Заявку на получение дополнительной информации по этому проекту можно заполнить здесь.
Номер 30-066-02 |
||||||||||||
Наименование проекта Исследование динамических состояний массивов горных пород на шахте Таштагольского РУ |
||||||||||||
Назначение Цель - определение критерий степени удароопасности массивов пород вокруг горных выработок на нижних горизонтах рудных шахт Горной Шории. |
||||||||||||
Рекомендуемая область применения Определение критических значений деформируемых и разрушаемых горных пород. |
||||||||||||
Описание Результат выполнения научно-исследовательской работы. Исследования динамических состояний деформируемых и разрушаемых массивов горных пород производились на нижних горизонтах (глубина 490-800 м) шахты Таштагольского РУ с использованием переносных приборов ИФЭ-1 и ИФЭ-2 для выяснения критических значений параметров фотонной эмиссии (ФЭ) - мощности излучения Ф е (Вт) и интенсивности n (имп./с, фот./с) Опасные значения величин ФЭ, характеризующие динамические состояния, массивов горных пород, проверялись измерениями эффективного электрического сопротивления (ЭЭС) - базовым методом электрометрии с применением прибора ИКС-51. Лабораторные эксперименты показывают, что при разрушении керновых образцов бразильским методом наибольшей ФЭ обладает магнетитовая руда, имеющая электронную проводимость. Это доказывает, что разряды в трещинах происходят не только в диэлектрических породах, как было принято считать, но и в проводящих породах. Это объясняется тем, что события в промежутке трещины совершаются со скоростью, значительно превосходящей скорость перемещения зарядов в проводящих породах. Кроме того, значительные давления всестороннего сжатия внутри массива могут перевести часть электронов в ионах из запрещённой валентной зоны в зону проводимости. Всё это указывает на уменьшение сопротивления пород. Свечение в условиях увеличения механических напряжений увеличивается за счёт постоянного появления новых трещин, ионизации атмосферы в промежутке трещин электронной эмиссией и рентгеновским излучением и за счёт излучения фотонов возбуждёнными атомами минералов на поверхности трещин. Релаксация механического напряжения массива пород на стенках скважины сопровождается выходом на поверхность микротрещин, дефектов и дислокации, экзоэлектронной эмиссией и послесвечением. Сравнения с измерениями материалов дискования керна показывают, что увеличению количества дисков на единицу длины керна соответствуют увеличения интенсивности ФЭ. Уменьшение толщины дисков связано с увеличением упругих деформаций в массиве, способствующих их частому откалыванию от керна. На рис. приведены результаты измерений ЭЭС и ФЭ на разных горизонтах. На рис. а представлены графики изменения интенсивности ФЭ и ЭЭС по длине скважины, пробурённой в забое орта № 23 горизонта -210 м, у маркшейдерской точки 612 ё38 м. Массив сложен из микросиенитов. Измерения выполнены через 1 час 40 мин после отбойки. У забоя и по длине выработки на расстоянии 5-6 м от забоя происходили шелушение, заколообразование, что сопровождалось частым потрескиванием массива вокруг вновь образованной части выработки, где продолжалось образование шатрообразного купола. При измерениях с помощью ИФЭ-1 в световом диапазоне наблюдались флуктуация ФЭ. С глубины 1,5 м флуктуации стрелочного индикатора за счёт растрескивания массива уменьшились, общая интенсивность постоянной составляющей ФЭ стала возрастать. Сравнительные графики изменения тех же величин по измерениям по длине скважины, пробурённой по сиенитам в южном борту орта 16 горизонта -210м, представлены на рис. б. На рис. в показаны изменения интенсивности ФЭ и ЭЭС по длине скважины, пробуренной в борту южной подсечки восточно-буровой камеры блока 14 на горизонте
При появлении колебаний стрелочного индикатора необходимо вести постоянный непрерывный контроль. Представление о состоянии массива на данном локальном участке можно получить через 10-15 мин с момента обнаружения динамической активности массива. А в случае удароопасного состояния участка это обнаруживается уже через 2-3 мин по амплитуде и длительности отклонений стрелочного индикатора и по числу высвечиваемых разрядов цифрового табло. На рис. г изображены графики изменения интенсивности ФЭ и ЭЭС по длине скважины, пробуренной по магнетитовой руде в западном борту 21 блока горизонта
В результате проведённых сравнительных измерений были найдены параметры ФЭ, излучаемые массивом горных пород (Ф
е = 10
-14ё10
-10 Вт, n = 10
ё10
5 имп/с,
l = 100-1200 нм), которые использовались при разработке схем и изготовлении приборов
Сравнительные измерения показали удовлетворительную сходимость в оценке НДС массива метода ФЭ с известными методами. Бесконтактный геофизический метод ФЭ, основанный на регистрации света в диапазоне 100-1200 нм, излучаемого при деформировании и разрушении пород, обладает информативностью и оперативностью, поскольку непосредственно отражает интенсивность этих процессов. Поэтому новый метод исследовался с целью выяснения возможности его использования для решения задач прогноза горных ударов и землетрясений. Результаты исследований показали, что метод ФЭ по регистрируемой её частоте и интенсивности, позволяет оценивать потенциальную энергию нагруженных участков массива горных пород и определять степень их удароопасности, табл. Таблица Значения критических величин интенсивностей ФЭ горных пород
Рис. Результаты сравнительных измерений фотонной эмиссии
а - в забое орты 23, маркшейдерская точка 612+38 м, гор. -210 м, микросиениты; б - у южного борта орта 16 (слесарка), гор. -210 м, сиениты; в - в борту южной подсечки (восточно-буровой камеры) блока 14, гор. -210 м, скарн-руда; г - в западном борту 21 блока, гор. -210 м, руда. |
||||||||||||
Преимущества перед известными аналогами Прочность и достоверность данных критериев. |
||||||||||||
Стадия освоения Внедрено в производство |
||||||||||||
Результаты испытаний Состояние опасных участков массива по данным фотонной эмиссии соответствуют критическим значениям, установленным экспериментально |
||||||||||||
Технико-экономический эффект 200 т.р. в год на прибор в год. |
||||||||||||
Возможность передачи за рубеж Возможна передача за рубеж |
||||||||||||
Дата поступления материала 27.11.2002 |
У павильонов Уральской выставки «ИННОВАЦИИ 2010» (г. Екатеринбург, 2010 г.)
Мероприятия на выставке "Инновации и инвестиции - 2008" (Югра, 2008 г.)
Открытие выставки "Малый бизнес. Инновации. Инвестиции" (г. Магнитогорск, 2007 г.)
Демонстрация разработок на выставке "Малый бизнес. Инновации. Инвестиции" (г. Магнитогорск, 2007 г.)