит к возбуждению внешних электронов. После насыщения энергией внешних уровней, она последовательно заполняет внутренние уровни атомов, что представляет механизм процесса накопления потенциальной энергии. Механизм заполнения ионных и атомных уровней энергиями, кратными 0,197 эВ, обуславливает возможность передачи и перераспределения энергии между различными химическими элементами, атомами и их микроструктурами.

Земля в целом и участки ее поверхностей суши излучают электромагнитные волны [ЭМВ]. Регистрация их в широком диапазоне частот возможна с поверхности скальных горных пород вблизи очагов землетрясений, а также с грунтовой поверхности в местах сдвижений горных массивов и прохождения трещин. Энергия волн за счет многократного отражения от бортов трещин и прохождения через грунт ослабляется, и излучение смещается в низкочастотные области инфракрасных и радио волн.

Практический интерес представляет электромагнитное излучение (ЭМИ), происходящее с поверхностей подземных выработок при ведении горных работ.

На основании многолетних исследований геодинамики массивов пород с применением известных геофизических методов и большого объема исследований ЭМИ от гамма- до радиодиапазонов при отработке рудных месторождений в условиях больших глубин разработана теория геоэмиссии недр.

Литосфера Земли с точки зрения размеров ее компонентов состоит из плит, макро- и микроблоков, минеральных частиц, атомов (электронов, нуклонов и ядер), взаимодействующих между собой фундаментальными силами - гравитационными, электрическими и сильными ядерными.

С помощью измерителей фотонной миссии, изготовленных в КузГТУ (г. Кемерово) ИФЭ-1М и ИФЭ-2М, ПО «Изотоп» (г. Свердловск) ДРГЗ-01 и ДРГЗ-02, ТПИ ЭДИП (г. Томск) РВИНДСа - регистрировались параметры ЭМИ:n и , Фе .

Излучение разрушаемой сиенит-диоритовой дайки с кальцитовыми прослойками расширяющимся штоком после проведения массовых взрывов ВВ регистрировалось с помощью прибора ИФЭ-1М с датчиками, содержащими ФЭУ-142 (100 - 360 нм) и ФЭУ-83 (400 - 1200 нм). Диапазон регистрированных длин волн составляет 4,55Ч10 ^-8 … 1,20Ч10 ^-6 м. С помощью уравнения

гдеr _k- радиус компонентамассива;l_ф- длина волны регистрируемого фотона;a^-1= 137 - постоянная строения компонентов, характеризующая размеры диапазонов пространства, определяют - какими компонентами массива пород излучаются регистрированные фотоны:

где - известный диапазон радиусов атомов.

При этом спектру потенциальных энергий связи валентных электронов химических элементов соответствует диапазон оптического излучения.

отa³m _e c ² = доa²m _e c ² = , (3,18Ч10 ^-20 … 4,36Ч10 ^-18 Дж), (2), (3)

гдеm_е- масса электрона; с - скорость света в вакууме,l_а-длина волны атома; е - электрический заряд;r_а- радиус атома.

Диапазон длин волн, регистрированный с помощью дозиметров ДРГЗ-02 и ДРГЗ-01 при состояниях массивов пород в условиях экстремальных давлений составляет 1,78Ч10 ^-12 … 3,11Ч10 ^-10 м. Используя регистрированный диапазон длин волн х-g- излучений и уравнение (1) находим порядки величин размеров исследованных компонентов:

м (4)

Полученные величины представляют: 2,07Ч10 ^-15 - примерные размеры ядра и электрона; 3,61Ч10 ^-13 м и менее - размеры орбит ближних к ядру электронов.

Спектру энергий связи ближних к ядру электронов соответствует диапазон от

, (5,97Ч10 ^-16 … 8,19Ч10 ^-14 Дж), (5), (6)

гдеl_е- длина волны электрона;r _е-радиус электрона, первая половина которого включает часть жесткого рентгеновского излучения, а вторая половина представляет характеристическое излучение гамма - диапазона возбужденными электронами и, возможно, электрически возбужденными протонами.

Диапазон не регистрированных длин волн внутренних электронов, как промежуточный между двумя исследованными диапазонами внешних и ближних к ядру электронов, определяется уже известными величинамиdl_ф= 3,11Ч10 ^-10 … 4,55Ч10 ^-8 м.

При этом радиусы компонентовdr_к= 3,61Ч10 ^-13 … 5,29Ч10 ^-11 м представляют орбиты внутренних электронов атомов.

Спектру энергий связи внутренних электронов атомов соответствует диапазон, первая половина которого представляет часть диапазона ультрафиолетового излучения, вторая часть - мягкого рентгеновского излучения

от до (4,36Ч10 ^-18 … 5,97Ч10 ^-16 Дж), (7)

где - длина волны электрона.

Излучают фотоны как атомы, так и молекулы, ячейки кристаллов, минеральные частицы и блоки. Как в натянутом тросе (антенне), так и в минеральных частицах и блоках излучения фотонов представляет объемный электрический заряд, эмитирующий фотоны при дискретном изменении энергий связи и расстояний взаимодействий компонента.

Информация, получаемая при регистрации ЭМИ в радиодиапазоне лежит в области интенсивных промышленных помех. Освободиться от помех можно при регистрации информации на фиксированных частотах.

Установлена возможность оценки блочного строения массивов пород методом измерений в радиодиапазоне с использованием РВИНДСа. При выявлении частот (или длин волн) можно получить сведения о размерах блоков с помощью уравнения (1). Например, частотам 1 кГц, 10 кГц и 100 кГц соответствуют блоки с радиусами 348,70 м, 34,87 м и 3,49 м.

Излучают фотоны атомы, молекулы, двойные молекулы, минеральные частицы и блоки. В минеральных частицах и блоках излучает фотоны объемный электрический заряд при дискретном изменении величины его энергии связи и расстояния взаимодействий. Дискретность пространства взаимодействий и количества вещества в нем или строение и геодинамическое состояние компонентов массива определяют ступени k естественных безразмерных постоянных величин a^-k и b^k, (k = 1,2, …, 10), при этом a^-1 = b_макс. = 137, что характеризует единство материи. Постоянные обладают зарядовой (силовой) и масштабной (относительной) независимостью, одинаково справедливы для вещества (компонентов массива) и поля (регистрируемых фотонов).

Соотношение dl = 2 pa^-kr _e, где - k = 1,2, …, 10, описывает шкалу электромагнитных волн, излучаемых компонентами литосферы Земли от структур атомов до плит, при экстраполировании формулы (9) до значений a^-8 … a^-10.

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 блоков при землетрясениях, являющихся «квантами» соответствующих энергетических микро- и макроуровней силовых физических полей.

Динамические проявления микро- и макроблоков в виде образования разрывов одинарных связей химических элементов, микротрещин и трещин, шелушений и стреляний, горных ударов и землетрясений представляют разномасштабные уровни единого процесса быстрого нарушения неустойчивого равновесия гравитационных, электрических и сильных ядерных сил, приводящие к преобразованию объемной потенциальной энергии возбужденных составных частиц атомов в кинетическую энергию разрывов ионных и атомных связей, сопровождающуюся на крупномасштабном уровне сейсмическим эффектом, электромагнитной, акустической и электронной эмиссией, световой вспышкой типа молнии, звуковым эффектом в виде гула, выбросом клубов пыли, воздушным ударом и выбросом кусков пород и обломочной фракции.