автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.11, диссертация на тему:Экспериментальное исследование кинетики накопления элементарных повреждений при разрушении горных пород по импульсному электромагнитному излучению в световом и радио- диапазонах

На правах рукописи

РГВ од

г?^ • > -2(1 Г. .

Малышш Анатолий Александрович

г

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ НАКОПЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ ПРИ РАЗРУШЕНИИ ГОРНЫХ ПОРОД ПО ИМПУЛЬСНОМУ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМУ ИЗЛУЧЕНИЮ В СВЕТОВОМ И РАДИО- ДИАПАЗОНАХ

Специальность 05Л5.11- «Физические процессы горного производства»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Кемерово - 2000

Работа выполнена в Кузбасском государственном техническо

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ - доктор технических наук, профессор

Егоров Петр Васильевич.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: - доктор технических наук, профессор

Простов Сергей Михайлович; кандидат технических наук Рудаков Владимир Александрович.

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ - Институт угля и углехимии СО РАН.

Защита состоится « 3 » июля 2000г. в 12 часов на заседани диссертационного совета Д 063.70.02 в Кузбасском государственно, техническом университете по адресу: 650026, г. Кемерово, ул. Весенняя, 28.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кузбасского государственного технического университета.

Автореферат разослан « 1 » июня 2000 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу:

650026, г. Кемерово, ул. Весенняя, 28, КузГТУ Факс (384-2)-36-16-87 Буялич Т.Д.

Учёный секретарь

диссертационного совета ^ A.C. Ташкинов

¡A244-UO

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТЖЛЬНОС1Ъ РАБОТЫ. Интенсификация подземной добычи полезных, ископаемых неразрывно связана с освоением н разработкой месторождений на больших глубинах в сложных горно-геологических условиях. Безопасность добычных работ в значительной мере зависит от состояния подземных выработок, правильного выбора способов и средств управления гарным давлением. При этом все возрастающее значение приобретают методы непрерывного контроля состояния массива горных пород.

Для оценки напряженного состояния массива горных пород существует ряд методов, которые условно можно разделить на механические, основанные на измерении деформации горных пород, и физические, в основу которых положены зависимости физических свойств горных пород в массиве или параметров физических полей от уровня и характера напряжений массива горных пород. Наиболее перспективным, с точки зрения построения систем непрерывного контроля состояния горного массива считается метод, основанный на регистрации электромагнитного излучения. На ряде шахт и рудников получил развитие метод, основанный на исследовании импульсного электромагнитного излучения в радио- и световом диапазонах.

Сложности разработки конкретных методик контроля и прогноза состояния горного массива обусловлены тем, что образующие массив горные породы представляют сложные гетерогенные системы, электрофизические свойства которых значительно зависят от таких факторов, как минеральный состав, структура и текстура, химический состав. Поэтому дальнейшие экспериментальные исследования кинетики разрушения горных пород на основе регистрации импульсного электромагнитного излучения для обоснования параметров метода контроля удароопасно-сти для различных месторождений в настоящее время являются актуальной задачей.

Исследования выполнялись в рамках региональной НТ программы «Кузбасс» на 1993-2000 гг, тема «Разработка новых методов контроля и прогаоза ресурса долговечности горных пород и полимерных композитов на основе статистических закономерностей импульсного электромагнитного излучения, возникающего при механическом нагружении». .

ЦЕЛЬ РАБОТЫ состоит в экспериментальном исследовании кинетики накопления элементарных повреэдений при разрушении горных пород для обоснования способа оценки склонности горных пород к динамическому разрушению на основе регистрации импульсного электромагнитного излучения в радио- и световом диапазонах.

ИДЕЯ РАБОТЫ заключается в использовании взаимосвязей амплитудно-частотных характеристик импульсного электромагнитного излучения в радио- и

световом диапазонах с типом горных пород для разработай способа оценки потен

1П1Ппг «1л"> 1ячн»лппп/«1птт1 гт>щи IV иЛт^Аи

цисишпи*"! 11 Ч/р^ЛД.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИИ. В процессе работы использован комгглею методов, включающий экспериментальное измерение параметров импульсноп электромагнитного излучения в радио- и световом диапазонах по двухканально! схеме в режиме механического нагружения образцов, физико-химический анали. структуры пород и статистический корреляционный анализ полученного массив; данных.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Исходя из анализа состояния вопроса и по ставленной цели, при выполнении работы решались следующие основные задачи:

1. Установить взаимосвязь параметров импульсного электромагнитного из лучения в радио- и световом диапазонах при разрушении горных пород различного минерального состава.

2. Исследовать статистические закономерности радио- и светового импульс ного излучений при разрушении горных пород различного минерального состава

3. Разработать способ оценки потенциальной удароопасности горных поро, по их импульсному электромагнитному излучению в радио- и световом диапазс нах при их разрушении.

НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, защищаемые в диссертации:

1. Установлены линейные корреляционные зависимости между числом ра дио- и световых импульсов в нагруженных горных породах с коэффициентом прс порциональности, изменяющимся в интервале 0,152 - 0,825. Это указывает нате что кинетика импульсов как электромагнитной, так и световой эмиссий являете отражением процесса накопления элементарных повреждений в нагружаемом об разце.

2. Процессы радио- и световой эмиссий при нагружении горных пород нель зя описать Марковскими случайными процессами. Это экспериментально обоснс вано путём исследования взаимосвязи между кинетикой выделения радио- и све товых импульсов на разных стадиях нагружения и исследования статистики нор мированного размаха Херста.

3. Величина регистрируемой электромагнитной энергии линейно зависит о площади трещины раскола Средний размер микротрещин близок к среднему ра: меру зёрен минерала. Поверхностная энергия излучения линейно связана с энерге ей дробления.

4. Степень склонности образца исследуемой породы к динамическому ра: рушению целесообразно оценивать по отношению между поверхностными энер гиями исследуемого и эталонного материалов; скорость распространения трещин ■ по соотношению скорости светового потока к его максимальному значению, а р

положение участков удароопасного массива с максимальной концентрацией механических напряжений - но максимальным значениям фотоэмиссии.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА полученных результатов заключается;

• в установлении линейной зависимости времени нарастания импульса светового излучения с размером движущейся трещины;

• в установлении корреляционных зависимостей между энергией интегрального свечения и площадью трещины раскола горной породы;

• в том, что число световых импульсов при разрушении горных, пород прямо пропорционально числу радиоимпульсов, а коэффициент пропорциональности для различных групп меняется в интервале от 0,152 до 0,825;

• для всех исследованных горных пород между стандартным отклонением числа импульсов и средним их значением при случайных процессах импульсной эмиссии имеет место линейная зависимость. При этом значения коэффициентов детерминации этих зависимостей лежат в интервале от 0,843 до 0,976.

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА состоит:

• в экспериментальном установлении прямо пропорциональной зависимости числа световых импульсов при разрушении горных пород от числа радиоимпульсов;

• в экспериментальном обосновании, что процессы световой и радио- эмиссий при нагружении горных пород нельзя описать Марковскими случайными процессами;

• в экспериментальном установлении корреляционных зависимостей между энергией интегрального свечения и площадью трещины раскола горной породы;

• в разработке способа оценки склонности горных пород к динамическому разрушению на основе регистрации импульсного электромагнитного излучения в радио-и световом диапазонах.

ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ достигается:

• необходимой точностью измерений параметров импульсного электромагнитного излучения, деформационных и прочностных параметров, размеров и содержания зерен минералов в горных породах (ошибка не более 11 %);

• достаточным объемом экспериментальных наблюдений, используемых при статистическом анализе данных (испытанно 12 различных групп по 50-80 образцов в каждой);

• использованием апробированных статистических методов при обработке экспериментальных данных.

НАУЧНАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ заключается:

- В ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО УСТЯЧ<~'ВЛСЬ""0Й, ЧЯз"СИМ0СШ ЧИСЛа световых

импульсов при разрушении горных пород ох числа радиоимпульсов;

• в обосновании, что процессы световой и радио- эмиссий при иагрузксш-ш горных пород нельзя описать Марковскими случайными процессами;

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ.

• Результаты выполненных исследований позволяют определять степень потенциальной удароопасности массива горных пород по результатам регасгг-

. рации импульсного светового излучения. «Способ определения степени удароопасности массива горных пород» (А. с. № 1703815) используется на Таш-тагольском месторождении. . Разработка способа оценки склонности горных пород к динамическому разрушению на основе регистрации импульсного электромагнитного излучения в радио- и световом диапазонах. Результаты работы были использованы при составлении «Временных указаний по безопасному ведению горных работ на Константиновском месторождении, угрожаемом по горным ударам».

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ, Основные положения диссертационной работы обсуждались на: IX Всесоюзной конференции по механике горных пород (Фрунзе, 1989 г.); Всесоюзном семинаре по горной геофизике (Телави, 1989 г.); VII Всесоюзной школе-семинаре по деформированию и разрушению материалов с дефектами и динамическим явлениям в горных породах и выработках (Симферополь, 1990 г.); V Всесоюзной конференции по физическим процессам горного производства (Москва, 1991 г.); Международной научно-технической конференции «Композит» (Барнаул, 1995, 1997 гг.); докладывались на научных семинарах КузГТУ.

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 12 работ и получено два авторских свидетельства на изобретения.

СТРУКТУРА И ОБЪЁМ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх гаав, заключения, списка литературы из 131 наименования; изложена на 166 страницах машинописного текста, содержит 54 рисунка и 20 таблиц.

Автор выражает искреннюю благодарность профессору Д.В. Алексееву за ценные консультации и помощь в статистической обработке экспериментальных результатов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В главе i рассматривается сосшяние вопроса. Проведенный анализ лигсра-урных данных показал, что деформирование к разрушение горных пород и м идеалов сопровождается возбуждением ряда неравновесных процессов - эмиссией лекгронов и ионов, заряжением поверхности, акустической эмиссией, электро-ютнитным излучением в очень широком спектральном диапазоне.

Вопросы исследования накопления повреждений в материалах по неравно-есным излучениям (эмиссия электронов и ионов, акустическая эмиссия, электро-[агнитная эмиссия) и развития способов оценки напряженного состояния массива орных пород по импульсному электромагнитному излучению достаточно полно тражены в работах А.А. Воробьева, С.Н. Журкова, Г.А. Соболева, И.М. Петухова, I.B. Егорова, B.C. Куксенко, В.В. Дырдина, В.В. Иванова, Д.В. Алексеева, I. А Колпаковой и других.

По результатам рассмотренных литературных данных можно сделать вывод: :е существует завершенной механической модели, описывающей деформирование : разрушение горных пород, нет единственного физического механизма генерации :еравновесных процессов.

Характер проявления электромагнитного излучения при разрушении раз-ичных горных пород во многом связан с их физико-механическими свойствами. 1а интенсивность проявлений электромагнитных эффектов при деформировании орных пород влияют упругие свойства и их прочность. Как было показано в рабо-ах П.В. Егорова, В.В. Иванова, Л.А. Колпаковой, образование единичной трещи-[Ы генерирует отдельный импульс электромагнитного излучения. Исследуя кине-ику выделения импульсного электромагнитного излучения при деформировании орных пород, можно судить о кинетике процессатрещинообразования.

Многие исследователи считают, что характеристикой разрушения является рупкость горных пород. Показатель хрупкости горных пород определяется по от-юшению прочности при одноосном сжатии к прочности при одноосном растяже-ии, работы упругой деформации к работе пластической деформации, по данным онтакгной прочности и т.п. Достаточно полный и своевременный учёт хрупкости орных пород с целью оценки потенциальной уцароопасности возможен лишь с [ривлечением средств автоматизированного контроля за напряжённым состоянием орного массива.

Все геофизические методы используют косвенную информацию о напряженном состоянии массива и его изменении, поэтому одним из путей увеличения юстоверносги информации о динамике внутреннего состояния массива является азработка новых способов.

В птаве 2 рассматривается методика исследования импульсного элекгромаг-[итного излучения в радио- и световом диапазонах при разрушении горных пород.

Для исследований были взяты образцы Констангиновского и Ташдошьско-

го месторождений. Мраморизованный доломят, калыдагизированный мраморизо-ванный доломит, метасомашческая карбонашая порода относятся к осадочным породам, моношшерял^ым Ктарц-опилоклаз-пироксшовый роговик., метаморфическая порода, диоритовый порфирит относятся к метаморфическим, полиминеральным породам. Гранодиориг, плагаогранит; кварцевый диорит; сиенит, кварцевый роговик, скарн гранатовый относятся магматические, полиминеральные породы.

Для решения поставленных задач была разработана методика и сконструирована установка, позволяющая одновременно регистрировать импульсы электромагнитного излучения в радио - и световом диапазонах.

Электромагнитная эмиссия в радиодиапазоне измерялась с помощью приемной аппаратуры, состоящей из антенны, широкополосного высокочастотного усилителя УЗ-29, фильтра низких частот, запоминающего осциллографа С8-12, электронно-счетного частотомера 43-54. Канал регистрации электромагнитного излучения в радиодиапазоне тарировался с помощью генератора импульсов Г5-56. Первым преобразователем сигнала служила емкостная антенна, располагающаяся на торцах образца. Для того, чтобы уменьшение амплитуды сигнала было незначительно, подбиралось оптимальное время разрешения системы (Юмкс).

Импульсы в световом диапазоне регистрировались фотоэлектронным умножителем ФЭУ-83, затем усиливались широкополосным высокочастотным усилителем УЗ-29, частотомер 43-54 вел счет импульсов, которые записывались на экран запоминающего осциллографа С8-13.

Для измерений светового импульсного излучения использовались два режима регистрации. В первом режиме регистрации (20 не) регистрируются отдельные импульсы свечения (рис. 1а). Во втором режиме регистрации с постоянной времени 10 мке регистрируется один интегральный импульс свечения, который определяет энергию механосвечения от образующейся трещины раскола (рис. 1 б).

В главе 3 приведены результаты экспериментальных исследований разрушения горных пород по импульсному электромагнитному излучению в радио- и световом диапазонах.

Радиоизлучение импульсного типа наблюдается уже на самых ранних стадиях нагружения образцов горных пород и связано с возникновением и ускоренным распространением микропрещин, образующихся внутри объема образца. Световые вспышки начинают регистрироваться несколько позже, и их число в несколько раз меньше общего числа радиоимпульсов, что связано с непрозрачностью исследованных образцов пород и свечением лишь тех микрогрещин, которые образуются вблизи поверхности образца. График корреляционной взаимосвязи генерации световых импульсов с радиоимпульсами при разрушении образца кварцевого диорита приведен на рис.2. Как видно из рис.2а, между числом импульсов радио- и световой эмиссий, выделившихся при разрушении образца, имеет место линейная зависимость. В ходе исследований обнаружено, что число световых импульсов при

°ис.1. Вид импульсов механосвечения при временном разрешении: а-20нс; б- Юмкс

Рис. 2. Корреляционная связь между средним числам световых и радио- импульсов при разрушении: а - кварцевого диорита (Ыс=0,378^; И2 =0,974); 5 - всех диоритов (Ис = 0,4ШР + 39,9; В2 =0,821)

Рис.3. Корреляционная связь среднего времени нарастания интегрального свечения от высоты образца: а-мраморизованный известняк ( г = 0,924 Н + 2,266, К =0,992); -Плагиогранит (т^ 1,237Н + 2,67, Я2 = 0..996)

разрушении горных пород прямо пропорционально числу радиоимпульсов, коэффициент пропорциональности для различных горных пород меняется а интервале от 0,15 до 0,82, с коэффициентом корреляции в интервале от 0,946 до 0,993 . Это указывает на то, что кинетика импульсов как радио-, так и световой эмиссий является отражением процесса накопления элементарных повреждений в нагружаемом образце.

При установлении корреляционных зависимостей для трупп пород (известняки, роговики, диориты) коэффициент корреляции понижается до 0,792 для роговиков, 0,821 для диоритов (рис.2б) и 0,985 для известняков.

Горные породы, представляющие гетерогенную систему, являются многофазными системами, свойства которых определяются минеральным составом, количественным соотношением с разными текстурными особенностями. Так как образование микрогрещин начинается тоща, ковда внутренние напряжения (на зернах) превышают силу связи, то можно считать, что выделение импульсов сериями обусловлено разрывом определенных связей, т.е. в начале разрушаются зерна минералов с низкими напряжениями нормального отрыва: биотит; роговая обманка, магнетит, плагиоклаз, кварц. Это подтверждается и тем, что при больших напряжениях амплитуды импульсов увеличиваются, а амплитуда импульса характеризует силу разорванной связи.

Развитие трещины как необходимое условие при возникновении механосве-чения накладывает свой отпечаток на процесс свечения. Во-первых, свечение существует; пока распространяется трещина. Во-вторых, свечение - это серия коротких вспышек, статистически распределенных во времени. При регистрации меха-носвечения в первом режиме (отдельных вспышек) всю совокупность импульсов световых вспышек можно разделить на импульсы "правильной" и "неправильной" форм. Первые имеют крутой фронт нарастания от 20 до 50 не и гладкий спад длительностью 30 + 200 не (рис. 1а). Вторые - это импульсы трапецеидальной формы. Было отмечено появление двух и более импульсов, разделенных между собой короткими временными интервалами от 5 до 20 не. Появление такого рода импульсов обусловлено большой частотой образования микрогрещин, возникающих за время прорастания трещины. Свечение существует, пока развивается трещина, именно этим объясняется неидентичность форм импульсов световых вспышек, их различная длительность и, в частности, появление импульсов типа трапецеидальных. Плоская вершина этих импульсов указывает на постоянную интенсивность свечения, что связано с развитием трещины и появлением новых участков поверхностей. Хотя свечение связано с движением трещины, возникает оно не на всем ее протяжении, а в немногих особых участках.

При регистрации механосвечения во втором режиме (интегральном) регистрируется один, редко два импульса, что определено тем, что интегрирующий импульс механосвечения обусловлен одной трещиной. Время распространения трещины раскола меняется в пределах от 2 до 100 мкс. Это равно времени нарастания

импульса свечения. Зависимость времени нарастания (тсн) интегрального свечения от высоты образца (Н) приведена на рис.3.

На рис А пр^лстявпяны эдпигимости энеогш интегпального свечения от площади трещины раскола. Величина механосвечения, пропорциональная площади трещины, различна для разных пород. Способность горной породы накапливать энергию пропорциональна величине механосвечения. Максимальная часть выделяющейся световой энергии приходится на момент разрушения образцов, поэтому механосвечение может характеризовать потенциальную уцароопасность пород.

При любой обработке горная порода поглощает определенное количество механической энергии, которая является интегральной характеристикой воздействия. Поэтому, сравнивая различные виды механического воздействия, целесообразно определить поглощенную материалом энергию, а процесс разрушения характеризовать плотностью энергии разрушения А и эффективной поверхностной энергией . Можно ввести линейный критический размер разрушения горной породы (по Шемякину Е.И.) по формуле

^ эфф

... 0)

Используя введенные параметры, критическому размеру разрушения можно придать вполне конкретный физический смысл. Поскольку микрогрещина диаметра а «освобождает» от напряжений объем разрушаемого тела порядка 7Ш3/6, то полная работа разрушения в этом смысле равна:

А = у А,=Лд^А' .

6 , (2) где N - число накопленных за время разрушения микротрещин (включая и те, что образуют поверхность магистрального макроразрыва).

Полная поверхностная энергия разрушения равна работе разрушения:

л = т2ЫГэфф

4 ~ 6 , (3)

отсюда получаем

, _ У'ФФ _

* = Л' = 3 . (4)

Таким образом, критический (или минимальный) размер разрушения определяется средним размером а тех микротрещин, которые накапливаются в процессе нагружения тела. В свою очередь, размер микротрещин определяется минимальным размером структурной неоднородности а3 тела, на границах которой происходит остановка и торможение возникающих быстрых трещин.

С помощью микроскопического метода были измерены максимальные и ми-

нималыше размеры зерен минералов. слагающих горную породу', кроме того, оы-ли рассчитаны максимальные размеры образующихся микротрещин по параметрам радио- и свешйош иАиучсний. Размеры образутохцихсл трещин всстда больше, чем минимальный размер зерен породообразующего минерала, т.е. большинство микротрещин образуется в результате переориентации одного или нескольких зерен (поворот на некоторый угол, растаскивание, скольжение зерен, их передвижение и т.д.). Вид переориентации зерен зависит от индивидуального локального состояния на межзеренных границах.

Тангенс угла наклона касательной к кривой зависимости удельной энергии разрушения от удельной площади разрушения есть уцельная (на единицу поверхности) энергия или эффективная поверхностная энергия. Независимо от того, как происходило разрушение образца горной породы на прессе или дробилке, величина поверхностной энергии для данной породы одна и та же, поверхностная энергия излучения линейно связана с энергией дробления, а связь амплитуды и числа импульсов с процентным минеральным составом пород слабо выраженная. Установлена линейная корреляционная связь поверхностной энергии, определённой по радио- (ур=0,923у^ Я2 = 0,968) и световому излучению (ус=0,956у„р, И2=0,962) с поверхностной энергией, определённой методом падающего груза.

Для получения числовых характеристик случайных процессов накопления импульсов был проведен статистический анализ десяти реализаций процесса для каждого исследованного материала. Для этого кинетические кривые накопления импульсов, полученные на десяти образцах из одной партии при идентичных режимах нагруженш, рассматривались как различные реализации одного и того же случайного процесса. По этим реализациям вычислялись среднее значение и стандартное отклонение числа импульсов при каждом текущем значении напряжения. На основе этих данных строились корреляционные зависимости между средним числом импульсов световой и радио- эмиссий и между средним значением <Й(а)> и стандартным отклонением 5[7/(ст)] = ^<Й2 (о-)- < Щсг) >2 числа радио- и световых импульсов (рис.5). Для всех исследованных горных пород между стандартным отклонением числа импульсов и средним значением числа импульсов случайных процессов импульсной эмиссии имеет место линейная зависимость. При этом значения коэффициентов детерминации Я2 этих зависимостей лежат в интервале от 0,84 до 0,976.

Поскольку для Марковских случайных процессов должна наблюдаться линейная зависимость дисперсии (квадрат стандартного отклонения) от среднего значения импульсов, полученный результат говорит о том, что процессы световой и электромагнитной импульсной эмиссий, а, следовательно, и процесс накопления элементарных повреждений нельзя считать Марковскими процессами.

Для проверки свойства независимости приращений в случайном процессе использовался метод нормированного размаха Херста. Суть этого метода состоит в исследовании временной зависимости отношения

т Кварцвтовва рун» о Гранодюрит

А кварцевый дворик X лрагвогр(вит

О м р в и орв «ов»м иы I дероивт

эис. 4. Зависимость энергии интегрального свечения от площади трещин раскола

3ис.5. Зависимость стандартного отклонения от среднего числа радио- импульсов а- Бр = 0,127^+0,492; 1^=0,947) и числа световых хшпулъсов (б - 075.4+0,816; 12=0,925) для кварцевого диорита

1000

□ Радиоимпульсы - к «Световые импульсы - ч

ис.б. Ранжированная гистограмма показателей склонности горной породы к динами-гскому разрушению: а -по радио- (к); В - световому (ф импульсному излучению

£(t)=R(t)/S(t) ; М)=гпахВ(т)-тЩт) (5)

xetO.t] те [ОД],

ПМ trr т-Н nnn-. г.—.-г nnt riT'îWTT.-irrt ттАТТОЛла "50 TSWCHin f *

1 iiv l\,\Lj muiwiuuai lUriUUi ^iUillUA W1 r w h^w^wwvm W>v* wj/w»«» « ,

S(t) - среднеквадратичное отклонение от текущего среднего.

В частном случае пуассоновского потока R(t) есть просто число импульсов в интервале [0,t] :

Rp(t)=X,t, (6)

а среднеквадратичное отклонение - квадратный корень их дисперсии:

Sp(t) = VÔïï. (7)

Следовательно,

Çp(t) = VSp~VF (8)

В логарифмических координатах ( ln(R/S), ln t) зависимость является прямой линией с коэффициентом наклона H = 0,5. Значение показателя H = 0,5 является универсальным свойством случайных процессов с независимыми приращениями, а в случае H * 0,5 случайный процесс обладает «памятью о прошлом».

По значению показателя Херсга H можно разделить процессы на перси-стентные (склонные в будущем поддерживать тенденцию, наблюдаемую в прошлом) при H> 0,5 и ангиперсистенгные Н<0,5.

Основываясь на приведенных соображениях, была поставлена задача определения характера случайного процесса трещинообразования на основе исследования статистики нормирования размаха Херсга для импульсов электромагнитного излучения в радио- и световом диапазонах, выделяющихся при нагружении образцов горных пород исходными результатами измерений являлось число импульсов электромагнитного излучения, накопленное за время t. Весь временной интервал разбивался на достаточно большое число N равных интервалов. Вычислялось число импульсов в каждом интервале п,. Для каждого интервала вычислялось

текущее среднее N, = ^¿и,, среднеквадратичное отклонение Sn и размах R^:

nU

1

2

= P2X-NM , R„ =maxNtл - imnN„ , N... = £(»,-N„). (9)

^ ' Kin Kin

Строилась зависимость ln (Rr/Sn) or ln(t).

Экспериментально установлено, что для всех исследованных горных пород между логарифмом нормированного размаха и средним значением числа радио- и световых импульсов имеет место линейная зависимость. При этом значения показателя Херсга лежат в интервале от 0,983 до 1,316, а коэффициенты детерминации этих зависимостей - в интервале от 0,891 до 0,997. Наблюдается линейная корреляционная зависимость между средним значением показателя Херсга, определенного по световым импульсам и показателя Херста, определенного по радио импульсам.с коэффициентом корреляции 0,955. Поскольку значение показателя Херста Н > 0,5,

го процесс трещинообразования в нагружаемых образцах является персистентным (поддерживает б будущем тенденцию, паО^одяемую в прошлом), то есть обладает «памятью о прошлом».

О ГЛ'аЬС Ч рассмагриьаеюя СаиСОО ОЦСПКИ V.¡¡1 СТ^! 1 ирНЫХ ¿юрод к динамическому разрушению по импульсному электромагнитному излучению в световом и радио- диапазонах.

На основе установления, что время нарастания тс„ импульса световою излучения прямо пропорционально размеру образующейся трещины (рис.3), предложен способ определения скорости распространения трещины в образце методом регистрации электромагнитного излучения в световом диапазоне.

Определено, что интенсивность свечения при разрушении горных пород пропорциональна площади образующихся трещин (рис.4). Разработан способ определения степени удароопасности массива горных пород, основанный на регистрации электромагнитного излучения в световом диапазоне с единицы площади горной выработки.

Существуют породы, которые по кинетике выделения электромагнитной энергии не могут быть отнесены ни к хрупким, ни к пластичным породам, вследствие этого целесообразно ранжировать все породы в порядке убывания степени склонности пород к хрупкому динамическому разрушению, приняв за эталон породу, заведомо склонную к горным уцарам. При этом энергию электромагнитного излучения следует относить к единице поверхности образовавшейся микро- или макротрещины.

Способ оценки склонности горных пород к динамическому разрушению, включающий деформацию исследуемого и эталонного образцов до их разрушения, осуществляется в лабораторных условиях на основе исследования кинетики выделения импульсного электромагнитного излучения в радио- и световом диапазонах.

В процессе нагружения:

1. регистрируют амплитуду радио- и световых импульсов, их длительность и число для исследуемого и эталонного образцов; ,

2. определяют полную энергию, регистрируемых радио- и световых импульсов, для исследуемого и эталонного образцов;

3. вычисляют площадь поверхностей образующихся микротрещин для исследуемого и эталонного образцов;

4. определяют удельную энергию радио- и световых импульсов для исследуемого и эталонного образцов;

5. оценивают склонность исследуемой породы к динамическому разрушению по соотношению между удельными энергиями исследуемого и эталонного материалов (при отношении более чем 100 (рис.6) считшот породу склонной к динамическому разрушению).

В качестве эталонного пластического материала использован мраморизо-ванный доломит. Соотнося значения удельных энергий светового излучения ис-

следуемого и эталонного образцов, находят их отношение (коэффициенты к и q), -являющееся, ииказшакм оценки склонности горной породы к дшш«шч€сшму разрушению

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано новое решение актуальной научной задачи по обоснованию способа оценки потенциальной удароопасности горных пород различного минерального состава на основе одновременной регистрации импульсного электромагнитного излучения в радио- и световом диапазонах.

Основные научные результата и выводы, полученные при выполнении исследований, заключаются в следующем:

1. Между числом световых и радио- импульсов в нагруженных горных породах имеет место линейная зависимость с коэффициентом детерминации R2, лежащим в интервале 0,946 - 0,993. При этом коэффициент пропорциональности между числом радио- и световых импульсов зависит от состава пород и лежит в интервале 0,152 - 0,825. Это указывает на то, что кинетика импульсов как радио-, так и световой эмиссий является отражением процесса накопления элементарных повреждений в нагружаемом образце.

2. Свечение существует; пока развивается трещина, именно этим объясняется неидентичносгь форм импульсов световых вспышек (регистрируемых при временном разрешении 20 не), их различная длительность и, в частности, появлением импульсов типа трапецеидальных. При регистрации интегрального свечения (временное разрешение 10 мке) фиксируется один, редко два импульса, что определено тем, что интегрирующий импульс механосвечения обусловлен одной трещиной. Время распространения трещины раскола меняется в пределах от 2 до 100 мкс. Установлено, что время нарастания импульса светового излучения прямо пропорционально размеру образующейся трещины. Предложен способ определения скорости распространения трещины в образце методом регистрации импульсного электромагнитного излучения в световом диапазоне (A.c. 1714432).

3. Размеры образующихся трещин всегда больше, чем минимальный размер зерен породообразующего минерала, т.е. большинство микротрещин образуется в результате переориентации одного или нескольких зерен (поворот на некоторый угол, растаскивание, скольжение зерен, их передвижение и т.д.).

4. Экспериментально установлено, что для всех исследованных горных пород между стандартным отклонением числа импульсов и средним значением числа импульсов случайных процессов импульсной эмиссии имеет место линейная зависимость. При этом значения коэффициентов детерминации этих зависимостей лежат в интервале от 0,843 до 0,976. Поскольку для Марковских случайных процессов должна наблюдаться линейная зависимость дисперсии от среднего значения импульсов, полученный результат говорю: о том, что процессы световой и радио-

эмиссий, а следовательно, и процесс накопления элементарных повреждений нельзя считать Марковскими процессами.

5. Экспериментально установлено, что для всех исследованных торных пород между логарифмом нормированного размаха и средним значением числа радио- и световых импульсов имеет место линейная зависимость. При этом значения показателя Херсга лежат в интервале от 0,983 до 1,316, а коэффициенты детерминации этих зависимостей - в интервале от 0,891 до 0,997. Поскольку значение показателя Херсга Н > 0,5, то процесс трещинообразования в нагружаемых образцах является персистентным (поддерживает в будущем тенденцию, наблюдаемую в прошлом), то есть обладает «памятью о прошлом».

6. Найдены линейные корреляционные зависимости энергии интегрального свечения от площади трещины раскола. Величина механосвечения, пропорциональная площади трещины, различна для разных пород. Способность горной породы накапливать энергию пропорциональна величине механосвечения. Максимальная часть выделяющейся световой энергии приходится на момент разрушения горной породы. Разработан способ определения степени удароопасности массива горных пород, основанный на регистрации электромагнитного излучения в световом диапазоне с единицы площади выработки (A.c. 1703815).

7. Разработан способ оценки склонности горных пород к динамическому разрушению по импульсному электромагнитному излучению в световом и радиодиапазонах, включающий исследование кинетики выделения импульсного , электромагнитного излучения в радио- и световом диапазонах. В качестве показателя склонности исследуемой породы к динамическому разрушению предлагается определение соотношения между удельными энергиями исследуемого и эталонного материалов (при отношении более чем 100 считают породу склонной к динамическому разрушению).

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Иванов В.В., Колпакова Л. А., Малыши А А Физика разрушения горных пород на основе изучения их электромагнитом эмиссии // Научно-технические проблемы развитая шахт: Сб. науч. тр. / Кузбасс, политехи, ин-т, - Кемерово, 1989.-С.145-156.

2. Егоров П.В., Иванов В.В., Колпакова Л. А, Малыпин А А. Кинетика распространения трещин скола по результатам совместной регистрации радио- и световой эмиссий в процессе разрушения горных пород// Тез. докл. V Всесоюзного семинара по горной геофизике. -Телави, 1989.-С.156-158.

3. Иванов В.В., Колпакова Л.А., Малыпин А.А, Рябов A.A. Прогноз удароопасности рудных месторождений Восточного Саяна // Совершенствование подземной разработки месторождений: Сб. науч. тр. / Кузбасс, политехи, ин-т. - Кемерово, 1990.-С. 136-144.

4. Малыпин АА. Изучение механизма струкгурных изменений образцов горных пород по данным электромагаиггаой эмиссии // Тез. докл. областной туч. - пракгач. конф., 3 ч. - Кемерово, 1990.-С.60.

5. Егоров П.В., Иванов В.В., Колпакова JI.A, Малыпин АА. Термодинамика бысг-

рых трещин с учетом электростатического взаимодействия их берегов в горных породах диэлектриках ¡1 Деформирование и разрушение мшершшоя с дефектами и динамические яв ления в горных породах и выработках: Тез. докл. VII Всесоюзной научной шкоды. - Симфе

_ 1 л/ч л ГК г е

j лч IV VI ГС, 177U. . ,

6. riponicß удароопасносги рудных месторождений Восточных Саян / Егоров П.В. Иванов В.В., Малыпин A.A. и др. // Проблемы разработки полезных ископаемых в условия; высокогорья: Тез. докл. II Всесоюзного семинара -Фрунзе, 1990. -C.130-131.

7. Егоров П.В., Иванов В.В., Калпакова ДА, Малыпин А А. Определение некоторые механических характеристик горных пород при их разрушении по параметрам импульсноп высокочастотного электромагнитного излучения // Исследование, прогноз и предотвраще ние горных ударов: Материалы IX Всесоюзной конференции по механике горных пород. Бишкек, 1991.-C.196-202.

8. Иванов В.В., Колпакова JI.A., Малыпин А А. Энергетический анализ эффективно! поверхностной энергии разрушения горных пород с учетом кинетики накопления микро трещин // Тез. докл. X Всесоюзной конференции "Физические процессы горного произвол ива", М., 1991.-C.124-125.

9. Егоров П.В., Иванов В.В., Малыпин АА, Колпакова Л.А. Оценка влияния мине ралошческого состава и структуры горных пород на механизм хрупкого их разрушения / Научно-технические проблемы подземной разработки месторождений: Сб. науч. тр. / Куз басс. политехи, ин-т. - Кемерово, 1991. - С.4-8.

10. А. с. № 1703815. СССР, МКИ Е 21 С 39/ОО.Способ определения степени ударо опасности массива горных пород / Денисов A.C., Малыпин А А, Иванов В.В., Егоров П.В. Кузбасс, политехи, ин-т, №4636068/03, Заявлено 12.01.89, Опубл. 07.01.92. Бюл.№ 1.

И. А с. № 1714432. СССР, МКИ Е 21 С 39/00.Способ определения скорости уско ренного распространения трещины в образце / Егоров П.В., Иванов В.В., Колпакова ДА Малыпин АА., Денисов А. С. -Кузбасс, политехи, ин-т, № 4796796/03, Заявлено 19.12.90 Опубл.23.02.92. Бюл.№7.

12. Егоров П.В., Иванов В.В., Черникова Т.М., Малыпин АА. Энергетические харак теристаки разрушения горных пород и композитных материалов // Геомеханические основь подземной разработки полезных ископаемых: Сб. научн. тр. / Кузбасс, гос. техн. ун-т. - Ке мерово, 1993.-С.4-10.

13. Алексеев Д.В., Егоров П.В., Иванов В.В., Малыпин АА, Пимонов А.Г. Херстов екая статистика временной зависимости электромагнитной эмиссии при нагружении горньг пород// Физико-техн. пробл. разработки полез, ископаемых, 1993. - №5. - С. 4549.

14. Определение кинетических констант прочности и критического размера разруше ния композиционных материалов на основе регистрации импульсного электромапштногч излучения при их разрушении / Егоров П.В., Иванов В.В., Малыпин А А и др. // Прикл. ме ханика и техн. физика. -1994. - Т.35. - № 4.С. 3540.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЙ ОСНОВЫ ВЗАИМОСВЯЗИ ИМПУЛЬСНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В РАДИО- И СВЕТОВОМ ДИАПАЗОНАХ С КИНЕТИКОЙ НАКОПЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ В ГОРНЫХ ПОРОДАХ.

1.1. Исследование накопления повреждений в материалах

1.2. Особенности исследования накопления повреждений в горных породах по импульсному электромагнитному излучению

1.3. Обзор существующих способов оценки напряженного состояния

1 массива

1.4. Выводы. Цель и задачи исследования

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В РАДИО- И СВЕТОВОМ ДИАПАЗОНАХ ПРИ РАЗРУШЕНИИ ГОРНЫХ ПОРОД.

2.1. Объекты исследования и их основные характеристики

2.2. Методика регистрации электромагнитных импульсов в световом и радио - диапазонах

2.3. Особенности методики эксперимента при одновременной регистрации излучения в световом и радио- диапазонах

2.4. Методика обработки регистрируемых характеристик импульсного электромагнитного излучения в световом и радио- диапазонах

2.5. Выводы

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ПО ИМПУЛЬСНОМУ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМУ ИЗЛУЧЕНИЮ В СВЕТОВОМ И РАДИО- ДИАПАЗОНАХ.

3.1. Исследование параметров распространения трещин по характеристикам электромагнитного излучения в световом и радиодиапазонах

3.1.1. Изучение зависимости числа радио- и световых импульсов от механических характеристик горных пород.

3.1.2. Кинетические кривые накопления световых и радио- импульсов.

3.1.3. Взаимосвязь генерации импульсов в радио- и световом диапазонах.

3.1.4. Зависимость выделения импульсов в радио- и световом диапазонах от минерального состава горных пород.

3.1.5 Зависимость длительности импульсов в радио- и световом диапазонах от размеров зёрен минфалов горных пород.

3.2. Статистические свойства светового и радио-импульсного излучения при разрушении горных пород

3.2.1. Исследование кинетики накопления элементарных повреждений по статистике импульсов электромагнитного излучения.

3.2.2. Метод нормированного размаха Херста.

3.3. Исследование энергетических характеристик разрушения по параметрам электромагнитного излучения

3.4 Выводы

ГЛАВА 4. СПОСОБ ОЦЕНКИ УДАРООПАСНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД ПО ИМПУЛЬСНОМУ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМУ ИЗЛУЧЕНИЮ В СВЕТОВОМ И РАДИО- ДИАПАЗОНАХ.

4.1. Способ определения скорости распространения трещины в образце методом регистрации электромагнитного излучения в световом диапазоне

4.2. Способ оценки склонности горных пород к динамическому разрушению по импульсному электромагнитному излучению в световом и радио- диапазонах

4.3. Способ определения степени удароопасности массива горных пород, основанный на регистрации электромагнитного излучения в световом диапазоне

Интенсификация подземной добычи полезных ископаемых неразрывно связана с освоением и разработкой месторождений на больших глубинах в сложных горно-геологических условиях. Безопасность добычных работ в значительной мере зависит от состояния подземных выработок, правильного выбора способов и средств управления горным давлением. При этом все возрастающее значение приобретают методы непрерывного контроля состояния массива горных пород.

Для оценки напряженного состояния массива горных пород существует ряд методов, которые условно можно разделить на механические, основанные на измерении деформации горных пород, и физические, в основу которых положены зависимости физических свойств горных пород в массиве или параметров физических полей от уровня и характера напряжений массива горных пород. Наиболее перспективным, с точки зрения построения систем непрерывного контроля состояния горного массива считается метод, основанный на регистрации электромагнитного излучения. На ряде шахт и рудников получил развитие метод, основанный на исследовании импульсного электромагнитного излучения в радио- и световом диапазонах.

Сложности разработки конкретных методик контроля и прогноза состояния горного массива обусловлены тем, что образующие массив горные породы представляют сложные гетерогенные системы, электрофизические свойства которых значительно зависят от таких факторов, как минеральный состав, структура и текстура, химический состав. Поэтому дальнейшие экспериментальные исследования кинетики разрушения горных пород на основе регистрации импульсного электромагнитного излучения для обоснования параметров метода контроля удароопасности для различных месторождений в настоящее время являются актуальной задачей.

Исследования выполнялись в рамках региональной НТ программы «Кузбасс» на 1993-2000 гг., тема «Разработка новых методов контроля и прогноза ресурса долговечности горных пород и полимерных композитов на основе статистических закономерностей импульсного электромагнитного излучения, возникающего при механическом нагружении».

Целью настоящей работы является экспериментальное исследование кинетики накопления элементарных повреждений при разрушении горных пород для обоснования способа оценки склонности горных пород к динамическому разрушению на основе регистрации импульсного электромагнитного излучения в радио- и световом диапазонах.

Идея работы заключается в использовании взаимосвязей амплитудно-частотных характеристик импульсного электромагнитного излучения в радио-и световом диапазонах с типом горных пород для разработки способа оценки потенциальной удароопасности горных пород.

Методы исследований. В процессе работы использован комплекс методов, включающий экспериментальное измерение параметров импульсного электромагнитного излучения в радио- и световом диапазонах по двухканаль-ной схеме в режиме механического нагружения образцов, физико-химический анализ структуры пород и статистический корреляционный анализ полученного массива данных.

Научные положения, защищаемые в диссертации:

1. Установлены линейные корреляционные зависимости между числом радио- и световых импульсов в нагруженных горных породах с коэффициентом пропорциональности, изменяющимся в интервале 0,152 - 0,825. Это указывает на то, что кинетика импульсов как электромагнитной, так и световой эмиссий является отражением процесса накопления элементарных повреждений в нагружаемом образце.

2. Процессы радио- и световой эмиссий при нагружении горных пород нельзя описать Марковскими случайными процессами. Это экспериментально обосновано путем исследования взаимосвязи между кинетикой выделения радио* и световых импульсов на разных стадиях нагружения и исследования статистики нормированного размаха Херста.

3. Величина регистрируемой электромагнитной энергии линейно зависит от площади трещины раскола. Средний размер микротрещин близок к среднему размеру зёрен минерала. Поверхностная энергия излучения линейно связана с энергией дробления.

4. Степень склонности образца исследуемой породы к динамическому разрушению целесообразно оценивать по отношению между поверхностными энергиями исследуемого и эталонного материалов; скорость распространения трещин - по соотношению скорости светового потока к его максимальному значению, а расположение участков удароопасного массива с максимальной концентрацией механических напряжений - по максимальным значениям фотоэмиссии.

Научная новизна полученных результатов заключается:

• в установлении линейной зависимости времени нарастания импульса светового излучения с размером движущейся трещины;

• в установлении корреляционных зависимостей между энергией интегрального свечения и площадью трещины раскола горной породы;

• в том, что число световых импульсов при разрушении горных пород прямо пропорционально числу радиоимпульсов, а коэффициент пропорциональности для различных групп меняется в интервале от 0,152 до 0,825;

• для всех исследованных горных пород между стандартным отклонением числа импульсов и средним их значением при случайных процессах импульсной эмиссии имеет место линейная зависимость. При этом значения коэффициентов детерминации этих зависимостей лежат в интервале от 0,843 до 0,976.

Личный вклад автора состоит:

• в экспериментальном установлении прямо пропорциональной зависимости числа световых импульсов при разрушении горных пород от числа радиоимпульсов;

• в экспериментальном обосновании, что процессы световой и радиоэмиссий при нагружении горных пород нельзя описать Марковскими случайными процессами;

• в экспериментальном установлении корреляционных зависимостей между энергией интегрального свечения и площадью трещины раскола горной породы;

• в разработке способа оценки склонности горных пород к динамическому разрушению на основе регистрации импульсного электромагнитного излучения в радио- и световом диапазонах.

Достоверность и обоснованность научных положений достигается:

• необходимой точностью измерений параметров импульсного электромагнитного излучения, деформационных и прочностных параметров, размеров и содержания зерен минералов в горных породах (ошибка не более 12%);

• достаточным объемом экспериментальных наблюдений, используемых при статистическом анализе данных (испытанно 12 различных групп по 50-80 образцов в каждой);

• использованием апробированных статистических методов при обработке экспериментальных данных.

Научная ценность работы заключается:

• в экспериментально установленной, линейной зависимости числа световых импульсов при разрушении горных пород от числа радиоимпульсов;

• в обосновании, что процессы световой и радио- эмиссий при нагружении горных пород нельзя описать Марковскими случайными процессами; Практическое значение работы:

• Результаты выполненных исследований позволяют определять степень потенциальной удароопасности массива горных пород по результатам регистрации импульсного светового излучения. "Способ определения степени удароопасности массива горных пород" (А. с. № 1703815) используется на Таштагольском месторождении.

• Разработка способа оценки склонности горных пород к динамическому разрушению на основе регистрации импульсного электромагнитного излучения в радио- и световом диапазонах. Результаты работы были использованы при составлении "Временных указаний по безопасному ведению горных работ на Константиновском месторождении, угрожаемом по горным ударам".

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались на: IX Всесоюзной конференции по механике горных пород (Фрунзе, 1989 г.); Всесоюзном семинаре по горной геофизике (Телави, 1989 г.); VII Всесоюзной школе-семинаре по деформированию и разрушению материалов с дефектами и динамическим явлениям в горных породах и выработках (Симферополь, 1990 г.); V Всесоюзной конференции по физическим процессам горного производства (Москва, 1991 г.); Международной научно-технической конференции "Композит" (Барнаул, 1995, 1997 гг.); докладывались на научных семинарах КузГТУ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ и получено два авторских свидетельства на изобретения.

3.4 Выводы

1. Все исследованные горные породы можно разделить на две группы . Для первой группы образцов характерно выделение импульсов уже при малых нагрузках и идет практически в течение всего нагружения, увеличиваясь при расколе. Во второй группе образцов горных пород заметное выделение импульсов начинается при достижении 0,7-0,8 ср предельного значения нагрузок, но затем резко возрастает.

2. Между числом световых и радио- импульсов в нагруженных горных породах имеет место линейная зависимость с коэффициентом детерминации И2 лежащим в интервале 0,946 — 0,993. При этом коэффициент пропорциональности между числом радио- и световых импульсов зависит от состава пород и лежит в интервале 0,152 - 0,825. Это указывает на то, что кинетика импульсов как электромагнитной, так и световой эмиссии является отражением процесса накопления элементарных повреждений в нагружаемом образце.

3. Установлено, что время нарастания импульса светового излучения в первом режиме (интегральном) прямо пропорционально размеру образующейся трещины.

4. Свечение существует, пока развивается трещина, именно этим объясняется не идентичность форм импульсов световых вспышек (регистрируемых во втором режиме), их различная длительность и, в частности, появление импульсов типа трапецеидальных. Плоская вершина этих импульсов указывает на постоянную интенсивность свечения, что связано с развитием трещины и появление новых участков поверхностей. Хотя свечение связано с движением трещины, возникает оно не на всем ее протяжении, а в немногих особых участках.

5. Размеры образующихся трещин всегда больше, чем минимальный размер зерен породообразующего минерала. Причем, это справедливо для всех исследованных образцов горных пород. Критический размер разрушения (предложенный Е.И. Шемякиным) порядка среднего размера зерна минерала.

6. Для всех исследованных горных пород между стандартным отклонением числа импульсов и средним значением числа импульсов случайных процессов импульсной эмиссии имеет место линейная зависимость. При этом значения коэффициентов детерминации этих зависимостей лежат в интервале Я2= 0,843-0,976. Поскольку для Марковских случайных процессов должна наблюдаться линейная зависимость дисперсии от среднего значения импульсов, полученный результат говорит о том, что процессы световой и электромагнитной импульсной эмиссии, а, следовательно, и процесс накопления элементарных повреждений, нельзя считать Марковскими процессами.

7. Для всех исследованных горных пород между логарифмом нормированного размаха и средним значением числа радио- и световых импульсов имеет место линейная зависимость. При этом значения показателя Херста лежат в интервале Н = 0,983-1,316 , а коэффициенты детерминации этих зависимостей

•у лежат в интервале Я= 0,891-0,997. Поскольку значение показателя Херста Н>0,5 , то процесс трещинообразования в нагружаемых образцах является двухстадийным персистентным процессом, то есть обладает «памятью о прошлом».

8. Найдены корреляционные зависимости энергии интегрального свечения от площади трещины раскола. Величина механосвечения, пропорциональная площади трещины, различна для разных пород. Способность горной породы накапливать энергию, пропорциональна величине механосвечения. Максимальная часть выделяющейся световой энергии приходится на момент разрушения горной породы.

9. Найдена корреляционная линейная зависимость между эффективной поверхностной энергией, определенной методом падающего груза и рассчил танной по радио- (ур = 0,923у, Я = 0,968) и световому импульсному излучению (Ус =0,956у, Я2= 0,962).

10. Установлено, что энергия радио- и светового излучения, выделяющаяся при нагружении горных пород разного минерального состава позволяет оценивать склонность горных пород к хрупкому разрушению.

ГЛАВА 4. СПОСОБ ОЦЕНКИ УДАРООПАСНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД ПО ИМПУЛЬСНОМУ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМУ ИЗЛУЧЕНИЮ В СВЕТОВОМ И РАДИО- ДИАПАЗОНАХ

4.1. Способ определения скорости распространения трещины в образце методом регистрации электромагнитного излучения в световом диапазоне

Установлено, что время нарастания тсн импульса светового излучения прямо пропорционально размеру образующейся трещины (рис.3.25), на основе чего предложен способ определения скорости распространения трещины в образце методом регистрации электромагнитного излучения в световом диапазоне [93].

Предлагаемый способ относится к горному делу и может быть использован для определения скорости ускоренного распространения трещины в образце. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет уменьшения помех и искажения формы импульса.

Положительный эффект данного способа заключается в возможности получения достоверной информации о динамики процесса трещинообразования в массивах горных пород, которая необходима для разработки эффективных методов прогноза динамических явлений.

Согласно способу, включающему нагружение образца с образованием в нем трещины, определение параметров импульса ЭМИ, сопровождающего распространение трещины, и максимального размера трещины, по которым определяют скорость распространения трещины, в качестве параметров электромагнитного излучения определяют максимальное значение и производную по времени потока излучения оптического диапазона.

Существенные отличия предлагаемого способа состоят в регистрации производной по времени от светового потока определением максимального значения светового потока в процессе быстрого распространения трещины в горных породах любого минерального состава.

Способ осуществляется следующим образом. Исследуемый образец горной породы медленно нагружают до начала развития магистральной трещины из фиксированных на гранях образца надрезов. С помощь фотоэлектронного умножителя, окно которого помещено вместе с образцом в камеру, не пропускающую свет, и регистрирующих устройств запоминающие осциллографы принимают импульс электромагнитного излучения в оптическом диапазоне частот. Принятый сигнал дифференцируется и регистрируется в реальном масштабе времени осциллографом.

На кривых, записываемых в процессе раскола образцов горных пород (рис. 2.3), участок шириной тсн характеризует процесс движения трещины вплоть до ее остановки, а другой участок - период послесвечения. По полученным осциллограммам измеряют максимальное значение светового потока Фтах, значение производной Ф в интересующий момент времени, кроме того, измеряют максимальный линейный размер трещины в образце после ее остановки.

Скорость развития трещины на участке ее ускорения определяют по формуле:

Н Ф

4.1) где Vc - скорость развития трещины в момент времени t, м/с; Н - максимальный линейный размер после ее остановки, м; Ф- значение производной светового потока в момент времени, лм/с; Фтах - максимальное значение светового потока, лм.

В табл. 4.1 и на рис(4.1,4.2) представлены значения скорости распространения трещины Vc , определяемые этим способом (относительная погрешность 11%, вариация 8%) в сопоставлении с Vp (по радио-) и VT по формуле Мотта, Берри, Робертса и Уэллса (2.24-2.24а).

Как видно из табл. 4.1 рассчитанные и экспериментальные значения скорости распространения трещин совпадают в пределах одного порядка, причем предпочтение должно быть отдано экспериментальным данным вследствие того, что модель Мотта, Берри, Робертса и Уэллса не учитывает исходную дефектность образцов, а также потерь тепла в процессе разрушения пород. Разброс значений экспериментального определения (относительная погрешность 10%) - для каждой группы пород, обусловлен различным минеральным составом и размером зерен минералов.

2,5 радио- □свет

Рис.4. 1. Гистограмма скоростей распространения трещин, определенных по радио- и световому излучению

Различие в данных по свету и радио- излучению обусловлено, по-видимому, тем, что форма импульса светового излучения зависит от числа центров свечения, которое в свою очередь зависит от кинетики их образования и гибели (люминесценция). В тоже время между скоростями распространения трещин, определённой по световому и радио- излучению, установлена линейная корреляционная зависимость связь у = 1,008л:, Я1 =0,926, что свидетельствует о единой природе явления, вызывающего радио- и свето

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано новое решение актуальной научной задачи по обоснованию способа оценки потенциальной удароопасности горных пород, различного минерального состава, на основе одновременной регистрации импульсного электромагнитного излучения в радио- и световом диапазонах.

Основные научные результаты и выводы, полученные при выполнении исследований, заключаются в следующем:

1. Между числом световых и радио- импульсов в нагруженных горных породах имеет место линейная зависимость с коэффициентом детерминации Я2 лежащим в интервале 0,946 - 0,993. При этом коэффициент пропорциональности между числом радио- и световых импульсов зависит от состава пород и лежит в интервале 0,152 - 0,825. Это указывает на то, что кинетика импульсов как электромагнитной, так и световой эмиссии является отражением процесса накопления элементарных повреждений в нагружаемом образце.

2. Свечение существует, пока развивается трещина, именно этим объясняется не идентичность форм импульсов световых вспышек (регистрируемых при временном разрешении 20 не), их различная длительность и, в частности, появление импульсов типа трапецеидальных. Плоская вершина этих импульсов указывает на постоянную интенсивность свечения, что связано с развитием трещины и появление новых участков поверхностей. Хотя свечение связано с движением трещины, возникает оно не на всем ее протяжении, а в немногих особых участках. При регистрации интегрального свечения (временное разрешение 10 мке) регистрируется один, редко два импульса, что определено тем, что интегрирующий импульс механосвечение обусловлен одной трещиной. Время распространения трещины раскола меняется в пределах от 2 до 100 мкс. Установлено, что время нарастания импульса светового излучения прямо пропорционально размеру образующейся трещины. Предложен способ определения скорости распространения трещины в образце методом регистрации импульсного электромагнитного излучения в световом диапазоне (А.с. 1714432).

3. Размеры образующихся трещин всегда больше, чем минимальный размер зерен породообразующего минерала. Причем, это справедливо для всех исследованных образцов горных пород, то есть первоначально большинство микротрещин образуется в результате переориентации одного или нескольких зерен (поворот на некоторый угол, растаскивание, скольжение зерен, их передвижение и т.д.).

4. Экспериментально установлено, что для всех исследованных горных пород между стандартным отклонением числа импульсов и средним значением числа импульсов случайных процессов импульсной эмиссии имеет место линейная зависимость. При этом значения коэффициентов детерминации этих зависимостей лежат в интервале от 0,843 до 0,976. Поскольку для Марковских случайных процессов должна наблюдаться линейная зависимость дисперсии от среднего значения импульсов, полученный результат говорит о том, что процессы световой и электромагнитной импульсной эмиссии, а, следовательно, и процесс накопления элементарных повреждений, нельзя считать Марковскими процессами.

5. Экспериментально установлено, что для всех исследованных горных пород между логарифмом нормированного размаха и средним значением числа радио- и световых импульсов имеет место линейная зависимость. При этом значения показателя Херста лежат в интервале от 0,983 до 1,316 , а коэффициенты детерминации этих зависимостей лежат в интервале от 0,891 до 0,997. Поскольку значение показателя Херста Н>0,5 , то процесс трещинообразования в нагружаемых образцах является персистентным процессом (поддерживает в будущем тенденцию, наблюдаемую в прошлом), то есть обладает «памятью о прошлом».

6. Найдены корреляционные зависимости энергии интегрального свечения от площади трещины раскола. Величина механосвечения, пропорциональная площади трещины, различна для разных пород. Способность горной породы накапливать энергию, пропорциональна величине механосвечения. Максимальная часть выделяющейся световой энергии приходится на момент разрушения горной породы. Разработан способ определения степени удароопасности массива горных пород, основанный на регистрации электромагнитного излучения в световом диапазоне с единицы площади выработки (A.c. 1703815).

7. Разработан способ оценки склонности горных пород к динамическому разрушению по импульсному электромагнитному излучению в световом и радио- диапазонах, включающий исследование кинетики выделения импульсного электромагнитного излучения в радио- и световом диапазонах. В качестве показателя склонности исследуемой породы к динамическому разрушению предлагается определение соотношения между удельными энергиями исследуемого и эталонного материалов (при отношении более чем 100 считают породу склонной к динамическому разрушению).

1. Эмиссия быстрых электронов при разрушении ионных кристаллов / Кротова H.A., Линке Э., Хрусталев Ю.А. и др. // Докл. АН СССР.-1973.-Т.208.-№ 1.-С.138-141.

2. Корнфельд М.И. Электризация ионного кристалла при расщеплении // ФТТ.- 1974.-Т. 16.-№ 2.-С.3385-3387.

3. Дистлер Г.И., Саровский Э.Г. Электрический рельеф поверхности ще-лочно-галоидных кристаллов // ФТТ.-1969.-Т.2.-№ 2.-С.547-550.

4. Крутикова В.П., Смирнов В.Н. Спектры триболюминесценции щелоч-но-галоидных кристаллов //ЖПС. 1979. - Т.ЗО. - № 5. - С.846-849.

5. Мансуров В.А. Прогнозирование разрушения горных пород. Фрунзе: Илим, 1990. - 240 с.

6. Корнфельд М.И. Электризация ионного кристалла при пластической деформации и расщеплении // УФН.-1975.-Т.116.-№ 2,- С.327-339.

7. Карасев В.В., Кротова H.A., Дерягин Б.В. Исследование газового разряда при отрыве пленки высокополимера от твердой подкладки // Докл. АН СССР. 1963. - Т.89. - № 1. - С. 109-112.

8. Дерягин Б.В., Кротова H.A., Хрусталев Ю.А. Электрические свойства ювенильных поверхностей // Активная поверхность твердых тел: Сб. научн. работ / Отдел общей физики и астрономии АН СССР, ВИНИТИ.-М., 1976.-С.6-15.

9. Клюев В.А., Топоров Ю.П. К вопросу о механизме механоэмиссии // Тез. докл. VIII Всесоюзный симпозиум по механоэмиссии и механохимии твердых тел. Ч. I. Таллин, 1981. - С.12-13.

10. Мартышев Ю.Н. Исследование свечения и электризации при деформировании // Кристаллография. 1965. - Т.10. - № 2. - С.224-230.

11. Волович В.И., Фролов М.Ф., Чернышов В.Н., Анисимова В.И. // Тез. докл. VIII Всесоюзный симпозиум по механоэмиссии и механохимии твердых тел: 4.1,.- Таллин, 1981.-С.17.

12. Хатиашвили Н.Г. Об электромагнитном эффекте при трещинообразовании в щелочно-галоидных кристаллах и горных породах // Изв. АН СССР, Физика Земли.- 1984.- № 9. С.13-19.

13. Стрелецкий А.Н., Бутягин П.Ю. Природа люминесценции, сопровождающей деформирование, разрушение и трение полимеров. //Высокомол. Соед1973. Т.А15. - № 3. - С.654-660.

14. Молоцкий М.И. Ионно-электронный механизм механоэмиссии // ФТТ.-1977. Т.19,- № 2. - С.642-647.

15. Беляев Л.М., Мартышев Ю.Н. О свечении при царапании кристаллов фтористого лития // Кристаллография. 1964. - Т.9. - № 1. - С.117-119.

16. Герасимов Ю.М., Говорков В.Г., Дистлер Г.И. Визуализация микропробоев на поверхности сколов закаленных кристаллов // ФТТ. 1968. - Т.10. -№ 10. - С.3115-3117.

17. Явление возникновения объемного заряда в горных породах при их механическом нагружении / Егоров П.В., Васильев О.Б., Корнейчиков В.П. и др. // Физико-техн. пробл. разработки полез, ископаемых 1978. - № 5. -С.101-103.

18. Корнфельд М.И. Электрические заряды на поверхности щелочно-галоидного кристалла // ФТТ. 1971. - Т.13. - № 2. - С.474-479.

19. Электризация полевых шпатов при деформировании и разрушении / Шевцов Г.И., Мигунов Н.И., Соболев Г.А., Козлов Э.В. // Докл. АН СССР. 1975. -Т.224. - № 2. - С.313-315.

20. Нестационарное электрическое поле быстрой трещины скола в монокристаллах / Головин Ю.И., Дьячек Т.П., Орлов В.И., Тялин Ю.И. // ФТТ. -1985. Т.27. - № 4. - С.1110-1115.

21. Егоров П.В., Иванов В.В., Колпакова Л.А. О некоторых закономерностях импульсного электромагнитного излучения щелочно-галоидных кристаллов и горных пород // Физико-техн. пробл. разработки полез, ископаемых. -1988 . 1. С.67-70.

22. Воробьев A.A. Механоэлектрические явления преобразования энергии при пластической деформации твердых тел. Томск: ТПИ, 1977. - 92 с.

23. Наблюдение излучения горных пород / Воробьев A.A., Дмитриевский

24. B.C., Завадская Е.К. и др. // Вопросы геологии Сибири: Сб. науч. тр / ТТУ.-Томск, 1971. С.233-234,

25. Закономерности генерирования электромагнитного сигнала твердыми телами при механическом воздействии / Малышков Ю.П., Гордеев В.Ф., Дмитриев В.П. и др. // ЖТФ. 1984. - Т.54. - №2. - С.336-341.

26. Воробьев A.A., Ширяев В.Ф., Защинский A.A., Евсеев В.Д. Проблемы нефти и газа Тюмени: науч. техн. сб. Вып.24. - Тюмень, 1974. - С.77-80.

27. Гохберг М.Б., Гуфельд И.Л., Добровольский И.П. Об источниках электромагнитных предвестников землетрясений: Препринт № 10.-М., 1980. 21 с.

28. Импульсное электромагнитное излучение минералов и горных пород, подверженных механическим нагружениям /Гольд P.M., Марков Г.П., Могила П.Г., Самохвалов М.А. // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1975. - № 7,1. C.109-111.

29. Егоров П.В., Корнейчиков В.П., Горелкин А.Ф. Метод бесконтактного прогноза динамических форм проявления горного давления // Шахтная геофизика и геология: Сб. науч. тр. / ВНИМИ.-Ленинград,1978.- №10.-С.35-39.

30. Перельман М.Е., Хатиашвили Н.Р. О радиоизлучении при хрупком разрушении диэлектриков // Докл АН СССР. 1981 .- Т.256. - №4. -С.824-826.

31. Воробьев A.A. О возможности электрических разрядов в недрах Земли // Геология и геофизика. 1970. - Ks 12. - С.12-14.

32. Корнфельд М.И. Избыточные электрические разряды в щелочно-галоидных кристаллах // ФТТ. 1968. - Т.10. - №8. - С.2422-2430.

33. Дерягин Б.В., Кротова Н.А., Смилга В.П. Адгезия твердых тел. М.: Наука, 1973. - 279с.

34. Мирошниченко И.И., Куксенко B.C. Излучение электромагнитных импульсов при зарождении трещин в твердых диэлектриках // ФТТ. 1980. -Т.22. -№5. - С.1531-1533.

35. Гершензон Н.И., Гохберг М.Б., Моргунов В.А. Об источниках электромагнитного излучения, предваряющего сейсмическое событие // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1987. - №2. - С. 15-19.

36. Хатиашвили Н.Р., Гогошидзе Д.А., Зилпимиани Д.О. Об эффекте электромагнитного излучения при разрушении твердых тел // Физические свойства горных пород при высоких давлениях и температурах при сейсмологии: Сб. науч. тр. / ТГУ. Ташкент, 1981. - С.78-79.

37. Хатиашвили Н.Р., Перельман М.Е. Генерация электромагнитного излучения при прохождении акустических волн через кристаллические диэлектрики и некоторые горные породы // Докл. АН СССР. 1982. - Т.263. - №4. -С.839-842.

38. Перельман М.Е., Хатиашвили Н.Р. Электромагнитное излучение при трещинообразовании и хрупком разрушении твердых тел // Сообщ. АН ГССР. -1980. Т.99. - №2. - С.357-360.

39. Скитович В.П., Лазаревич J1.M. Оценка напряженного состояния массива методом регистрации ЭМИ // Геофизические способы контроля напряжений и деформаций: сб. науч. тр. / ИГД. СО АН СССР. Новосибирск, 1985. -С.86-87.

40. Егоров П.В., Васильев О.Б., Скитович В.П. Изучение влияния физико-механических характеристик на импульсное электромагнитное излучение горных пород при их механическом нагружении // Труды ВНИМИ: Сб.113. Л.: ВНИМИ, 1979. - С.13-15.

41. Марков Г.А., Ипатов Ю.Д. Применение метода электромагнитной эмиссии для прогноза горных ударов в условиях апатитовых рудников // Инженерная геология. 1983. - №3. - С.54-57.

42. Воробьев A.A., Ширяев В.Ф., Защинский A.A., Евсеев В.Д. Проблемы нефти и газа Тюмени: науч. техн. сб. Вып. 24. - Тюмень, 1974. - С.77-80.

43. Хатиашвили Н.Г. Электромагнитное излучение ионных кристаллов, стимулированное акустической волной // Письма в ЖТФ. 1981. -Т.7. -№ 16.-С.1128-1132.

44. Алексеев Д.В. Баротоки в твёрдых телах с диффузионным механизмом проводимости // ФТТ. 1991. - Т.ЗЗ. - №10. - С. 2828-2834.

45. Алексеев Д.В. О зарядах на движущихся трещинах в неполярных диэлектриках // ФТТ. 1992. - Т.34. - №7. - С. 2031-2039.

46. Алексеев Д.В., Егоров П.В. Теория формы импульса электромагнитной эмиссии, генерируемой движущейся трещиной // Физико-техн. пробл. разработки полез, ископаемых , 1993, №6, С. 3-5.

47. Курленя М.В., Вострецов А.Г., Кулаков Г.И., Яковицкая Г.Е. Оценка длительности сигналов электромагнитного излучения при разрушении горных пород // Физико-техн. пробл. разработки полез, ископаемых. 1999. - №4.-С.61-65.

48. Иванов В.В., Егоров П.В., Колпакова Л.А., Пимонов А.Г. Динамика трещин и электромагнитное излучение нагруженных горных пород // Физико-техн. пробл. разработки полез, ископаемых. 1988. - №5. - С.20-27.

49. Безматерных В.А. Электромагнитные явления, сопровождающие разрушение твердых горных пород // Изв. вузов. Горный журнал. 1982. - №31. -С.62-67.

50. Булат А.Ф., Хохолев В.К. Геофизический контроль массива при отработке угольных пластов. Киев: Наукова думка, 1990. - 168 с.

51. Ренёв А.А., Егоров П.В., Сурков А.В. Горные удары при разработке крутопадающих урановых месторождений Кемерово: Кузбасс, гос. техн. ун-т, 1996.-351с.

52. Гохберг М.Б., Моргунов В.А., Герасимович В.А. Оперативные электромагнитные предвестники землятресений. М.: Наука, 1985. - 116 с.

53. Соболев С.А., Демин В.М. Механоэлектрические явления в Земле. -М.: Недра, 1980.-215 с.

54. О природе механоэлектрического излучения рудных тел / Демин М.М., Соболев Г.А., Лось В.Ф. и др. // Докл АН СССР.-1981.-Т.260.-№1.-С.З 06-309.

55. Петухов И.М., Егоров П.В., Винокур Б.Ш. Предотвращение горных ударов. М.: Недра, 1984. - 230 с.

56. Справочное пособие для служб прогноза и предотвращения горных ударов на шахтах и рудниках / П.В. Егоров, В.В. Иванов, В.В. Дырдин и др. ; Под ред. П.В. Егорова. -М.: Недра, 1995. 240 с.

57. Егоров П.В., Лоценюк Б.Г. Прогноз и особенности проявления горных ударов на рудных месторождениях // Горные удары, методы контроля ударо-опасности массивов горных пород: Материалы 4 Всесоюзной конф. по механике горных пород: Фрунзе, 1978. - С. 143-145.

58. Тарасов Б.Г., Дырдин В.В. Рудничная геоэлектрика. М.: Недра, 1977. -126с.

59. Тарасов Б.Г., Дырдин В.В., Иванов В.В. Геоэлектрический контроль состояния массивов. М. : Недра, 1983. - 216с.

60. Тарасов Б.Г., Дырдин В.В., Иванов В.В., Фокин А.Н. Физический контроль массивов горных пород. М.: Недра, 1994. - 240с.

61. Воробьев А.А. Равновесие и преобразования видов энергии в недрах. -Томск: ТГУ, 1980. 212с.

62. Егоров П.В., Корнейчиков В.П. Выявление в массиве зон повышенных напряжений по локальному электромагнитному излучению // Методология измерения напряжений в массиве горных пород: сб. науч. тр. / ИГД СО АН СССР. -Новосибирск, 1978. С.108.

63. Указания по бесконтактным геофизическим методам прогноза степени удароопасности участков угольных пластов и рудных залежей. JI.: ВНИМИ, 1981.-37с.

64. Гохберг М.Б., Гуфельд И.Л., Гершензон Н.И. Электромагнитные эффекты при разрушении земной коры // Изв. вузов. Физика Земли, 1985. №1. -С.51-57.

65. Гохберг М.Б., Гуфельд И.Л., Добровольский И.Л. Источники электромагнитных предвестников землетрясений // Докл АН СССР. 1980. - Т.250. -№2 - С.323-326.

66. Хатиашвили Н.Р., Гогошидзе Д.А., Зилпимиани А.О. Об электромагнитном излучении при подготовке землетрясений и горных ударов в шахтах Ткибули // Сообщ. АНГССР, 1983. Т.110. - №2. - С.305-308.

67. Мастов Ш.Р., Саломатин В.Н., Яворович Л.В. Выявление степени деформации оползня методом регистрации импульсов электромагнитного поля // Инженерная геология. 1983. - №2. - С.98-101.

68. Скакун А.П., Смирнов В.А. Контроль удароопасности угольных пластов и рудных залежей с помощью высокочастотных экспресс методов // Методика и техника шахтной геологии и геофизики: сб. науч. тр. / ВНИМИ. - Ленинград, 1982. - С.46-51.

69. Марков Г.А., Ипатов Ю.Д. применение метода электромагнитной эмиссии для прогноза горных ударов в условиях апатитовых рудников // Инженерная геология. 1983. - №3. С.54-57.

70. Импульсное электромагнитное поле, возникающее при деформациях грунтов в лабораторных условиях / Воробьев A.A., Защинский Л.А., Надежкин С.Г., Ширяев В.Ф. // Физико-техн. пробл. разработки полез, ископаемых. -1981.- №5. С. 119-120.

71. Воробьев A.A., Завадская Е.К., Сальников В.Н. Изменение электропроводности и радиоизлучения горных пород и минералов при физико-механических процессах в них // Докл. АН СССР. 1975. - Т.220. - №1. -С.82-85.

72. Саломатин В.Н., Васильев С.И., Мастов Ш.Р. Опыт регистрации ЕИ-ЭМПЗ при исследовании ялтинского гидротоннеля // Инженерная геология. -1983. -№5. С.103-109.

73. Гольд P.M., Мастов Ш.Р., Яворович Л.В. Изучение параметров электромагнитного сигнала и влияние на них масштабного фактора / X Юбилейный Всесоюзный симпозиум по механоэмиссии и механохимии твердых тел: сб. тез. докл. М.: 1986. - С.4.

74. Предвестники разрушения большого образца горной породы / Соболев Г.А., Семерчан A.A., Салов Б.Г. и др. // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1982. -№8. - С.29-43.

75. Гохберг М.Б., Гуфельд И.Л., Добровольский И. П. Электромагнитные предвестники в процессах подготовки землетрясений. Препринт №7. М., 1980.-6с.

76. Абдуллабеков К.Н., Гохберг М.Г., Мавлянов Г.А. и др.: Препринт № 8. М.: 1980. - 6с. Полевые наблюдения возмущений ЭМ поля Земли.

77. Садовский М.А., Соболев Г.А., Мигунов Н.И. Изменения естественного излучения радиоволн при сильном землетрясении в Карпатах. // Докл. АН

78. СССР, 1979. Т.244. - №2. - С.316-319.

79. Воробьев A.A. Накопление нарушений, повреждения структуры, разрушение минералов и горных пород. Томск: ТГУ, 1973. - 215с.

80. Зилпнмиани ДО., Гогошидзе Д.А., Хатиашвили Н.Г. Импульсный анализатор спектра//Сообщ. АН ГССР. 1983. - Т.109. - № 1. - С. 34-36

81. Хямяляйнен В.А., Простое С.М., Сыркин П.С. Геоэлектрический контроль разрушения и инъекционного упрочнения горных пород. М.: Недра, 1996.-288 с.

82. Турчанинов И.А., Панин В.И. Геофизические методы определения и контроля напряжений в массиве. Л.: Наука, 1976, - 160с.

83. Егоров П.В., Денисов A.C. Определение напряженно-деформированного состояния массивов вокруг выработок по параметрам электромагнитного излучения горных пород // Горн.журн. Изв.Вузов. 1988. - № 8. - С.10-14.

84. Шейнин В.И., Мотовилов Э.А., Морозов A.A., Фаворов A.B. Идентификация напряжений в горных породах по изменениям плотности потока инфракрасного излучения // Физико-техн. пробл. разработки полез, ископаемых. -1999. № 6. - С.48-53.

85. Егоров П.В., Минаев С.М., Денисов A.C. Исследование фотоэмиссии горных пород в натурных условиях // Напряженно-деформированное состояние массивов горных пород: Сб. науч. тр. / ИГД СО АН СССР. Новосибирск, 1988.- С.135-140.

86. Егоров П.В., Денисов A.C. Определение напряженно-деформированного состояния массивов вокруг выработок по параметрам электромагнитного излучения горных пород // Горн. журн. Изв.Вузов. 1988. - № 8.- С.10-14.

87. Колпакова Л.А. Оценка параметров и кинетика электромагнитного излучения горных пород при изменении их напряженного состояния: Дисс. канд. тех. наук. Новосибирск, 1988. - 146 с.

88. Пархоменко Э.И., Мартышев Ю.Н. Явления электризации и свечения минералов в процессе деформации и разрушения // Физика очага землетрясений. М: Наука, 1975. - С. 151-159.

89. Саранчина Г.М., Шинкарёв Н.Ф. Петрология магматических и метаморфических пород. Ленинград: Недра, 1973г. 392 с.

90. Ребиндер П.А. Физико-химическая механика дисперсных структур. -М.: Наука, 1966. 630 с.

91. Справочник по прикладной статистике. Под редакцией Э.Ллойда и У. Ледермана. - В двух томах. - М: Финансы и статистика, 1990. - Т. 1. - 510 с.' Т.2. - 526с.

92. Журков С.Н. Кинетическая концепция прочности // Вестник АН СССР. 1968. - № 3. - С.46-52.

93. Штумпф Г.Г., Рыжков Ю.Ф., Шаламанов В.А., Петров А.И. Физико -технические свойства горных пород и углей Кузнецкого бассейна. Москва: Недра, 1994г. -447с.

94. Финкель В.М. Физические основы торможения разрушения. М.: Металлургия, 1977. - 360с.

95. Шемякин Е.И. О свободном разрушении твердых тел // Докл. АН СССР.-1988. т.ЗОО. - № 5. - С.1090-1094.

96. Ржевский В.В., Новик Г.Я. Основы физики горных пород. М.: Недра, 1984.-359 с.

97. Хеллан К. Введение в механику разрушения. М.: Мир, 1988. - 224с.

98. Иванов В.В., Колпакова Л.А., Мальшин A.A. Физика разрушения горных пород на основе изучения их электромагнитной эмиссии // Научно-технические проблемы развития шахт: Сб. науч. тр. / Кузбасс, политех, ин-т. -Кемерово, 1989. С. 145-156.

99. Мальшин A.A. Изучение механизма структурных изменений образцов горных пород по данным электромагнитной эмиссии // Тез. докл. областной науч.-практич.конф., 3 ч.-Кемерово,1990.-С.60.

100. Лимонов А.Г., Иванов В.В. Имитационная модель процесса трещино-образования в очагах разрушения горных пород // Физико-техн. пробл. разработки полез, ископаемых. 1990. - № 3. - С.34-37.

101. Бернер Р., Кронмюллер Г. Пластическая деформация монокристаллов. М.: Мир, 1969. - 272 с.

102. Нестеров В.И., Полкунов Ю.Г. Разрушение горных пород трещинами нормального разрыва // Вестн. Кузбасс, гос. техн. ун-та. 1997. №1. -С.9-13.

103. Иванов В.В., Пимонов А.Г. Статистическая модель электромагнитной эмиссии из очага разрушения в массиве горных пород // Физико-техн. пробл. разработки полез, ископаемых. 1990. - № 2. - С.53-56.

104. Богданофф Д., Козин Ф. Вероятностные модели накопления повреждений. М.: Мир, 1989. - 344с.

105. Кайзер Дж. Статистическая термодинамика необратимых процессов. -М.: Мир, 1990. 607 с.

106. Гор А.Ю., Куксенко B.C., Томилин Н.Г., Фролов Д.И. Концентрационный порог разрушения и прогноз горных ударов // Физико-техн. пробл. разработки полез, ископаемых. 1989. - № 3. - С.54-60.

107. Петров В.А., Горобец Л.Ж. Размерный эффект концентрационного порога разрушения // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1987. - №1. - С.95-98.

108. Журков С.Н., Куксенко B.C., Петров В.А. Физические основы прогнозирования механического разрушения // ДАН СССР. 1981. - Т.259. - №6. -С.125-128.

109. Приезжев В.В., Терлецкий С.А. Анизотропная модель перколяции плакетов модель разрушения твёрдых тел // ФТТ. - 1989. - Т.31. - №4. -С.125-128.

110. ФедерЕ. Фракталы.-М.:Мир, 1989.-586с.

111. Бородач Ф.М. Энергия разрушения фрактальной трещины, распространяющейся в бетоне или горной породе // ДАН СССР 1992. Т.325. - №6. -С.1138-1141.

112. Алексеев Д.В,, Егоров П.В. Персистентность накопления трещин при нагружении горных пород и концентрационный критерий разрушения. // ДАН СССР 1993. Т.ЗЗЗ. - №6. - С.779-780.

113. Алексеев Д.В., Егоров П.В., Иванов В.В., Малыпин A.A., Лимонов

114. A.Г. Херстовская статистика временной зависимости электромагнитной эмиссии при нагружении горных пород // Физико-техн. пробл. разработки полез, ископаемых , 1993, №5, С.45-49.

115. Термодинамика быстрых трещин с учетом электростатического взаимодействия их берегов в горных породах-диэлектриках / Егоров П.В., Иванов

116. B.В., Колпакова Л.А., Малыпин A.A. // Деформирование и разрушение материалов с дефектами и динамические явления в горных породах и выработках: Тез. докл. УП Всесоюзной научной школы. Симферополь, 1990. - С.65.

117. Разрушение. II ч. М.: Мир, 1975. - 690 с.

118. Кузнецов В.Д. Поверхностная энергия твердых тел. -М.: Гостехиздат, 1954.-220 с.

119. Прогноз удароопасности рудных месторождений Восточного Саяна / Иванов В.В., Колпакова Л. А., Мальшин A.A., Рябов A.A. // Совершенствование подземной разработки месторождений: Сб.науч.тр. / Кузбасс, политех, ин-т. Кемерово, 1990. - С.136-144.

120. Прогноз удароопасности рудных месторождений Восточных Саян / Егоров П.В., Иванов В.В., Малыыин A.A. и др. // Проблемы разработки полезных ископаемых в условиях высокогорья: Тез. докл. II Всесоюзного семинара. -Фрунзе, 1990. С.130-131.

121. A.c. СССР № 1476133, СССР, МКИ Е21 С 39/00 Способ оценки склонности горных пород к динамическому разрушению / П.В. Егоров, Г .Я. Новик, В.В. Иванов и др. Кузбасс, политех, ин-т. № 4299752/03, заявл. 30.06.87, опубл. 30.04.89, Бюл. №16.

122. А.с.№ 1703815 СССР, МКИ Е 21 С 39/00. Способ определения степени удароопасности массива горных пород / Денисов A.C. ,Мальшин A.A., Иванов В.В., Егоров П.В. Кузбасс, политех, ин-т. № 4636068/03, Заявлено 12.01.89, Опубл. 07.01.92. Бюл.№ 1.