ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

На рудниках массовые взрывы, тектоника и очаги землетрясений создают в массивах участки с большой потенциальной энергией, передача которой происходит за счет электромагнитных взаимодействий между ионами. Так как энергия электронов и состояние атомов изменятся квантовано и определяется их внутренними свойствами, то между химическими элементами и атомами возможен обмен только квантованной энергией. Средняя скорость миграции потенциальной энергии в массиве по экспериментальным данным равна 10 ^-3…10 ^-4 м/с.

Известно, что атомы могут находиться лишь в квантовых состояниях с дискретными значениями энергии Е ₁, Е ₂, Е ₃,... При изменении расстояний между связанными ионами и атомами, имеющими ковалентные связи, входящими в состав горных пород и руд, их квантовые состояния могут измениться только на определённые величины дискретных значений энергии. Если ион находится в «основном» состоянии, соответствующем постоянным условиям данной глубины, то под действием приближающегося соседнего иона может осуществляться его вынужденное смещение на величину, соответствующую одной из дискретных порций энергии. Если соседний ион находится в возбуждённом состоянии, то может осуществиться также вынужденный переход в возбуждённое состояние, приводящее к поглощению кванта энергии. Вероятность аналогичных переходов пропорциональна плотности мигрирующих квантов энергии в массиве, характеризующих эти переходы, и интенсивности регистрируемого потока фотонов.

Если на ион, находящийся в возбуждённом состоянии, действует внешняя миграция квантов энергии, то возникает вынужденный переход в «основное» состояние с испусканием кванта той же энергии. Возникающее в результате таких переходов излучение на обнажении пород представляет вынужденную фотонную геоэмиссию. Следовательно, в процесс вынужденного излучения вовлечены два кванта энергии: первичный квант, вызывающий испускание излучения возбуждённым ионом, и вторичный квант энергии - фотон, испущенный ионом. Для характеристики состояний массивов горных пород существенно, что вторичные регистрируемые фотоны неотличимы по величине энергии от первичных квантов, мигрирующих к обнажению, являясь его точной копией

Неравновесное состояние горных пород, с точки зрения их оптического излучения, характеризуется, таким образом, тем, что число ионов в возбуждённых состояниях превосходит их число в «основном» состоянии. Процесс создания неравновесного состояния горных пород и непрерывный рост в атомах населенностей возбуждений представляет накачку энергии в них.

Накачка участка массива горных пород может осуществляться за счёт притока механической энергии, переносимой волновыми процессами и миграцией возбуждений. По этой причине, породы, состоящие из атомов с меньшими номерами, раньше оказываются на уровне своих возможно предельных значений энергии. Это играет существенную роль при раздавливании, например, рудным штоком сиенитовых прослоек или дайк. Поскольку для руды данный уровень энергии не является предельным, то накачка в руде продолжается, что и приводит к динамическому проявлению участков менее прочных пород.

На рис. а показан график изменения во времени ФЭ в скважине, пробуренной по микросиенитам в забое орта 28 на горизонте -210 м, маркшейдерская точка 612 ё38 м. Положение датчика от устья было на расстоянии 2 м. Измерения проведены через два часа после отбойки. На контуре выработки наблюдались шелушение и стреляние. В среднем за одну минуту регистрировалось 1-2 импульса по стрелочному индикатору. Из графика видно, что показания стрелочного индикатора между импульсами имеют флуктуационный характер в отличие от измерений в обычных условиях.

На рис. б показана зависимость интенсивности ФЭ во времени в скважине при положении детектора от устья на расстоянии 1,2 м, пробуренной по диорит-порфиритовой дайке в разведочной выработке у репера № 679 гор. -140 м.

Измеряемый участок представляет типичное состояние массива при 3-й категории удароопасности, зафиксировано 4 импульса за 2,5 часа.

Измерения проводились в следующих условиях. Скважина была тщательно затемнена пробкой. Регистрация велась с помощью незасвеченного ФЭУ-92 на самом чувствительном диапазоне прибора. Регистрацию ведут в видимом диапазоне частот с применение образцовых светофильтров, которыми снабжают револьверное устройство, насаживаемое на корпус детектора

Изменение ФЭ во времени в скважине при положении детектора на расстоянии 2,5 м от устья, пробуренной по руде в сбойке между се­верной и южной подсечками западного борта блока № 21 гор. -210 м, показано на рис. в.

Это характеризует излучение магнетитовой руды в зоне активно­го ведения горных работ.

Рис. Измерения интенсивности фотонной эмиссии во времени:

а - микросиениты, х = 1 м, орт 23, гор. -210 м;

б - дайка диорит-порфиритовая, х = 1,2 м, разведочная выработка,

репер № 679, гор. -140 м;

в - руда, х = 2,5 м, блок 21, западный орт, гор. -210 м.