Разработка метода и измерительных средств диагностики критических состояний горных пород на основе электромагнитной эмиссии

Яковицкая, Галина Евгеньевна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Разработка метода и измерительных средств диагностики критических состояний горных пород на основе электромагнитной эмиссии
ВАК РФ 25.00.20, Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации по теме "Разработка метода и измерительных средств диагностики критических состояний горных пород на основе электромагнитной эмиссии"

а правах рукописи □ОЗОБЗЗО1

ЯКОВИЦКАЯ Галина Евгеньевна

Ук4-

РАЗРАБОТКА МЕТОДА И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СРЕДСТВ ДИАГНОСТИКИ КРИТИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЙ ГОРНЫХ ПОРОД НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ЭМИССИИ

Специальность 25.00.20 - "Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная азрогазодинамика и горная теплофизика"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

НОВОСИБИРСК-2007

003053301

Работа выполнена в Институте горного дела Сибирского отделения Российской Академии наук

Научный консультант ~ доктор физико-математических наук,

член-корреспондент РАН Опарин Виктор Николаевич

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

Чанышев Анвар Исмагилович

доктор технических наук, профессор Иванов Вадим Васильевич

доктор технических наук Поллер Борис Викторович

Ведущая организация - Московский государственный горный университет

Защита диссертации состоится ^ - февраля 2007 г. в О- часов на заседании диссертационного совета Д 003.019.01 в Институте горного дела СО РАН (630091, г. Новосибирск, Красный проспект, 54)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГД СО РАН Автореферат разослан 4 ^ января 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук (aS^ ~ Попов H.A.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Обеспечение безопасных условий отработки месторождений полезных ископаемых является приоритетным направлением исследований в горных науках (геомеханика, геотехнологии). Минувшие десятилетия отмечены во всем мире устойчивой тенденцией перехода ведения горных работ на большие глубины, что связано с возникновением динамических проявлений горного давления, в том числе, в катастрофической форме. Рост количества и интенсивности этих проявлений, отчетливо наблюдаемый с увеличением глубины разработки месторождений, требует целенаправленных исследований механизмов и особенностей протекания динамических событий в массивах горных пород, связанных с нарушением их равновесного состояния. Эта информация является неотъемлемой для выработки научно обоснованных критериев прогнозирования разрушений в горных массивах, вызванных изменением их напряженно-деформированного состояния при ведении горных работ. Одним из перспективных методов диагностики и контроля разрушения горных пород и массивов рассматривается метод, основанный на регистрации сигналов сопутствующего электромагнитного излучения (ЭМИ). Развитие его, как прогнозного метода, касающегося динамических проявлений горного давления в массивах, требует, прежде всего, разработки новых методов и измерительных средств: создания необходимой феноменологической и приборно-измерительной базы для лабораторных и натурных экспериментов, геомеханической интерпретации контролируемой информации. Цель диссертационной работы

Разработка экспериментально-теоретических основ и измерительных средств для диагностики критических состояний образцов горных пород и массивов по записям сигналов сопутствующего электромагнитного излучения (эмиссии), спектрально-временная структура которых связана с уровнем напряженности горных пород и геоматериалов.

рования спектрально-временной структуры сигналов импульсного электрома1 нитного излучения, а также создании адекватных контролируемым процессам сс временных измерительных средств для сопутствующего ЭМИ-излучения.

Задачи исследований:

— теоретически и экспериментально оценить дальность регистрации сигнало электромагнитного излучения от очага разрушения в породных массивах с уче том их электрических характеристик и диапазона принимаемых частот;

— разработать и создать приборные комплексы и методическое обеспечение дл проведения экспериментальных исследований в лабораторных и натурных услс виях процесса разрушения на основе регистрации сопутствующего нагруженш образцов горных пород и массивов электромагнитного излучения;

— разработать и создать стенд с системой регистрации и обработки информацш обеспечивающий синхронную запись уровня механической нагрузки на образщ горных пород и сигналов сопутствующего электромагнитного излучения;

— на основе совместной регистрации и спектрального анализа сигналов элекгрс магнитного излучения образцов горных пород и породных массивов на различны стадиях нагружения установить феноменологические признаки, на основе которы возможно построение диагностических критериев их предельных состояний;

— провести проверку ЭМИ-критериев предразрушающего состояния образцо горных пород, выявленных в лабораторных экспериментах, применительно к на турным условиям подземных горных выработок.

Методы исследований

В исследованиях применялся комплексный подход, включающий анализ ис точников научной и технической информации по решаемым задачам, постанови и проведение теоретических и экспериментальных лабораторных и натурных ис следований, а также разработку и создание современных измерительно вычислительных систем контроля ЭМИ-излучения. При решении поставленны задач использованы современные методы обработки и анализа экспериментал! ных данных: математической физики, спектрального анализа, теории вероятност и математической статистики, теории упругости, разрушения Горных пород.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Установлена взаимосвязь частот для равных амплитудных значений меридиональной и радиальной составляющих, а также для максимальных значений меридиональной компоненты электромагнитного поля от источника излучения с электрическими параметрами среды и расстоянием от источника до регистратора.

2. Разработан измерительный комплекс приборов и оборудования в виде ЭМИ-антенн и регистрирующих приборов, позволяющий проводить и осуществлять диагностику предразрушающего состояния горных пород.

3. Разработан и создан стенд для исследования влияния одноосного нагруже-ния на структуру сопутствующего ЭМИ-излучения образцов горных пород, включающий систему регистрации и обработки информации АСИ-2 и отличающийся синхронной записью исследуемых параметров со снятием отсчетов напряжений сигналов через 2-4 мкс.

4. Установлена взаимосвязь между изменением уровня одноосного нагру-жения породных образцов и структурой эмиссионных сигналов на предельной стадии, которая характеризуется как квазирезонансный периодический процесс с увеличивающимися амплитудами и периодами ЭМИ-излучения.

5. Достижение критического уровня нагружения образцов горных пород характеризуется последовательным смещением верхней границы спектра эмиссионных электромагнитных импульсных сигналов в высокочастотную его область, уменьшением периода их следования и длительности самих импульсов.

6. Экспериментально, в натурных условиях установлено совпадение ЭМИ-критериальных признаков перехода образцов горных пород в предельное состояние (увеличение количества импульсов ЭМИ и возникновение квазирезонансного периодического процесса с увеличивающимися периодами и длительности этих импульсов) для участков массива Таштагольскош, Шерегеш-ского и Абаканского железорудных месторождений, а также для угольных шахт Южного Кузбасса (ш."Усинская").

Достоверность научных результатов, выводов и положений обеспечивается большим объемом экспериментальных лабораторных и натурных исследова-

ний, удовлетворительной сходимостью теоретических и экспериментальных результатов, а также применением комплекса современных методов и измерительных средств диагностики и контроля механического состояния породных массивов в условиях подземных шахт и рудников.

Научная новизна:

1. Впервые предложен критерий определения частот для равных значет« меридиональной и радиальной составляющих, а также частот максимальны) значений меридиональных составляющих компонент электромагнитного пол? от источника ЭМИ-излучения, учитывающий электрические параметры средь (проводимость, магнитную проницаемость) и позволяющий определять опти мальное расстояние до очага разрушения.

2. На уровне изобретений создан комплекс приборов (РЭМИ-1, РЭМИ-2 ИЭМИ-1) для диагностики предразрушающего состояния горных пород, включающий регистраторы электромагнитных сигналов и ЭМИ-антенны.

3. Впервые разработаны основные принципы и алгоритмы создания авто матизированной системы регистрации и обработки экспериментальной инфор мации АСИ-2 для проведения исследований в лабораторных условиях и основанной на синхронной регистрации нагрузки и характеристик сопутствующей ЭМИ-излучения (амплитуды, длительности импульсов и периодичности их по явления) в диапазоне частот до 250 кГц. Это позволяет устанавливать взаимо связь между стадиями нагружения образцов горных пород, количеством I спектральной структурой эмиссионных сигналов.

4. Предложен новый способ диагностики критического состояния горны? пород, основанный на возникновении квазирезонансной структуры сигнало1 сопутствующего ЭМИ-излучения.

5. Экспериментально в условиях одноосного нагружения образцов горных по род впервые установлено, что по мере приближения уровня нагружения к разру шающему, ЭМИ-излучение характеризуется увеличением количества импульсов и; равных временных интервалах, уменьшением периода их следования и длительно ста самих импульсов. При этом верхняя граница спектральных характеристик элек тромагнитных эмиссионных сигналов смещается в высокочастотную его часть.

Личный вклад автора заключается в:

— формулировке цели и постановке задач исследований, их методическом и аппаратурном обеспечении, а также организации и проведении лабораторных и натурных эксперименте»;

— экспериментальном установлении возникновения квазирезонансной структуры сигналов сопутствующего электромагнитного излучения и последовательного смещения верхней границы их амплитудно-частотного спектра на предразру-шающей стадии нагружения горных пород в высокочастотную область;

— участии в составлении технического задания на разработку и создание приборов типа РЭМИ-1, РЭМИ-2 и ИЭМИ-1, использовании последних для контроля динамических проявлений горного давления в массивах в условиях удароопасных рудников и шахт;

— руководстве и непосредственном участии в проведении экспериментальных исследований особенностей развития электромагнитных эмиссионных процессов на критических и докритических стадиях нагружения образцов горных пород и массивов в условиях железорудных Таштагольского, Шерегешского, Абаканского рудников, полиметаллическою рудника им. 22 партсъезда (Рудный Алтай), угольных шахтах "Усинская", им. Ярославского им. Кирова, "Бутовская", "Березовская", "Зенковская", "Грамотеинская", им. Засядько, "Сангарская" и № 11 (Центральная Якутия).

Практическая ценность работы:

— разработанные конструкции ЭМИ-антенн магнитного типа для приема сигналов электромагнитного излучения в лабораторных и натурных условиях (защищены авторскими свидетельствами и патентами РФ на изобретения) использованы в приборах РЭМИ -2, ИЭМИ -1, а также в лабораторных экспериментах;

— приборы РЭМИ-] и РЭМИ-2 разработаны, изготовлены и прошли длительную апробацию для диагностики и контроля динамических проявлений горного давления на рудниках Таштагольский и Шерегешшш, кимберлитовых месторождениях Якугии (рудники "Интернациональный", "Бадран");

— прибор ИЭМИ-1 используется на апатитовых рудниках Кольского полуострова.

Реализация работы в промышленности:

— на основе разработанной технической документации организовано мелкосерийное производство прибора ИЭМИ-1 (АООТ Бердское СКБ, г. Бердск, Новосибирской области);

— приборы типа ИЭМИ-1 используются в подземных условиях для контроля безопасности технологических процессов в подземных горных выработках Таппа-гольского рудника, в Хакасии (Абаканский рудник), в Якутии (рудники "Бадран", "Интернациональный");

— прибор ИЭМИ-1 поставлен в 2006 году по контракту в КНР (Ляонинский технический университет) для диагностики внезапных выбросов угля и газа на шахтах Китая.

Апробация работы

Результаты диссертационных исследований докладывались автором на Сибирской школе-семинаре "Математические методы механики сплошных сред" ("Лаврентьевские чтения"), г. Новосибирск, 1997 г.; на 5-й Межотраслевой конференции по реакторному материаловедению, г. Димитровоград, 1997 г.; на 5-й Международной конференции по компьютерному моделированию материалов и технологий "CADAMT-97", г. Байкальск, 1997 г.; на Международной конференции по горной геофизике, г. Санкт-Петербург, 1998 г.; на Научно-практической конференции по горным ударам, г. Таштагол, 2000 г.; на П-й Международной школе-семинаре "Основы прогнозирования разрушения горных пород", г. Красноярск, 2001 г.; на Международных конференциях "Геодинамика и напряженное состояние недр Земли", г. Новосибирск: 1999, 2001, 2003, 2005 гг.; на Международной конференции "Проблемы и перспективы развития горных наук", г. Новосибирск, 2004 г.; на III и IY Международных конференциях "Физические проблемы разрушения горных пород", г. Абаза (Хакасия), 2002 г., г. Москва,

2004 г.; на Всероссийской конференции "Деформирование и разрушение структурно неоднородных сред и конструкций" г. Новосибирск, 2006 г., на научных семинарах Института горного дела СО РАН в 1980-2006 гг.

Публикации

По теме диссертационных исследований опубликовано более 50 научных работ, в том числе 15 авторских свидетельств и патентов РФ на изобретения, из них: 28 в рецензируемых российских и зарубежных изданиях, в том числе, 1 монография, 1 методика исследования электромагнитного излучения при разрушении образцов горных пород, 5 авторских свидетельств и патентов РФ на изобретения.

Диссертационные исследования проводились по планам НИР Института горного дела СО РАН; в последние годы — в рамках приоритетных научных направлений РАН - б.З "Современная геодинамика, движения и напряженное состояние земной коры, сейсмичность и сейсмический прогноз" и СО РАН - 25 "Современные геодииамические поля и процессы в верхних оболочках твердой Земли, геофизические факторы нестабильности природных геосистем и объектов, находящихся под техногенным воздействием" по программе 25.2 "Геомеханика: процессы деформирования массивов горных пород и геоматериалов, в том числе, вызванные техногенной деятельностью" в рамках проекта 25.2.2 "Разработка методов и измерительных средств теоретического и экспериментального исследования нелинейных квазистатических и волновых процессов в массивах горных пород, индуцированных ведением горных работ" (№ Гос. Регистрации: 0120.0405662). Основные научные результаты получены также в процессе выполнения исследований в рамках проектов РФФИ №№: 93-05-8651, 96-05-66084, 99-05-64611, 00-05-79029, 04-05-64863 (автор - руководитель или ответственный исполнитель). Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения и содержит 363 стр. машинописного текста, 128 рисунков и 23 таблицы. Список цитируемой литературы содержит 250 наименований. Приложения составляют 35 стр. машинописного текста.

Благодарности

Автор благодарит академика РАИ КурленюМ.В. и члена-корреспондента РАН Опарина В.Н. за помощь, постоянное внимание к работе и конструктивные обсуждения научных результатов, д.т.н. Кулакова Г.И. за многолетнее творческое содружество, д.т.н., проф. Вострецова А.Г. за сотрудничество в разработке современной системы регистрации и обработки экспериментальных данных, проведении серии лабораторных испытаний. Автор признателен д.т.н. проф. Кузнецову C.B., д.ф.-м.н., проф. Куксенко B.C., д.т.н., проф. Макарову В.В., д.т.н., проф. Шкуратнику В.Л. за ценные замечания при обсуждении научных результатов. Автор благодарит сотрудников лаборатории механики горных пород ИГД СО РАН за помощь в проведении лабораторных и натурных экспериментальных исследований, а также сотрудников Таштагольского отделения ОАО "Евразруда" КлимкоВ.К., к.т.н. Ваганову В. А., к.т.н. Шипеева О.В, Моисеева C.B., Штир-ца В. А. за помощь в проведении натурных экспериментов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе выполнен анализ отечественного и зарубежного опыта исследований, касающийся диагностики динамических проявлений горного давления и разрушения шрных пород. Большое внимание исследованиям в этом направлении уделялось Садовским М.А., Христиановичем С.А., Горбачевым Т.Ф., Турчаниновым И.А., Шемякиным Е. И., Курленей М.В., Опариным В.Н., Петуховым И. М., Айтматовым И.Т. и др.

Крупный вклад в развитие современных представлений о механизмах разрушения горных пород и катастрофических событий, связанных с переходом массивов горных пород в предельные состояния, сделан экспериментальными и теоретическими разработками, выполненными в ОИФЗ РАН им. О.Ю. Шмидта, ИП-КОН РАН, ФТИ им. А.Ф. Иоффе, ВНИМИ, Санкт-Петербургском горном университете, ИГД СО РАН, ГоИ КНЦ РАН, КузГТУ, ИГТМ HAH Украины, ИФ и МГП HAH Киргизии, ИГМ HAH Грузии, ГИГД (Польша), КБФИ (Венгрия), Научно-исследовательском угольном институте в Остраве-Радванице (Словакия), Денверском горном научно-исследовательском центре Горного бюро (США) и др.

Важная роль в этих исследованиях принадлежит геофизическим методам (методам горной геофизики). Развитию теоретических и экспериментальных основ геофизических методов применительно к решению задач геомеханики, в том числе, для контроля и прогноза землетрясений и динамических проявлений горного давления в массивах во многом способствовали работы Ризни-ченко Ю.В., Ржевского В.В., Анцыферова М.С., Мячкина В.И., Берона А.И., Ватолина Е.С., Воларовича М.П., Соболева Г.А., Опарина В.Н., Шкуратни-каВ.Л., Ямщикова B.C., Куксенко B.C., Егорова П.В., Тарасова Б.Г., Иванова В.В. и др.

Одним из методов, широко используемых в последнее время для этих целей является метод, основанный на регистрации сопутствующего разрушению электромагнитного излучения (ЭМИ). Изучению физических основ возникновения сигналов ЭМИ в результате трещинообразования посвящены работы Воробьева A.A., Завадовской Е.К., Сальникова В.Н., ПерельманаМ.Е., Хатиашви-лиН.Г., Воллбрандта М., Хрусталева Ю.А., Корнфельда М.Н., Кротовой H.A., Карасева В.В., Молоцкого М.И. и др.

Разработке прогнозных критериев разрушения пород на основе метода ЭМИ для прогноза землетрясений посвящены работы Садовского М.А., Соболева Г.А., Гохберга М.Б., Мигунова М.И., Гуфельда И.Л., Моргунова В.А. и др. При этом использовались модели, разработанные авторами лавинно-неустойчивого трещинообразования (ЛНТ), дилатантно-диффузионная (ДД), консолидации и др. Широкое развитие получили исследования, связанные с использованием концентрационного критерия разрушения твердых тел, предложенного Журковым С.Н. и его учениками. В связи с открытием явления зональной дезинтеграции горных пород вокруг подземных горных выработок (Шемякин Е.И., Курленя М.В., Опарин В.Н. и др.) многими исследователями достаточно часто используется модель, основанная на возникновении "субпаралельных" и "субортогональных" систем трещин вокруг подземных горных выработок.

Возникающие и развивающиеся системы трещин — источники ЭМИ-излучения. Поэтому изучению связей между механическими изменениями в мас-

снвах горных пород h особенностями электромагнитного излучения трещиной или системами трещин, в том числе из очага разрушения, уделяется особое внимание. Так, Панасюком В.В. было показано, что при возникновении трещины время ее развития равно длительности сигнала ЭМИ, а на расстояниях, превышающих размер трещины, система зарядов может рассматриваться как электрический диполь с переменным моментом. Развитие этих представлений применительно к прогнозу землетрясений и динамических проявлений горного давления нашло отражение в работах Суркова В.В., Алексеева A.C., Аксенова В.В., Алексеева Д.В. и др.

Метод ЭМИ активно разрабатывался для использования его в диагностико-прогностических целях. При этом широко развивались экспериментальные исследования особенностей протекания процесса разрушения пород и геоматериалов как в лабораторных, так и в натурных условиях.

Применительно к прогнозу землетрясений и динамических проявлений горного давления большой вклад внесли работы ИФЗ РАН, ФТИ им. А.Ф.Иоффе, МГГУ, ИГД СО РАН, КузГТУ, Томского ГТУ, Тамбовского ГТУ (Гохберг М.Б., Соболев Г. А., Гончаров А.И., Корявов В.П. Лифшиц А.И., Куксенко B.C., Мирошниченко М.И, Томнлин Н.Г., Головин Ю.И., Шкуратник В.Л., Вознесенский A.C., Шведов И.М., КурлсняМ.В., Вострецов А.Г., Кулаков Г.И., Яковицкая Г.Е., Егоров П.В., Иванов В.В., КолпаковаЛ.А., БабенкоА.С., ГольдР.М., Мастов Ш.Р., Беспалько A.A., Яворович JI.B. и др.). Аналогичные работа проводятся в странах ближнего (Украина, Грузия, Армения, Казахстан, Узбекистан, Киргизия) и в дальнего зарубежья (США, Канада, Япония, Китай, Индия, Чехия и др.).

При анализе процесса разрушения на образцах горных пород и в массивах для их диагностики на основе регистрации ЭМИ-излучения были получены результаты, наиболее важные из которых заключались в следующем:

■— увеличение количества импульсов ЭМИ и их интенсивности при приближении к стадии нарушения сплошности (для породных образцов и массивов);

— изменение значений (увеличение) амплитудных характеристик импульсов ЭМИ и их длительности;

— регистрация низкочастотной огибаюшей сигналов ЭМИ и анализ ее смещения в низкочастотную часть частотного диапазона;

— анализ размеров стартовых трещин и скорости их роста.

Исследования по разработке и созданию оборудования и систем регистрации

и обработки информации процесса разрушения на основе регистрации ЭМИ-излучения в лабораторных условиях проводились в ИФЗ РАН, ВНИМИ, ФТИ им. А.Ф. Иоффе, ИГД СО РАН, КузГТУ, Томском ГТУ, Тамбовском ГТУ и других организациях. Основные использовавшиеся при экспериментах на образцах горных пород системы состояли из прессового оборудования, различной конфигурации ЭМИ-антенн (в основном, магнитного типа) и осциллографов (шлейфовых, с памятью, цифровых), магнитофонов.

В качестве основных ограничений при выполнении экспериментов, проводившихся в лабораторных условиях, отмечены: регистрация сигналов ЭМИ для высокочастотного диапазона в узкой полосе частот; регистрация ЭМИ и нагрузки осуществлялась обычно на стадии предразрушения породных образцов и в достаточно низком диапазоне - до ~ 10-20 кГц; совместное измерение АЭ и ЭМИ в процессе нагружения образцов часто осуществлялось без фиксации уровня нагрузки и ограничивалось только подсчетом количества импульсов без учета периодов их следования; как правило, при экспериментах нагружающее устройство с системой антенн не располагалось внутри защитного экрана, что не позволяло регистрировать сигналы ЭМИ от начального уровня нагружения; зачастую в экспериментах для фиксации уровня сигналов ЭМИ использовались стандартные антенны электрического и магнитного типов, предназначавшиеся для приема радиосигналов с узкой полосой частот. Отметим также, что динамический диапазон регистрируемых сигналов ЭМИ на различных стадиях нагружения образцов мог отличаться на несколько порядков, что зачастую не учитывалось при проведении экспериментов.

Наряду с циклом работ, связанных с изучением ЭМИ в лабораторных экспериментах, многими исследовательскими коллективами проводились и натурные исследования этого процесса как для прогноза землетрясений, так и в условиях

подземных горных выработок - для диагностики динамических проявлений горного давления в массивах в виде горных ударов, микроударов, стреляний и т. д. Это исследования ИФЗ РАН, ФТИ им А.Ф. Иоффе, ВНИМИ, ИГД СО РАН, Томского ГТУ и других организаций.

Контроль динамических проявлений горного давления на основе регистрации ЭМИ на рудных месторождениях осуществлялся по методикам, разработанным ВНИМИ. Прогнозные критерии, реализованные в соответствующей аппаратуре, основаны на подсчете количества импульсов ЭМИ от начала наблюдения (так называемые "счет" импульсов и "скорость счета"). Это аппаратура СБП-2 с антенной, работающей в диапазоне 100-150 кГц в узкой полосе частот; ЕГ-6, предусматривающий облучение участка массива электромагнитным полем и регистрирующий его отклик. Пассивный вариант аппаратуры для регистрации ЭМИ — это Е-9, также работающий в диапазоне 5-100 кГц, оснащенный ферри-товой антенной. Одна из последних разработок ВНИМИ в этой области - современный измерительный комплекс "Ангел" с магнитной рамочной антенной диаметром 0.5 м, частотами до 31 и 7 кГц и весом 5 кг. Последняя разработка ТГПУ — комплекс РЭМС, включающий магнитную и электрическую антенны, работающий в диапазоне 1-100 кГц, производящий усреднение интенсивности сигналов ЭМИ за 5 сек измерений.

Методикой МГГУ предлагалось осуществлять контроль разрушения в массивах по уровню сигнала ЭМИ, ориентируя антенну, выполненную в виде рамки диаметром 0.5 м, параллельно или ортогонально стенке выработки.

Для исследовательских работ и для использования метода в натурных условиях подземных горных выработок была разработана и создана аппаратура РВИНДС, работающая в диапазонах 1-30 и 5-50 кГц, оснащенная магнитной ферритовой стержневой антенной и весом 3.8 кг.

Методики ОИФЗ РАН для прогноза землетрясешш основывались, кроме параметра "счета" импульсов ЭМИ, на регистрации огибающей эмиссионного сигнала. При этом отмечено, что для рационального выбора частот необходимы ис-

следования в широком частотном диапазоне, а также создание недорогого и на дежного прибора для оснащения наблюдательных станций. Для прогноза земле трясений разработано и создано большое количество антенн электрического V магнитного типов: электрические трехкомпонентные шаровые антенны с распо ложенным внутри них усилителем; 70-ти метровая Г-образная антенна, подвеши ваемая над землей на высоте -12 м; большой комплекс магнитных рамочных г стержневых антенн, а также аппаратурные комплексы, позволяющие регистрировать, оцифровывать и запоминать полученную информацию.

Огметим основные ограничения результатов натурных исследований и использования аппаратурных разработок. Для прогноза динамических проявлений горного давления в натурных условиях используются в качестве основных критериев "сче! импульсов", регистрируемый в узкой полосе частот, в основном, в низкочастотной части контролируемого частотного диапазона (до 50 кГц) и огибающая высокочастотного сигнала ЭМИ. Это затрудняет применение указанных критериев, т. к. именно в этом диапазоне частот (~ 30 кГц) имеет место наибольший уровень индустриальных помех, которые могут быть зарегистрированы как полезный сигнал, и тем самым, внести ошибки в результаты интерпретации. Кроме того, имеющиеся приборы, РВИНДС, СБП-2, ЕГ-9, а также разработанный и созданный в ИГД СО РАН РЭМИ-1, как правило, не предназначены для регистрации величин амплитуд сигналов ЭМИ, что сужает область их использования при изменении НДС массива, а разработанные в последние годы ВНИМИ аппаратурные комплексы "Ангел" и др. могут успешно использоваться лишь в исследовательских целях ввиду их низких частот и больших габаритов.

Накопленный опыт натурных исследований позволил обратить особое внимание (ИФЗ РАН, ИГД СО РАН, ТГПУ) на необходимость согласования электрических параметров приемных антенн с геосредой для достижения необходимой чувствительности измерительных систем ЭМИ-сигналов.

На основе выполненного анализа, свидетельствующего об актуальности проблемы разработки экспериментально-теоретических основ и измеритсль-

ных средств для диагностики критических стадий нагружения образцов горных пород и массивов в целом по записям сигналов сопутствующего электромагнитного излучения, сформулированы основные задачи исследований.

Во второй главе, посвященной вопросам распространения сигналов электромагнитного излучения в подземных горных выработках, решалась задача теоретической оценки дальности их регистрации в различных геосредах. При этом значительное внимание уделено выбору моделей разрушения горных пород, которые тесно связаны с моделями источников ЭМИ-излучения.

При описании процесса разрушения горных пород в ЭМИ-образах, происходящего в результате техногенного воздействия на массив (изменения его напряженно-деформированного состояния - НДС), предполагается, что в результате этого вокруг подземных горных выработок образуются системы субпараллельных и субортогональных к контуру выработки трещин. В соответствии с этом трещины - источники ЭМИ-излучения локализуются в зоне дезинтеграции горных пород. Поскольку основной причиной ЭМИ-излучения является трещинообразование в результате возрастания напряжений в массивах, то в качестве модели, описывающей собственно процесс разрушения горных пород, целесообразно выбрать ту, которая в явном виде содержит параметры трещин. Этому требованию удовлетворяет модель, основанная на концентрационном критерии разрушения твердых тел С.Н. Журкова. Трещины, генерирующие электромагнитное излучение, аппроксимируются электрическим и магнитным диполями.

Опираясь на положение о том, что возникновение трещины в твердом теле сопровождается возникновением одиночного импульса сигнала ЭМИ, длительность которого соответствует времени ее развития, критическое для объема V количество трещин п можно найти из известного соотношения:

где К — концентрационный критерий, принимающий для горных пород согласно Журкову С.Н., Куксенко B.C., Петрову В.А., значения 2.7-5.

1б

Это выражение полезно применять для оценки количества импульсов ЭМИ, возникающих при трещинообразовании, и наоборот. Для контроля процессов трещинообразования и разрушения в массивах горных пород необходим учет затухания электромагнитных сигналов при распространении последних в геосредах с различными электрическими характеристиками. Теоретический анализ изменения уровня сигнала ЭМИ при передаче его от очага разрушения до приемника показывает, что наиболее часто встречающимися в практике случаями являются условия больших потерь электромагнитной энергии в окружающей среде (у »¡ж ,у а юз, у, е-проводимость и диэлектрическая проницаемость среды, <0 = 2к/- частота излучения сигнала ЭМИ), ближней (Ьг «1) или переходной

г— расстояние до источника, tg¿> = у I сое — тангенс угла диэлектрических потерь; 5 — угловой параметр.

Эти ограничения использовались в теоретических исследованиях особенностей распространения сигналов ЭМИ в геосредах. Показано, что в диапазоне частот порядка 300 кГц, когда длина электромагнитной волны из очага разрушения равна ~ 1000 м, поперечные размеры подземных выработок не оказывают сколько-нибудь существенного влияния на процесс затухания электромагнитных сигналов. В этом случае их влиянием обычно пренебрегают и считают, что электромагнитные волны распространяются в однородной среде. Более высокие частоты сигналов ЭМИ в непроводящей среде горных выработок затухают уже на достаточно малых расстояниях — 5-10 м.

При регистрации сигналов ЭМИ от источника используют приемные антенны электрического или магнитного типа. Теорию приемных антенн изучают, обычно, на основании принципа взаимности с передающими антеннами, а их параметры определяют по известным свойствам последних с генератором сигналов ЭМИ. В рамках предложенной Панасюком В.В. модели считается, что время возникновения и развития трещины соотносится с длительностью сигнала ЭМИ, а

(Ьг ~ 1) зон от источника

коэффициент фазы,

на расстояниях, превышающих размер трещины, система зарядов может рассматриваться как электрический диполь с переменным моментом. Диссертантом используются эти представления при аппроксимации источников сигналов ЭМИ. На рис. I приведены графики изменения электрических Е(а) и магнитных Н (б) компонент электромагнитного поля от источников электрического (дипольного) и магнитного (рамка) излучения при их приеме электрическими и магнитными антеннами в зависимости от частоты / и расстояния Я в различных по своим электрическим характеристикам геосредах, характеризуются следующими особенностями. Величины напряженностей электрических и магнитных компонент поля от источника ЭМИ при радиальной ориентации приемных антенн относительно источника излучения в диапазоне частот, больших потерях в среде и низких частотах больше их меридиональных компонент.

Е, В/м Н, А/я

Рис. 1. Графики изменения радиальных и меридиональных электрических (а) и магнитных (б) компонент от электрического (дипольного) и магнитного (рамка) поля источников излучения в их ближней зоне: 1 — линия равных значений меридиональных и радиальных электрических и магнитных компонент; 2 — линия максимальных значений меридиональных электрических и магнитных компонент поля

При увеличении частоты излучения ЭМИ-сигналов за счет различного затухания их в среде, имеется такая частота, при которой компоненты поля при радиальной и меридиональной ориентациях приемных антенн на источник излучения уравниваются. Определено важное условие равенства электрических и магнитных компонент электромагнитного поля от источника излучения при ра-

диальной либо меридиональной ориентации приемных антенн на источник излучения в диапазоне частот:

Л-/,"-^. (2)

яруг2-

где /1 — магнитная пронщаемость массива горных пород.

При этом установлено, что имеется такая частота при которой достигается максимум сигнала ЭМИ при одном и том же расстоянии Л между источником излучения и приемником. Для электрической и магнитной компонент электромагнитного поля эти частоты равны:

2.64 л/цуг2

Этот результат использован в новом способе ориентации приемных антенн на источник ЭМИ-излучения, защищенный авторским свидетельством на изобретение.

В третьей главе отражены исследования, касающиеся разработки и создания приемных антенн и приборных комплексов регистрации сигналов сопутствующего ЭМИ-излучения для лабораторных и натурных экспериментов.

Выполнено теоретическое обоснование и осуществлена конструкторская разработка антенн электрического и магнитного типов, удовлетворяющих требованиям обеспечения регистрации сигналов ЭМИ на уровне 10 - 50 мкВ от образцов горных пород и в массивах за счет увеличения действующей длины таких антенн и согласования их с электрическими характеристиками массивов.

В основу положен анализ видов энергетических потерь, которые претерпевает электромагнитный сигнал, распространяясь от очага разрушения до входа приемного устройства. Наиболее значимые из них (рис. 2) обусловлены различиями между электрическими параметрами приемных антенн и породного массива, которые характеризуются коэффициентами их согласования тг и полезного действия (КПД) т]Л самой антенны. Последний зависит от соотношения мощностей на выходе и входе приемной антенны из-за потерь энергии в ее проводе К„: — _ 4ц.

где Ямгп и /?ю а — активные компоненты комплексного сопротивления породного

массива и входного сопротивления антенны соответственно. Наибольшее влияние на величины п\ и % оказывает величина ее входного сопротивления.

А'"- Л"; Л"-Л"'-

К У

Рис. 2. Виды энергетических потерь при передаче сигналов ЭМИ от очага разрушения (Я'эми) до приемника (И',ьк а): ^ — за счет затухания сигнала при распространении его в массиве горных пород; }УД —за счет диссипации; — на согласование антенны с массивом; ^^ — в проводе антенны

Антенны электрического типа в подземных условиях обычно не используются, т.к. их действующая длина мала, следовательно, незначительна величина ее входного сопротивления. В связи с этим, сформулирована и решена задача определения входного сопротивления магнитной антенны, выполненной в виде одно-витковой длинной вытянутой вдоль оси выработки или скважины узкой рамки. Получено выражение для определения ее активной компоненты:

где Нвх м — активная компонента входного сопротивления магнитной антенны; / — длина ее провода; Я = Л^/М- длина волны в среде; ^ — длина волны в воз-

ние между проводами антенны; р — радиус скважины.

Из (5) следует, что активная составляющая входного сопротивления антенны увеличивается с ростом длины провода и расстояния между проводами. Даны оценки активной компоненты входного сопротивления антенны для геосред с про-водимостями у = 1(Г1 -10'0(/л(, радиусами выработокр = 10 или 2м и площадями

духе; М = л/ЗО/Л, — коэффициент, учитывающий влияние среды; А — расстоя-

приемных рамок 2.5 или 0.5 м2 (выбирались, исходя из соображений соответствия реальным условиям подземных горных выработок). На рис. 3 представлены графики изменения активной составляющей входного сопротивления магнитных антенн, откуда следует, что она имеет очень малые величины, и ее сошасования можно достичь увеличением длины витка самой антенны и подбором соответствующего расстояния между проводами.

Результаты выполненных исследований положены в основу разработок конструкций антенн электрического и магнитного типа для лабораторных и натурных исследований. Предложенные и созданные антенны имеют вид многозвенных электрических штырей, а магнитные — ферритовых стержневых и тороидальных экранированных антенн, в том числе, с раздвигающимися экранами для увеличения уровня сигнала от источника ЭМИ на приеме. На рис. 4, соответственно, приведены конструкции стержневой (а) и тороидальной (б) ферриговых экранированных антенн. Антенна, представленная на рис. 4а, использована в приборе для регистрации сигналов ЭМИ в натурных условиях. На рис. 46 приведена конструкция тороидальной ферритовой экранированной антенны. Эта антенна использована в лабораторных экспериментах при приеме сигналов ЭМИ нагружаемых образцов горных пород. Конструкции антенн защищены авторскими свидетельствами и патентами РФ на изобретения.

Рис. 3. Графики изменения входного сопротивления магнитной антенны — одновитковой рамки в диапазоне частот при изменении ее площади Би, проводимости среды у и радиуса выработки или скважины р\ 1 —=2.5 м1, р- 10 м,

7 = ЮЧ См/м; 2 — = 2.5 м2, р = Юн, у = 10~2 См/м; 3 — Sлl = 0.5 м3, р = 2 м,

у = 10"2 См/м; 4 — = 0.5 м2, р = 2 м, у = 10"3 См/м

103 10' кг1

Ю-3

иг5 кг'

103 104 Ю5 10й 107 /Гц

Рис. 4. Конструкции магнитных ферритовых антенн: а — стержневая, 6 — тороидальная; а: 1.1;1.2 — соответственно первый и второй ферритовые стержни; 2. /;

2.2-намотки проводов на стержни / и 2; 3.1; 3.2 — их металлические экраны,

4 — кронштейн; б: 1 — ферритовый тороид; 2—намотка из медного прооода; 3 — экран; 4 — металлический рупор; 5 — раструб рупора

Особое внимание уделялось разработке и созданию конструкций измерительных приборов РЭМИ-1, РЭМИ-2 и ИЭМИ-1 для контроля предразрушающего состояния массива, а также проведения экспериментальных исследований в натурных условиях подземных горных выработок, позволяющих по изменению интенсивности электромагнитных эмиссионных сигналов проводить поэтапную диагностику напряженно-деформированного состояния массивов пород или их участков. Приборы отличаются габаритами, элементной базой, комплектацией, изготовлением макетных образцов (РЭМИ-1, РЭМИ-2) и серийным выпуском — ИЭМИ-1. Приборы представляют собой измерители напряженности электромагнитного поля, создаваемого горными породами при их трещинообразовании и разрушении. Результаты измерений приборов представляются в цифровом виде. Напряженность электромагнитного поля оценивается по его среднеквадратичному значению:

где Г— время измерения; И(/) — напряженность электромагнитного поля на входе антенны.

(6)

На рис. 5 представлено фото с общим видом прибора ИЭМИ-1. Конструкция прибора защищена патентом РФ на изобретение.

Т>ис. 5. Внешний вид серийного прибора для диагностики состояния массива горных

пород по измерениям сигналов электромагнитного излучения ИЭМИ-1

Четвертая глава посвящена решению задач обнаружения полезного сигнала на фоне шумов и помех и разработке соответствующей автоматизированной системы регистрации измерительной информации (АСИ-2) на базе сопутствующего ЭМИ-излучения, возникающего при постадийном квазистатическом нагружении образцов горных пород. Первая стадия нагружения породных образцов связывается с накоплением микротрешия. Она, как правило, наиболее длительная и определяет, например, долговечность породного образца под нагрузкой (характеризуется примерно постоянной интенсивностью образования трещин). Вторая стадия нагружения связывается с интенсивным нарастанием числа трещин, при этом нарушения целостности образца еще не происходит. Обычно полагается, что в не нагружен ном образце ЭМИ отсутствует. При начальном нагружении образца с переходом к первой его стадии возникает ЭМИ, представляющее собой профильтрованный гтуаесоновский процесс. Задача обнаружения перехода к первой стадии разрушения сводится К задаче обнаружения профильтрованного пуасео-новского процесса на фоне шумов и помех, представленного реализацией:

(7)

где {N(t),t > 0} — пуассоновский поток с интенсивностью Л; т, — момент возникновения случайного события; Ç, — его "амплитуда"; h{t, г, ) — значение элементарного сигнала в момент времени t ; £(/) — суммарный сигнал, обусловленный всеми событиями, произошедшими на интервале времени от 0 до t.

Наблюдаемый сигнал y(t) представляет собой аддитивную смесь процесса Ç(t) и стационарного гауссовского шума rj(t), т. е.

ХО=£(')+17(0- (8)

При Л» 1 и достаточно общих условиях процесс ç(t) слабо сходится к га-

уссовскому. Для сташюнарного профильтрованного пуассоновского процесса

niç(ï) - ЛА, Df(t) = AB, где Аи В постоянные величины.

В отсутствие сигнальной составляющей интенсивность ¿;(t) обусловлена только импульсными помехами и равна Л ; при появлении сигнала она равна Л + АЛ, где А Л — приращение интенсивности сигнальной составляющей. Априорная неопределенность задачи состоит в том, что величины А, В, Л, АЛ и <т2 заранее не известны. Для их определения время наблюдения AT разбивается на два непересекающихся интервала Л7| и АТг. На интервале Л7| сигнальная составляющая отсутствует, а на Д7*2 — присутствует. Для y(t) на интервале A7J формируется выборка X = {х0,...,х„,^}, а на интервале АТ2 —выборка Y = Ov—>Vi} •

Совместная плотность вероятности векторов X и У представляется в виде:

w(X,Y) = С(0)ехр{5,Г, +32Тг + 8{1\ +S4TA}, (9)

где в={9^Эг,$г,$А}=-1/[2(<т2 + AS)]; 82=Щ2(а2+ЛВ)]- 1/[2(ст2 +ЛВ + ДАВ)] =

1 /[2(сг! + Я В)] -1 /[2(<т2 +ÀB)(\ + q-)l q2 = АКБ /{а2 + ХВ ) — отношение сигнал/помеха; д3 =АА1(а2+ЛВ)-,9А={Л + АЛ)А1(сг2+Л£ + АЩ\

____J_ех f п{Л + АЛ)2А2 | тЛ2А2 ].

~ [2ф2 + ЛВ)}"'п{2л{а2 + ЛВ + ДЛВ)]"'2 СХР [ 2(сг2 + ЛВ + ДЛВ) + 2(<т2 + ЛВ)J '

m-l п-1 л-1 т-\ л-1

(-0 ;=0 1-0 1-0 1=0

Задача обнаружения сигнальной составляющей в профильтрованном пуассо-

новском процессе эквивалентна задаче проверки сложных статистических гипотез

относительно параметров распределения вероятностей (9):

#0 : = О,3, с: (-со,0), З3 е (-оо,ао), 34 е (-оо,оо);

(Ю)

Я, >0,-9, ь'(-°°,0), ^з е (-оо,«)), ¿>4 е(-х>,оо).

Решение задачи (10) осуществлено в классе несмещенных правил. Предполагалось, что распределение (9) согласно теореме о факторизации (плотности вероятности) обладает достаточными статистиками Т{, Т2, Т3 и ТА. При гипотезе =0 распределения статистики Г, для 9] из интервала (-«>,0), и Эц - из интервала (-оо,оо) образуют полное экспоненциальное семейство распределений. Равномерный, наиболее мощный (РИМ) несмещенный алгоритм обнаружения, выраженный через компоненты вектора ¥, имеет вид:

/ ч

/7-1 / 1 /1-1

<Р(Х,Г):

2 У:--ЕУ.

и-Н | я-1

X Х:--IX

" И ,

и-1

(П)

ыо V. " 7=0

О, в противном случае Здесь пороговая константа С0 определяется из уравнения

\Гп-1г,-1(У)с1У = а,

где а — вероятность ложной тревоги.

Вероятность правильного обнаружения начала первой стадии нагружения образца или контролируемого объема горного массива согласно алгоритму (11) равна:

СО

с,/(!+<?')

Для конкретизации алгоритма (11) по интенсивности сигналов ЭМИ определяется объем выборки п и пороговая константа С0. При этом вероятность правильного обнаружения начала первой стадии нагружения образца или контролируемого участка массива устанавливается на уровне /7 = 1 -а.

В этом случае, используя взаимосвязь между квантилями (процентными точками) уровня а и (1 -а) /^распределения следует, что С0-С0 /(1+д2) = I, т.е.

С0=(1 + 92)"2. (13)

Путем задания минимального значения отношения сигнал/шум (д2), уровня вероятности ложной тревоги (а) и вероятности правильного обнаружения (/?), из выражения (12) находится пороговая константа С0, а из соответствующих статистических таблиц — число степеней свободы п -1.

Задача обнаружения перехода ко второй стадии нагружения породного образца в принципе не отличается от рассмотренной выше. Особенность состоит в том, что интенсивность трещинообразования при переходе ко второй стадии нагружения, например, согласно модельным представлениям о ЛНТ, может возрасти в десятки и сотни раз, т.к. при этом шумы и помехи в регистрирующей аппаратуре остаются на прежнем уровне. Во столько же раз, следовательно, возрастет отношение сигнал/шум — (с/2). В соответствии с этим пороговую константу С0 в алгоритме (11) при обнаружении перехода ко второй стадии трещинообразования рекомендуется выбирать, исходя из нового значения д2.

Разработанный алгоритм обнаружения перехода от одной стадии нагружения образцов горных пород к другой реализован в автоматизированной системе регистрации и обработки измерительной информации АСИ-2 и приборах типа РЭМИ-2 и ИЭМИ-1, защищен патентом РФ на изобретение.

Вторая задача посвящена разработке автоматизированной системы регистрации и обработки измерительной информации АСИ-2, позволяющей проводить обнаружение и последующую регистрацию полезного сигнала ЭМИ-излучения, структурная схема которой представлена на рис. 6. Система позволяет регистрировать измерительную информацию синхронно по двум или четырем каналам. Возникающие при нагружении сигналы ЭМИ регистрировались антенной и через усилитель подавались на интерфейс 1ВМ-совместимого компьютера. На экране монитора при этом возникали отображения сигналов ЭМИ в виде одиночных или серий импульсов, а также изменение нагрузки.

Параметры системы!

Таймер

Частота дискретизации

А налогом! Л триггер

| Сброс | | Продолжение |

| Параметры кадров |

Параметры графического ъьгегш

Чмсли кадров

Число после-григгерных отсчете*

[ ЧийПО I прел: трипчримл | отсчетов 1

Врем«

Быстрое

преобразование фуры

йцтичепто точек

Сгашстнка характеристики стебля

I информаиит

Каналы 1 х*. | 7*т [ г-

¡Упиювка! Автомггг I Установи] Автомат

Рис. 6. Структурная схема блока настройки системы АСИ-2 и ШМ-совместимого компьютера с 12-разрядаым четырехканалъным А1Щ

Информация представлялась в виде отдельных кадров, длительность каждого из которых составляла ~ 40 мс. Затем все кадры программно сводились в осциллограммы нагрузки и сигналов ЭМИ, являющихся электромагнитным отображением деформационных процессов в образце на различных этапах его нагружения. Разработанная автоматизированная система АСИ-2 показала удовлетворительные результаты при ее тестовом опробовании.

Пятая глава посвящена исследованию параметров и структуры сигналов электромагнитного излучения в процессе нагружения образцов горных пород при проведении лабораторных экспериментов и анализу полученных результатов.

В основные задачи лабораторных экспериментов входило следующее. Разработка стенда (рис. 7) и методики для регистрации сигналов электромагнитного излучения, включающей обеспечение синхронной регистрации сигналов ЭМЙ и нагрузки на образцы горных пород в диапазоне частот до 250 кГц и выявление наиболее информативных участков осциллограмм сигналов ЭМИ на различных стадиях нагружения, а также определение количества импульсов ЭМИ при разрушении образцов горных пород, их длительностей г, временных интервалов Т между соседними импульсами и их изменения по мере увеличения нагрузки на образцы. Кроме того, одной из определяющих задач был анализ характера изменений в структуре сигналов ЭМИ на различных стадиях нагружения образцов и на их основе - установление закономерностей подготовки и протекания процесса разрушения последних в электромагнитных образах.

Рис. 7. Фом стенда для синхронной регистрации сигналов ЭМИ и нагрузки

Eli le одна задача, которая решалась в процессе лабораторных экспериментов - это исследование структуры и параметров сигналов электромагнитного отклика (ЭМО) на ударное воздействие на различных стадиях нагружения обращая торных пород.

В экспериментах осуществлялось одноосное нагружен не образцов торных пород с постоянной скоростью нагружения ог 0.316 до 0. 88 кН/с, вплоть до разрушения: мраморной мелкозернистой плитки размерами 80x80x20 мм; диабаза — высотой 60 мм и диаметром 20 мм; песчаников, базальтов, гранитов, кварцитов, туфов, магнетитовой руды, сиенитов, мраморизованых известняков и др.

Исследования проводились на образцах Зыряновского, Tan i штол ьс кого. Дальнегорского, Константинове*»го, Искитимского и других месторождений. Всего было исследовано несколько сотен образцов, изучена взаимосвязь между поэтапным падением нагрузки и возникновением сигналов ЭМИ, оценено количество импульсов ЭМИ при нагружен ни породных образцов, их длительности т и изменение Временных интервалов Т.

Проведен легальный по стадийный анализ синхронных записей уровня на-|ружения породных образцов и сопутствующего ЭМИ-излучения вплоть до состояния нарушения их сплошности. На рис, 8 А, Б представлены типичные синхронные записи сигналов ЭМИ (а) и нагрузки (б) процесса разрушения на примере образца розового мрамора А и фрагмент осциллограмм, характеризующий начало падения нагрузки, возникновения и развития автоколебательного неста-

ционарного процесса в структуре сигналов ЭМИ — Б (отвечает этапам III /7 и Illy на 8А). По оси абсцисс отложено время в мкс, по оси ординат амплитуда сигнала ЭМИ (а) в мВ и нагрузка на образец (б) в Кн (размер образца: 80x60x20 мм).

В данном случае весь процесс нагружения до разрушения занимает около 1.5 мил. Начальный этап нагружения образца сопровождается возникновением одиночных импульсов ЭМИ со значительными временными интервалами между ними и занимает по времени около 1 минуты. Соседние импульсы по мере роста нагрузки до ~ 0.42и* (а* — предельная нагрузка) регистрируются через 5.17 с, 5.37, 4.99, 2.91, 1.83, 1.26 сек с последовательным уменьшением времени появления соседних импульсов на этом временном интервале.

предразрушения образца, 1У- стадия нарушения сплошности; а переход от стационарной стадии к нелинейной, Б —стадия возникновения р и развития у квазипериодических колебаний в сигналах ЭМИ соответстсвенно

По мере дальнейшего роста нагрузки периоды следования между ними еще более сокращаются, составляя сотни и десятки мс. Так, серии импульсов ЭМИ при нагрузке ~ 0.64<т* регистрируются последовательно через 1034 мс, 791,... 250,..., 129 мс. То есть интервалы следования между соседними импульсами сократились еще на порядок. Соответствующая этому участку осциллограммы скорость нагружения образца возросла до -0.35 кН/с. При росте нагружения образца до уровня ~ 0.880- * происходит дальнейшее уменьшение периодов следования сигналов ЭМИ до величин порядка 40 мс, 15,14,10,4 мс и менее. На данном временном промежут-

ке скорость нагружения увеличилась более чем на порядок по сравнению с первоначальной — до ~ 4.8 кН/с. Обращает на себя внимание то, что периоды появления соседних импульсов ЭМИ по мере роста нагрузки от начального уровня до критического сократились практически на три - четыре порядка. Такое увеличение количества сигналов ЭМИ на одинаковых временных интервалах и уменьшения периода следования ЭМИ на несколько порядков при монотонном увеличении давления на образец вплоть до достижения предельной величины а* связывается с последовательным постадийным переходом от первоначального накопления трещин вплоть до лавинообразного их образования через квазирезонансный механизм передачи накопленной в образце потенциальной энергии в кинетическую энергию фракций разрушающихся образцов. Длительности этих импульсов сопутствующего ЭМИ находятся в пределах от 400 до 180 мкс, основное же их количество имеет длительность в пределах (200 ± 50) мкс.

В табл. 1 представлены результаты регистрации квазирезонансных периодических автоколебаний на стадии предразрушения для различных типов горных пород: значения амшпггуд и периодов низкочастотных огибающих сигналов ЭМИ, характеризующих начало возникновения квазипериодических автоколебаний для образцов розового и белого крупно-, средне- и мелкозернистого мрамора и диабаза.

ТАБЛИЦА ]. Величины амплитуд и периодов квазирезонансов в сигналах ЭМИ на стадии, предшествующей нарушению сплошности образцов горных пород

Тип пород 1'^,, кИ Аи мВ /■Ь.мВ Лз.мВ Г., Ю'эс Г2, !0"'с Гз,10'3с Количество периодов

Мрамор розовый ¡среднезернистый 62.4 411 705 - 13.2 42.3 — два

Мрамор розовый крупнозернистый - 29.8 I860 2883 - 42 140 - два

Мрамор розовый [крупнозернистый 34 620 620 1240 60 60 100 три

Диабаз 1 16.6 1612 — — 34 — — один

¡Диабаз 2 13 310 310 — 80 80 — два

¡Диабаз 3 21.6 465 465 2480 20.5 20.5 35.7 два

Другая задача, которая решалась в процессе лабораторных экспериментах на образцах — определение структуры сигналов электромагнитных откликов при ударном воздействии на породные образцы с помощью ударников, выполненных

из различных материалов (пластмассовых, массой 1.09 г и металлических, массой 8.07 г шариков). Испытанию подвергались образцы средне- и крупнозернистого мрамора, песчаников, туфо песчаников и диабаза. Исследовались структурные особенности параметров сигналов электромагнитных откликов (ЭМО) на ударное воздействие породных образцов на различных стадиях нагружения последних. На рис. 9 в качестве примера приведены осциллограммы (а, 6) амплитудных значений сигналов ЭМО при соударении образца туфопесчаника с пластмассовым и мрамора с металлическим ударниками (шариками) соответственно и их спектрограммы (в, г). Наименьшие значения амплитуды и наибольшие величины длительности сигналов наблюдались при соударении пластмассовых шариков с мраморными образцами, а наибольшие амплитуды и наименьшие длительности — металлических шариков с туфопесчаниками, песчаниками и др. Установлено, что импульсы ЭМО одиночны, биполярны и могут различаться знаком первого вступления, величинами амплитуд и их периодами. Основная доля энергии для этих, импульсов лежит в низкочастотной части частотного диапазона (до 4-5 кГц). Максимальных величин спектральные амплитуды достигают на частотах порядка первых десятков (мрамор) или сотен (туфопесчаники) Гц. Различия в структуре и параметрах сигналов электромагнитного излучения и электромагнитных откликов позволяют определять вид нагружения — статическое или динамическое.

л ..п " В

—

А, мВг

пмн

и Ь7

ЗИ2И913 7235 38.60'

40000/, МКС

/Гц

Рис. 9. Осциллограммы (а, б) и спектрограмм (в, г) амплитудных значений сигналов ЭМО при соударении образца туфопесчаника с пластмассовым ударником (о, б) и мрамора с металлическим шариком (б, г); частотный диапазон — до 10 кГц; уровни нагружения ~ 130 МПа и 63 МПа соответственно

В результате проведения экспериментальных исследований на породных образцах были выявлены закономерности в изменении количества и структуры сигналов ЭМИ на различных этапах нагружения породных образцов, позволившие предложить новые диагностические критерии разрушения массивов горных пород, заключающиеся в уменьшении периода следования сигналов ЭМИ по мере приближения критической стадии и возникновения в их структуре квазирезонансных периодических процессов, защищенные патентами РФ на изобретения.

Шестая глава посвящена исследованию структуры спектрально-временных характеристик сигналов сопутствующего электромагнитного излучения в процессе нагружения образцов горных пород, анализу полученных результатов, выявлению структурных особенностей спектрально-временных характеристик сигналов ЭМИ на различных стадиях нагружения породных образцов и разработке на этой основе диагностических критериев разрушения.

Большое внимание уделено разработке методики анализа спектрально-временных характеристик сигналов ЭМИ в различных частотных диапазонах (100 Гц-20 кГц и 100 Гц-250 кГц соответственно) для выявления информативных участков в спектрах ЭМИ сигналов на различных стадиях нагружения образцов горных пород и постадийному анализу спектрально-временных характеристик ЭМИ-излучения для нагружаемых образцов горных пород, в том числе, на этапе, предшествующем нарушению сплошности горных пород в диапазоне частот до 20 кГц, и разрушения горных пород. Кроме того, выполнен анализ сигналов ЭМИ при синхронной регистрации эмиссионных параметров и одноосного давления образцов горных пород при полном цикле их нагружения в более высоком диапазоне частот (до 500 кГц) для выявление изменений в структуре их спектров на различных этапах нагружения и разработке на этой основе прогнозно-диагностических критериев разрушения горных пород. С этой целью разработана новая методика обработки экспериментальной информации, позволяющая проводить эволюционный анализ спектральных характеристик сигналов ЭМИ в диапазоне частот до 20 кГц при нагружении породных образцов на основе введенных диссертантом спектрально-временных матриц. Создание системы АСИ-2 позволило расширить диапазон регистрируемых частот сигналов ЭМИ до 500 кГц.

Для анализа сигналов ЭМИ строились их нормированные спектрально-временные характеристики, где по осям аппликат отложены нормированные величины спектральных амплитуд за вычетом помеховой (шумовой) компоненты в ЭМИ-сигнале:

Ь1=\Щ ' I дБ, (13)

тах| ААт\ I j,m I 1

где

-¡—тк

= " (14)

к=0

комплексный коэффициент дискретного преобразования Фурье (ДПФ); т — номер коэффициента ДПФ; п = 2 — число отсчетов; /' =

лРТ , по осям абсцисс — номера кадров j (/' = О,..., N - 1), по осям ординат — значения частот /~/п, /п = 2л:1 тд, гд = 2 мкс — интервал дискретизации. При спектральном анализе использовалась стандартная процедура быстрого преобразования Фурье (именно поэтому количество отсчетов в кадре выбиралось кратным целой степени числа 2).

На рис. 10 представлена типичная спектрально-временная характеристика сигналов ЭМИ, зарегистрированных от начала нагружения до разрушения на примере образца диабаза.

0.51 0.31 0.6К О.КК I 0.45

Рис. 10. Спектрально-временная характеристика сигнала ЭМИ при на-гружении образца диабаза в диапазоне частот до 250 кГц

Ее анализ показал, что на начальных этапах нагружения (кадр 0) в спектр сигнала ЭМИ его высокочастотная компонента присутствует вплоть до частот 125 кГц, которая по мере нагружения образца до уровня О.бст * снижается и реп стрируется на частотах порядка 30 кГц (кадры 4, 5, 6). При дальнейшем увеличь нии уровня нагружения до 0.95 а* в образце происходит смещение спектра изл} чаемых электромагнитных сигналов в область более высоких частот вплоть д 250 кГц, что иллюстрируют кадры 8-11. После этого образец разделяется н фрагменты, и перестает существовать как единое целое.

Таким образом, на основании анализа спектрально-временной характеристи ки сигналов ЭМИ установлено, что по мере увеличения нагружения на них, спек тральные характеристики ЭМИ-эмиссионных сигналов последовательно смеща ются в низкочастотную, а перед нарушением их сплошности - в высокочастотнук часть спектра, а сам процесс разрушения в спектрально-временных образах сиг налов ЭМИ может быть описан в виде трехстадийной ^-образной характеристики Указанная закономерность положена в основу разработки диагностически* признаков разрушения образцов горных пород, защищенных авторскими свидетельствами и патентами РФ на изобретения.

В седьмой главе основное внимание уделяется определению дальности регистрации электромагнитных сигналов в подземных горных выработках от искусственных источников излучения (генераторов тарированной мощности и антенн), а также проверке некоторых диагностических признаков разрушения, установленных в лабораторных экспериментах, заключающихся в уменьшении периода следования сигналов ЭМИ при приближении к моменту нарушения сплошности образцов и изменение в их структуре — возникновение квазирезо-нансов — для рудников и шахт. Дается оценка размерам области влияния очаговых зон от различного рода динамических проявлений горного давления в подземных горных выработках шахт и рудников.

Для оценки дальности регистрации электромагнитных сигналов от искусственных источников излучения и размеров областей влияния очаговых зон от динамических проявлений в породных массивах был проведен комплекс экспериментальных исследований в различных горно-геологических условиях: на угольных

шахтах Кузбасса, на полиметаллическом руднике в Рудном Алтае, в многолетне-мерзлых породах угольных шахт Центральной Якутии, а также на железорудных Таштагольском, Шерегешском и Абаканском месторождениях. Методика экспериментов включала профилирование вдоль выработок по пикетам, расположенным на расстоянии 5 м друг от друга, и измерение уровня сигнала ЭМИ приемными антеннами в трех взаимно-перпендикулярных направлениях. В качестве приемных и передающих антенн использовались электрические антенны — горизонтальные и вертикальные заземленные электрические диполи, а также магнитные — многовитковые квадратные рамки со стороной 0.8 м, работающие в диапазоне частот от 10 кГц до 1 МГц. На рис. 11 представлены сравнительные дистанционные характеристики электромагнитных сигналов при оценке дальности их распространения в диапазоне частот по изменению уровня сигнала от искусственных источников электромагнитного излучения мощностью 1—1.5 Вт, зарегистрированные в контрольных шахтах на различных расстояниях от источников. Максимальная дальность при этом оценивалась по минимально отличимому от шумового фонауровшо полезного сигнала (от 100 до 10 мкВ).

и, В

ю-2

ю-3

ю-4

ю-5

10 О 40 60 80 100 " 120 140 г, м

Рис. 11.Сравнительные дистанционные характеристики электромагнитных сигналов с различными видами излучателей, работающими в условиях: а — Кузбасса и б — Крайнего Севера: 1 — вертикальные электрические антенны; 2 — магнитные антенны; 3, 4 — горизонтальные электрические антенны поперечной и продольной

ориентации на источник излучения соответственно;---расчетные данные для

Г = 10-3 (е) и 10-2 См/м (г)

Электромагнитные сигналы надежно регистрировались в горных выработках угольных шахт Кузбасса (а) на расстояния до 110 м, для Рудного Алтая до 140 м, для условий многолетнемерзлых толщ Центральной Якутии максимальная дальность достигала 230 м (б); пунктирными линиями обозначены расчетные кривые для у = 10~3 — 3s и у = 10-2 См/м — Зг.

Оценка размеров области влияния очаговых зон от различного рода динамических проявлений горного давления осуществлялась по характеру изменения уровня сигнала ЭМИ с удалением от мест заколообразования, вновь пройденных забоев, разрывных нарушений, при пучении почв выработок и др.

На рис. 12 представлены оценки размеров влияния очаговых зон с помощью сигналов ЭМИ, зарегистрированные на различных расстояниях от мест удаления заколов на Таштагольском руднике (очаговые зоны).

Рис. 12. К оценке размеров областей влияния очаговых зон от заколообразования по количеству сигналов ЭМИ в единицу времени (счет импульсов) по мере удаления от мест заколообразовашга источников ЭМИ-сигналов: 1,3 — антенна расположена горизонтально соосно выработке; 2,4 — антенна расположена ортогонально оси выработки; 1,2 — гор. -210 м, блоки 27, 28, 29; 3,4 — гор. -140 м, блок 27; 5 — уровень фона на откаточном горизонте; — чувствительность приемников 10 и 100 мкВ соответственно

Установлено, что сигналы ЭМИ от очагов заколообразования и других видов динамических проявлений (стреляния, разрывные нарушения, вновь пройденные забои и др.) различной интенсивности (~ 75 отн. ед., рис. 12.) могут устойчиво регистрироваться при удалении от источника излучения на расстояниях до -30-50 м.

Проверка основных диагностических признаков разрушения горных пород, сформулированных по результатам лабораторных исследований: уменьшение периодов следования сигналов ЭМИ и возникновение в их структуре квазирезонан-сов перед стадией нарушения сплошности для натурных условий — осуществлялась автором в течение ~ 20 лет совместно со службой предупреждения и прогноза горных ударов (111II У) Таштагольского рудника с использованием приборов РЭМИ-1, РЭМИ-2 и ИЭМИ-1. Здесь проводился анализ количества зарегистрированных импульсов - сигналов ЭМИ за равные промежутки времени как с помощью разработанных приборов РЭМИ-2 и ИЭМИ-1, так и дополнительного оборудования, включающего прибор ИЭМИ-1 с ферритовой стержневой антенной, устройства сопряжения и осциллографа ТОБ-ЗОЮ.

Данные проведенных экспериментов показали, что имеет место увеличение количества импульсов ЭМИ при достижении предельных состояний как в образцах горных пород, так и в породных массивах. В качестве примеров приведет,! результаты, полученные приблизительно за 5-10 мин перед динамическими проявлениями горного давления в виде стреляний (гор.-210м, орт 4, 15 ноября 1999 г.) и перед микроударами ориентировочно за 3 часа (гор.-350 м, орты 18, 19, 16 августа 2001 г.). Было установлено, что уровень показаний приборов перед стрелянием увеличился с 18 до 46 отн. ед., т.е. в 2-3 раза, а перед микроударом -более чем в 5-7 раз (с 3 до 33 отн. ед.), причем уровень сигналов ЭМИ увеличился по всему профилю контрольных выработок,

При экспериментальных исследованиях, проведенных накануне горного удара, произошедшего 02.11.2005 г. в 13.51.02 местного времени над центральной частью орта 20, (класс 6.4, энергия 2.6х 106 Дж, длительность 32.5 с), эквивалентного взрыву с массой ВВ 31 т, была зафиксирована серия осциллограмм сигналов ЭМИ.

На рис. 13 а, б представлены участки осциллограмм импульсов ЭМИ, зарегистрированные соответственно за -35 (а) и 15 мин (б) до горного удара. Расстояние между очагом разрушения и местом регистрации электромагнитных сигналов составило ~ 75-80 м. Рис. 13а демонстрирует, что на достаточно малом временном промежутке (-200 мс) было зарегистрировано ~ 8 эмиссионных сигналов с амплитудами, достигающими значений на входе антенны 250-300 мкВ и периодами между соседними импульсами от 15 до 35 мс.

За 25 и 15 мин до горного удара количество импульсов за такой же временной промежуток увеличилось, соответственно, до 10— 11 и 12- 14, а периоды времени между соседними сигнатами уменьшились (величины амплитуд, в основном, остались на прежнем уровне). Сигналы ЭМИ в этих временных промежутках распределены неравномерно.

Liii

i» с. т-

Рис. 13. Записи графиков регистрации сигналов ЭМИ: а — за 35 мин, б — за 15 мин до горного удара на Таштаголъском руднике, гор. - 350, орт 20 (02,11. 2005 г.)

Из выделенного фрагмента графика рис. 136, можно видеть и еще один признак, характеризующий приближение стадии предразрушения (рис. 14). На участке осциллограммы сигналов ЭМИ кроме одиночных импульсов отчетливо видно изменение, произошедшее в структуре сигналов ЭМИ, заключающееся в возникновении низкочастотной огибающей эмиссионного сигнала с двумя последовательными квазирезонансными периодическими колебаниями, возникшими в результате деформационных процессов в массиве и отражающих в электромагнитных образах структурное изменение в них за 15 мин до горного удара. Длительности этих колебаний оцениваются в 18 и 25 мс. Амплитуды периодических сигналов небольшие и достигают 50-60 мкВ (изменяясь в пределах первых десятков мкВ).

Рис. 14. Изменение структуры сигналов ЭМИ за 15 мин до динамического проявления горного давления в виде горного удара. Расстояние между очагом разрушения и оператором —75 - 80 м

Таким образом, на конкретном примере натурных условий подземных горных выработок была подтверждена выявленная ранее в лабораторных условиях на образцах горных пород закономерность возникновения на стадии предразрушения горных пород квазирезонансных периодических колебаний в сигналах ЭМИ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, являющейся научно-квалификационной работой, имеющей важное народнохозяйственное значение, решена проблема теоретического обоснования и разработки метода и измерительных средств для диагностики критических состояний горных пород на основе элекгромагнитной эмиссии. При этом получены следующие основные результаты.

1. Теоретически установлена зависимость для меридиональных и радиальных компонент электромагнитного поля от источника излучеиия до приемника и частотами, при которых их значения уравниваются, а также максимальными значениями меридиональных составляющих компонент и их частотами, причем меридиональная компонента достигает максимального значения на частоте, отличающейся от частоты равных амплитуд в £ -1.45 раз.

2. Разработаны конструкции антенн электрического и магнитного типа для проведения экспериментов в лабораторных и натурных условиях. Антенны предназначены и использованы для регистрации слабых сигналов ЭМИ, возникающих в образцах и массивах, и конструктивно выполнены таким образом, чтобы излучаемый сигнал ЭМИ из породного образца находился относительно антенны в зоне максимальной ее чувствительности. Все разработанные конструкции защищены авторскими свидетельствами и патентами РФ на изобретения.

3. Разработана, изготовлена, испытана и эксплуатируется в промышленных условиях подземных горных выработок ряда рудных месторождений России (рудники Таштагольский, Абаканский, Кировский, Интернациональный, Бадрак) и угольных месторождений северо-востока Китая аппаратура для диагностики предразрушаю-щего состояния массива типа РЭМИ-2 и ИЭМИ-1. Способ диагностики состояния массива и устройство для его осуществления защищены патентом на изобретение.

4. Разработана и реализована на базе ШМ-совместимого компьютера и двенадцатиразрядного четырехканального АЦП структурная схема автоматизированной системы синхронной регистрации нагрузки и электромагнитных параметров при разрушении образцов горных пород, воплощенная в системе АСИ-2. Разработана и создана структура взаимодействия аппаратных и программных средств системы АСИ-2 при синхронной регистрации механических и электромагнитных параметров образцов горных пород, а также пакет прикладных программ применительно к обработке полученной информации, позволяющие получать амплитудно-временные и спектральные характеристики сигналов ЭМИ на различных стадиях нагружения образцов. Обеспечена возможность гибкой адаптации системы АСИ-2 к изменяющимся условиям эксперимента.

5. Разработаны и созданы стенд и методика синхронной регистрации нагрузки и сопутствующих электромагнитных параметров (амплитуды импульсов, их длительностей и периодов следования) при одноосном нагружении образцов горных пород. Проведены серии экспериментальных исследований для хрупких (известняки, базальты, туфы, кварциты, сиениты, магнетитовые руды, кварцы) и пластичных (мрамора, диабазы) горных пород. Отмечена неоднозначность между величинами падения нагрузки и амплитудами сигналов ЭМИ на различных стадиях нагружения. Проведены серии экспериментов по определению величин амплитудных значений сигналов ЭМИ на стадии нарушения сплошности и при ударном воздействии на напряженные образцы.

6. Установлено, что процесс разрушения образцов горных пород на основании структуры сопутствующего ЭМИ-излучения может рассматриваться как трехстадийный с последовательным изменением временных интервалов между возникновением соседних импульсов на несколько порядков, что рекомендуется использовать в качестве диагностического критерия разрушения.

7. Установлено, что переход от стационарной стадии накопления трещин к нестационарной стадии разрушения при нагружении образцов горных пород связан с изменением структуры в сигналах ЭМИ, возникновением в них периодических низкочастотных колебаний с переменными амплитудой и длительностью -автоколебательным квазирезонансным процессом.

8. Разработана новая методика построения спектрально-временных характеристик сигналов сопутствующего электромагнитного излучения, основанная ж выявлении наиболее информативных участков в спектрах сигналов ЭМИ на раз личных стадиях нагружения породных образцов на примере хрупких (сиениты) i пластичных (мрамора) горных пород в диапазоне частот до 250 кГц.

9. Экспериментально доказано, что при одноосном нагружении образцов гор ных пород с постоянной скоростью проявляется трехстадийность процесса их раз рушения, находящая свое отражение в S-образном характере изменения струкгурь спектрально-временных параметров сигналов ЭМИ: первая стадия отображается Kai высокочастотный процесс с постепенным смещением спектра ЭМИ по мере нагружения образцов горных пород в более низкочастотную область; вторая стадия приводит к повторному смещению спектра в высокочастотную часть частотного диапазона; третья стадия — предразрушения характеризуется тем, что спектральные характеристики вновь регистрируются в низкочастотной части частотного диапазона.

10. Экспериментально установлено, что перед стадией нарушения сплошности образцов горных пород верхняя граница амплитудных спектров в спектрально-временных характеристиках эмиссионных электромагнитных сигналах смещается в высокочастотную его часть.

11. Исследована дальность регистрации электромагнитных сигналов от искусственных источников излучения в зависимости от их мощности (1-1.5 Вт) и ориентации электрических и магнитных антенн в условиях подземных горных выработок угольных и рудных месторождений. В условиях угольных шахт Кузбасса дальность регистрации электромагнитных сигналов при чувствительности приемного устройства 10 мкВ достигала на оптимальной частоте — 100-150 кГц расстояния в 110 м, на руднике им. 22 партсъезда, Зыряновского свинцово-цинкозого комбината это расстояние при той же чувствительности приемника на частоте 1 МГц увеличивалось до 140 м, а в условиях многолетнемерзлых пород Центральной Якутии, шахты "Сангарская" и № 11 Джебарик-Хайского месторождения при частоте 500 кГц и чувствительности приемника 10 мкВ оно составляло 230 м.

12. Дана оценка размеров области влияния очаговых зон от различного рода динамических проявлений горного давления (заколообразования, стреляния, разрывные нарушения, забои вновь пройденных выработок, микроудары, горные удары) в подземных горных выработках шахт и рудников — до 50 м. Экспериментально, в натурных условиях установлено, что последовательное увеличение количества импульсов ЭМИ, их амплитуд, а также уменьшение интервалов следования между ними свидетельствует о приближении контролируемого участка массива горных пород к состоянию нарушения его сплошности (критическая стадия).

13. На примере рудника "Таштаголъский" экспериментально установлено, что на критической стадии нарушения сплошности массива горных пород наблюдается квазирезонансный периодический (автоколебательный) процесс в формировании структуры ЭМИ-излучения. В этом смысле имеет место подобие ЭМИ-предвестников достижения критической стадии нагружения и разрушения породных образцов и контролируемых объемов горного массива.

ЛИТЕРАТУРА

1. Яковицкая Г.Е. Об особенностях регистрации электромагнитного излучения при оценке напряженного состояния массива горных пород [Текст] /Г.Е. Яковицкая // Сб.: "Геофизические способы контроля напряжений и деформаций". - Новосибирск. -1985. - С. 64-68.

2. Яковицкая Г.Е. Датчики для регистрации ЭМИ в шахтных условиях [Текст] У Г.Е Яковицкая // Сб.: "Техника натурного геомеханического эксперимента". -Новосибирск. - 1985. - С. 59-63.

3. Курленя М.В. Методика исследования электромагнитного излучения при разрушении образцов горных пород [Текст] / М.В. Курленя, Г.И. Кулаков, В.Н. Опар™, В.М. Жигалкин, Г.Е. Яковицкая // Изд. ИГД СО РАН. - Новосибирск. - 1989. -24 с.

4. Курленя М.В. Стадийность процесса разрушения на основе исследования ЭМИ-излучения [Текст] / М.В. Курленя, Г.Е. Яковицкая, Г.И. Кулаков - ФТПРПИ. -1991.-№ 1, —С. 41 —49.

5. Курленя М.В. Спектрально-временной анализ электромагнитной эмиссии при трещинообразовашш горных пород [Текст] / М.В.Курленя, Г.И.Кулаков, Г.Е. Яковицкая // ФТПРПИ. - 1993. -№ 1. - С. 3 -13.

6. Курленя М.В. Исследование спектральных характеристик сигналов электромагнитного излучения при разрушении горных пород [Текст] / М.В. Курленя, Г.И. Кулаков, Г.Е. Яковицкая //16 Всемирный горный конгресс. - "Горн, промышленность на пороге XXI в." - Т. 5; 1 - 31. - София. -1994. - С. 237 - 243.

7. Кулаков Г.И. Модернизация аппаратуры доя регистрации ЭМИ в натурных условиях [Текст] / Г.И. Кулаков, В.А. Марков, В.Г. Базлов, Г.Е. Яковицкая // ФТПРПИ. — 1994.-№2.-С.47-51.

8. Кулаков Г.И. Особенности изменения спектра частот сигналов электромагнитного излучения [Текст] / Г.И. Кулаков, Г.Е. Яковицкая // ПМТФ. - 1994. - № 5. -С. 160-165.

9. Кулаков Г.И. Прогноз разрушения горных пород на основе особенностей регистрации сигналов электромагнитного излучения [Текст] / Г.И. Кулаков, Г.Е. Яковицкая // ПМТФ. - 1995. - № 6. - С. 155 -157.

10. Кулаков Г.И. О методе неразрушающего контроля на основании сигналов электромагнитного излучения [Текст] / Г.И. Кулаков, Г.Е. Яковицкая // Дефектоскопия. - 1995.6. - С. 26 - 32.

11. Вострецов А.Г. Прогнозировать разрушения горных пород по спектральным характеристикам сигналов электромагнитного излучения [Текст] / А.Г. Вострецов, Г.И. Кулаков, Ю.А. Тимоненков, Г.Е. Яковицкая П ФТПРПИ. ~ 1998. - № 4. -С. 44-49.

12. Курленя М.В. О струюуре сигналов электромагнитного излучения и связанных с ними актах разрушения образцов горных пород [Текст] / М.В. Курленя. А.Г. Вострецов, Г.И. Кулаков, Г.Е. Яковицкая // ФТПРПИ. - 2000. - № 1. - С. 3 -11.

13. КурленяМ.В. Регистрация и обработка сигналов электромагнитного излученю при разрушении горных пород [Текст] / М.В. Курленя, А.Г. Вострецов, Г.И. Купа ков, Г.Е. Яковицкая // Новосибирск: Изд. СО РАН - 2000. - 232 с.

14. Курленя М.В. О прогнозе разрушения горных пород на основе регистрации им пульсов электромагнитного излучения [Текст] / М.В. Курленя, А.Г. Вострецов Г.И. Кулаков, Г.Е. Яковицкая // ФТГ1РПИ. - 2001. - № 3. - С. 12- 18.

15.КурленяМ.В. Электромагнитные сигналы при статистическом и динамически, нагружении образцов горных пород [Текст] / М.В. Курленя, А.Г. Вострецов М.М. Пынзарь, Г.Е. Яковицкая // ФТПРПИ. - 2002. - № 1. - С. 22 - 27.

16. Курленя М.В. Фоновое электромагнитное излучение горных пород, регистри руемое в подземных выработках [Текст] / М.В. Курленя, Г.И. Кулаков, А.Г. Вое трецов, В.А. Ваганова, С.В. Моисеев, Г.Е. Яковицкая // ФТПРПИ. - 2002. - № 2 -С. 10-17.

17. Яковицкая Г.Е. Прогноз динамических проявлений массива горных пород на основании регистрации сигналов электромагнитного излучения [Текст] / Г.Е. Яковицкая// Труды III Международной конференции "Физические основы разрушения горных пород"-Новосибирск.-2003.-С. 154-158.

18. Яковицкая Г.Е. О некоторых особенностях структуры сигналов электромагнитного излучения при разрушении горных пород [Текст] / Г.Е. Яковицкая // ФТПРПИ -2004.-№3.-С. 20-29.

19. Яковицкая Г.Е. Электромагнитное излучение и автоколебательный процесс пред-разрушающего состояния горных пород [Текст] / Г.Е. Яковицкая // Вулканологи? и сейсмологи«.- 2006 -№б~С. 21-28.

20. Kurlenya М. Rockburst prediction based оп electromagnetic radiation of deformed rock mass [Text] / M. Kurlenya, A. Vostretsov, G Kulakov, G Yakovitskaya // International Scientific-Technical Symposium ROCKBURSTS. - 2002. - Research and prevention systems Proceedings. - 2002. - Ustron, Polska. - P.p. 237 - 243.

21. Vostretsov A.G Solid specimen failure prediction Based on electromagnetic Emission pulses flow intensity Proceedings KORUS - 2003 [Text] / A.G Vostretsov. GI. Kulakov, G. Ye. Yakovitskaya // The VII Korea-Russia International Symposium or Science and Technology. - 2003. - Ulsan, Republic of Korea. - P.p. 296 - 298.

22. VostretsovA.G Some regularities in electromagnetic radiation signals in rock failure. KORUS - 2004 [Text] / A.G Vostretsov, G Ye. Yakovitskaya // The VIII Korea-Russia International Symposium on Science and Technology. - 2004. - Tomsk Polytechnic University, Russia - P.p. 179 -181.

23. VostretsovA.G Structure of the Electromagnetic Radiation Signals Spectral Characteristics During Rock Failure Preparation. KORUS - 2005 [Text] / A.G Vostretsov, G Ye. Yakovitskaya // The IX Korea-Russia Internationale Symposium on Science and Technology. - 2005. - Novosibirsk State Technical University, Russia. - P.p. 814-815.

24. A. c. 1562449 СССР, МКИ3 E 21 С 39/00. Способ прогнозирования разрушения массива горных пород [Текст] / МБ. Курленя, В.Н. Опарин, Г.Е. Яковицкая. -№ 4390725/23 - 03; заявл. 14.03.88; опубл. 07.05.90, Бюл. №17.-5 е.: ил.

25. А. с. 1740665 СССР, МКИ3 Е 21 С 39/00. Способ прогноза разрушения горных пород [Текст] / М.В. Курленя, В.Н. Опарин, Г.И. Кулаков, Г.Е. Яковицкая. -№4795251/03; заявл. 05.03.90; опубл. 15.06.92, Бюл. № 22. - 5 е.: ил.

26. А. с. 1774303 СССР, МКИ3 Е 21 С 39/00. Устройство для регистрации электромагнитного излучения при трещинообразовании горных пород [Текст] / М.В.Курленя, Г.И.Кулаков, В.А.Марков, Г.Е.Яковицкая. - №4795251/09; заявл. 16.07.90; опубл. 07.11.92, Бюл. №41. -3 е.: ил.

27. Пат. 2137920 Российская Федерация, МПК7 Е 21 С 39/00, G 01 N 29/04. Способ прогноза разрушения горных пород и устройство для его осуществления [Текст] / М.В. Курленя, Г.И. Кулаков, А.Г. Вострецов, В.И. Кушнир, Г.Е.Яковицкая. - №97114212/28; заявл. 01.08.97; опубл. 20.09.99, Бюл. №26. -4 е.: ил.

28. Пат. 2229597 Российская Федерация, МПК7 Е 21 С 39/00. Способ прогноза разрушения массива горных пород [Текст] / М.В. Курленя, А.Г. Вострецов, Г.И. Кулаков, Г.Е. Яковицкая. - №2002123946; заявл. 09.09.02; опубл. 27.05.04, Бюл. № 15.-4 с.: ил.

Подписано к печати 14. 11.2006 Формат 68 х 84/16 Печ. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ № 29 Институт горного дела СО РАН 630091 г. Новосибирск, Красный проспект, 54

Содержание диссертации, доктора технических наук, Яковицкая, Галина Евгеньевна

ВВЕДЕНИЕ.Ю

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Динамические проявления горного давления в массиве как одна из наиболее опасных форм разрушения горных пород.

• 1.2. Модели разрушения горных пород, основные гипотезы возникновения электромагнитного излучения при зарождении и прорастании трещин.

1.3. Геофизические методы контроля напряженно-деформированного состояния и удароопасности массивов горных пород.

1.4. Использование метода ЭМИ для прогноза землетрясений и динамических проявлений горного давления в массиве.

1.4.1. ЭМИ-антенны для регистрации сигналов в лабораторных экспериментах, в натурных условиях подземных горных выработок и при прогнозе землетрясений.

1.4.2. Системы измерений геомеханической информации для прогноза разрушения породных образцов и динамических проявлений горного давления (в лабораторных экспериментах и в массивах).

1.4.3. Анализ результатов лабораторных и натурных исследований процесса разрушения горных пород на основании регистрации ЭМИ.

1.5. Цель и основные задачи исследований.

ГЛАВА 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ СИГНАЛОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ И ОЦЕНКА УСЛОВИЙ ИХ РЕГИСТРАЦИИ.

2.1. Анализ механизма формирования очагов разрушения вокруг подземных горных выработок. Обоснование модели возникновения

ЭМИ при зарождении и росте трещин.

2.2. Об ориентировании приемных антенн электрического и магнитного типа в подземных горных выработках.

2.3. Анализ условий распространения электромагнитных сигналов в геосредах с различными электрическими параметрами в характерном для ЭМИ-излучения диапазоне частот.

2.4. Оптимальные размеры электрической и магнитной антенн в условиях ближней и дальней зон источника излучения сигналов ЭМИ.

2.5. Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ПРИЕМНЫХ ЭМИ-АНТЕНН И ПРИБОРОВ ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ СИГНАЛОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК.

3.1. Задачи разработки приемных ЭМИ-антенн и приборов для регистрации электромагнитных сигналов в подземных горных выработках.

3.2. Исследование факторов, влияющих на величины амплитуд электромагнитных сигналов в подземных горных выработках.

3.2.1. Анализ потерь электромагнитной энергии от очага разрушения до приемника.

3.2.2. О коэффициентах согласования электрических характеристик антенн и массива горных пород та и полезного действия %.

3.3. Постановка и решение задач о согласовании электрических параметров массива и приемных антенн электрического и магнитного типов.

3.3.1 Входное сопротивление электрического диполя в виде металлического штыря и его согласование с параметрами массива.

3.3.2. Входное сопротивление магнитной антенны, выполненной в виде длинной одновитковой рамки, расположенной в выработке или скважине.

3.3.3. Об эффективности антенн электрического и магнитного типа в условиях подземной регистрации электромагнитных сигналов.

3.4. Конструкции приемных ЭМИ- антенн электрического и магнитного типа и их параметры.

3.4.1. Конструкции приемных ЭМИ-антенн электрического типа.

3.4.2. Антенны магнитного типа для регистрации ЭМИ-излучения.

3.5. Разработка аппаратуры для регистрации сигналов ЭМИ в натурных условиях подземных горных выработок.

3.6. Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. МЕТОДЫ РЕГИСТРАЦИИ СИГНАЛОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ.

4.1 Задачи диагностики состояния горных пород на основании регистрации сигналов ЭМИ.

4.2. Структура и характеристики автоматизированных систем контроля - АСК.

4.3. Экспериментальное исследование шумов и помех в автоматизированных системах контроля. Предел чувствительности аппаратуры регистрации ЭМИ.

4.4. Обнаружение полезного сигнала на фоне шумов и помех. Задачи и методы обработки информации при обнаружении сигналов ЭМИ.

4.5. Разработка алгоритмов синхронной регистрации параметров ЭМИ и нагружения образцов горных пород с помощью системы АСИ-2.

4.6. Тестовые примеры регистрации сигналов электромагнитного излучения с помощью системы - АСИ 2.

4.7. Выводы по главе 4.

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ СИГНАЛОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИ РАЗРУШЕНИИ ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ

ПОРОД.

5.1. Задачи проведения лабораторного эксперимента.

5.2. Методика и стенд для проведения экспериментальных исследований.

5.3. Регистрация и анализ синхронных записей сигналов ЭМИ и нагрузки.

5.4. Структурные особенности сигналов ЭМИ при многостадийном падении нагрузки в процессе разрушения образцов горных пород.

5.5. Амплитудные характеристики сигналов электромагнитного излучения в моменты нарушения сплошности образцов мрамора.

5.6. Структурные особенности параметров электромагнитных сигналов при статическом и динамическом нагружении горных пород.

5.7. Трехстадийность процесса разрушения образцов горных пород на основании регистрации сигналов электромагнитного излучения.

5.8. Об автоколебательном квазирезонансном характере сопутствующего процесса ЭМИ-излучения на стадии, предшествующей нарушению сплошности образцов горных пород.

5.9. О способе диагностики разрушения породных образцов на основе контроля квазирезонансных процессов в сопутствующем ЭМИ-излучении.

5.10. Выводы по главе 5.

ГЛАВА 6. СПЕКТРАЛЬНО-ВРЕМЕННОЙ АНАЛИЗ В ИССЛЕДОВАНИИ ЭВОЛЮЦИИ СОПУТСТВУЮЩЕГО ЭМИ-ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИ НАГРУЖЕНИИ ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ ПОРОД.

6.1. Основные задачи спектрального анализа.

6.2. Стадии процесса разрушения образцов горных пород и сопутствующее электромагнитное излучение.

6.3. Спектрально-временной анализ электромагнитной эмиссии в диапазоне частот до 20 кГц при трещинообразовании образцов горных пород на стадии, предшествующей нарушению их сплошности.

6.4. Графическое описание процесса разрушения образцов горных пород в матричном представлении сигналов ЭМИ. ^-образная характеристика разрушения.

6.5. Исследование спектральных характеристик ЭМИ-излучения на примере хрупких и пластичных образцов горных пород в диапазоне частот до 20 кГц.

6.6. О некоторых особенностях спектрально-временных характеристик сигналов электромагнитного излучения, зарегистрированных с помощью системы АСИ-2.

6.7. Разработка диагностических критериев разрушения горных пород.

6.7.1. Критерии разрушения на основе структурных особенностей спектрально-временных характеристик сигналов электромагнитного излучения.

6.7.2. Способ прогноза разрушения горных пород по изменению величины максимальной амплитуды и соответствующей ей спектральной частоты эмиссионных сигналов.

6.7.3. Диагностика разрушения образцов горных пород и минимальная скорость изменения максимальной спектральной амплитуды ЭМИ.

6.7.4. Состояние предразрушения массива и направленность изменения максимальной спектральной амплитуды электромагнитных сигналов и соответствующей ей частоты.

6.7.5. Способ диагностики разрушения образцов горных пород на основе анализа изменения спектрально-временных характеристик сигналов ЭМИ.

6.8. Выводы по главе 6.

ГЛАВА 7. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА РАЗРУШЕНИЯ В МАССИВАХ ГОРНЫХ ПОРОД НА ОСНОВАНИИ РЕГИСТРАЦИИ СИГНАЛОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ОТ ИСКУССТВЕННЫХ И ЕСТЕСТВЕННЫХ ИСТОЧНИКОВ ИЗЛУЧЕНИЯ.

7.1. Основные задачи натурных исследований в условиях подземных горных выработок.

7.2. Выбор участков для измерения электрических характеристик горных пород и методика проведения экспериментов в подземных горных выработках.

7.2.1. Выбор участков для проведения экспериментальных исследова

7.2.2. Измерительная аппаратура и методика для проведения экспериментальных исследований.

7.2.3 .Измерения электрических характеристик горных пород в условиях горных массивов Кузбасса, Центральной Якутии и

Рудного Алтая.

7.3. Дальность регистрации электромагнитных сигналов от искусственных источников излучения в породных массивах.

7.3.1. Дальности регистрации электромагнитных сигналов в горных выработках шахт Кузбасса.

7.3.2. Регистрация электромагнитных полей в многолетнемерзлых горных породах угольных шахт Центральной Якутии для определения дальности их распространения.

• 7.3.3. Определение дальности передачи электромагнитных сигналов в условиях полиметаллических рудников Рудного Алтая (Зыряновского свинцово-цинкового комбината).

7.4. Оценка областей влияния очаговых зон динамических проявлений горного давления.

7.5. Исследование взаимосвязи между уровнем трещиноватости горных пород и интенсивностью сигналов электромагнитного излучения.

7.6. Формирование зон повышенной трещиноватости и интенсивность сигналов электромагнитного излучения.

7.7. Диагностика и контроль различных видов динамических проявлений горного давления по изменению структуры сигналов электромагнитного излучения.

7.8. Выводы по главе 7.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка метода и измерительных средств диагностики критических состояний горных пород на основе электромагнитной эмиссии"

Идея работы заключается в установлении и применении новых феноменологических взаимосвязей между процессами деформирования горных пород на различных этапах их нагружения вплоть до разрушения и особенностями формирования спектрально-временной структуры сигналов импульсного электромагнитного излучения, а также создании адекватных контролируемым процессам современных измерительных средств для сопутствующего ЭМИ-излучения.

Задачи исследований: теоретически и экспериментально оценить дальность регистрации сигналов электромагнитного излучения от очага разрушения в породных массивах с учетом их электрических характеристик и диапазона принимаемых частот; разработать и создать приборные комплексы и методическое обеспечение для проведения экспериментальных исследований в лабораторных и натурных условиях процесса разрушения на основе регистрации сопутствующего нагружению образцов горных пород и массивов электромагнитного излучения; разработать и создать стенд с системой регистрации и обработки информации, обеспечивающий синхронную запись уровня механической нагрузки на образцы горных пород и сигналов сопутствующего электромагнитного излучения; на основе совместной регистрации и спектрального анализа сигналов электромагнитного излучения образцов горных пород и породных массивов на различных стадиях нагружения установить феноменологические признаки, на основе которых возможно построение диагностических критериев их предельных состояний; провести проверку ЭМИ-критериев предразрушающего состояния образцов горных пород, выявленных в лабораторных экспериментах, применительно к натурным условиям подземных горных выработок.

Методы исследований

В исследованиях применялся комплексный подход, включающий анализ источников научной и технической информации по решаемым задачам, постановку и проведение теоретических и экспериментальных лабораторных и натурных исследований, а также разработку и создание современных измерительно-вычислительных систем контроля ЭМИ-излучения. При решении поставленных задач использованы современные методы обработки и анализа экспериментальных данных: математической физики, спектрального анализа, теории вероятности и математической статистики, теории упругости, разрушения горных пород.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

4. Установлена взаимосвязь между изменением уровня одноосного нагружения породных образцов и структурой эмиссионных сигналов на предельной стадии, которая характеризуется как квазирезонансный периодический процесс с увеличивающимися амплитудами и периодами ЭМИ-излучения.

6. Экспериментально, в натурных условиях установлено совпадение ЭМИ-критериальных признаков перехода образцов горных пород в предельное состояние (увеличение количества импульсов ЭМИ и возникновение квазирезонансного периодического процесса с увеличивающимися периодами и длительности этих импульсов) для участков массива Таштагольского, Шерегешского и Абаканского железорудных месторождений, а также для угольных шахт Южного Кузбасса (ш."Усинская").

Достоверность научных результатов, выводов и положений обеспечивается большим объемом экспериментальных лабораторных и натурных исследований, удовлетворительной сходимостью теоретических и экспериментальных результатов, а также применением комплекса современных методов и измерительных средств диагностики и контроля механического состояния породных массивов в условиях подземных шахт и рудников.

Научная новизна:

1. Впервые предложен критерий определения частот для равных значений меридиональной и радиальной составляющих, а также частот максимальных значений меридиональных составляющих компонент электромагнитного поля от источника ЭМИ-излучения, учитывающий электрические параметры среды (проводимость, магнитную проницаемость) и позволяющий определять оптимальное расстояние до очага разрушения.

2. На уровне изобретений создан комплекс приборов (РЭМИ-1, РЭМИ-2, ИЭМИ-1) для диагностики предразрушающего состояния горных пород, включающий регистраторы электромагнитных сигналов и ЭМИ-антенны.

3. Впервые разработаны основные принципы и алгоритмы создания автоматизированной системы регистрации и обработки экспериментальной информации АСИ-2 для проведения исследований в лабораторных условиях и основанной на синхронной регистрации нагрузки и характеристик сопутствующего ЭМИ-излучения (амплитуды, длительности импульсов и периодичности их появления) в диапазоне частот до 250 кГц. Это позволяет устанавливать взаимосвязь между стадиями нагружения образцов горных пород, количеством и спектральной структурой эмиссионных сигналов.

4. Предложен новый способ диагностики критического состояния горных пород, основанный на возникновении квазирезонансной структуры сигналов сопутствующего ЭМИ-излучения.

5. Экспериментально в условиях одноосного нагружения образцов горных пород впервые установлено, что по мере приближения уровня нагружения к разрушающему, ЭМИ-излучение характеризуется увеличением количества импульсов на равных временных интервалах, уменьшением периода их следования и длительности самих импульсов. При этом верхняя граница спектральных характеристик электромагнитных эмиссионных сигналов смещается в высокочастотную его часть.

6. Экспериментально, впервые для натурных условий, установлено совпадение ЭМИ-критериальных признаков перехода образцов горных пород в предельное состояние: уменьшение периода следования сигналов ЭМИ и возникновение квазирезонансных процессов в их структуре - для участков породного массива. Личный вклад автора заключается в: формулировке цели и постановке задач исследований, их методическом и аппаратурном обеспечении, а также организации и проведении лабораторных и натурных экспериментов; экспериментальном установлении возникновения квазирезонансной структуры сигналов сопутствующего электромагнитного излучения и последовательного смещения верхней границы их амплитудно-частотного спектра на предразру-шающей стадии нагружения горных пород в высокочастотную область; участии в составлении технического задания на разработку и создание приборов типа РЭМИ-1, РЭМИ-2 и ИЭМИ-1, использовании последних для контроля динамических проявлений горного давления в массивах в условиях удароопасных рудников и шахт; руководстве и непосредственном участии в проведении экспериментальных исследований особенностей развития электромагнитных эмиссионных процессов на критических и докритических стадиях нагружения образцов горных пород и массивов в условиях железорудных Таштагольского, Шерегешского, Абаканского рудников, полиметаллического рудника им. 22 партсъезда (Рудный Алтай), угольных шахтах"Усинская", им. Ярославского им. Кирова, "Бутовская", "Березовская", "Зенковская", "Грамотеинская", им. Засядько, "Сангарская" и № 11 (Центральная Якутия).

Практическая ценность работы: разработанные конструкции ЭМИ-антенн магнитного типа для приема сигналов электромагнитного излучения в лабораторных и натурных условиях (защищены авторскими свидетельствами и патентами РФ на изобретения) использованы в приборах РЭМИ -2, ИЭМИ -1, а также в лабораторных экспериментах; приборы РЭМИ-1 и РЭМИ-2 разработаны, изготовлены и прошли длительную апробацию для диагностики и контроля динамических проявлений горного давления на рудниках Таштагольский и Шерегешский, кимберлитовых месторождениях Якутии (рудники "Интернациональный", "Бадран"); прибор ИЭМИ-1 используется на апатитовых рудниках Кольского полуострова.

Реализация работы в промышленности: на основе разработанной технической документации организовано мелкосерийное производство прибора ИЭМИ-1 (АООТ Бердское СКБ, г. Бердск, Новосибирской области); приборы типа ИЭМИ-1 используются в подземных условиях для контроля безопасности технологических процессов в подземных горных выработках Тапггаголь-ского рудника, в Хакасии (Абаканский рудник), в Якутии (рудники "Бадран", "Интернациональный"); прибор ИЭМИ-1 поставлен в 2006 году по контракту в КНР (Ляонинский технический университет) для диагностики внезапных выбросов угля и газа на шахтах Китая.

Апробация работы

Результаты диссертационных исследований докладывались автором на Сибирской школе-семинаре "Математические методы механики сплошных сред" ("Лаврентьевские чтения"), г. Новосибирск, 1997 г.; на 5-й Межотраслевой конференции по реакторному материаловедению, г. Димитровоград, 1997 г.; на 5-й Международной конференции по компьютерному моделированию материалов и технологий "CADAMT-97", г. Байкальск, 1997; на Международной конференции по горной геофизике, г. Санкт-Петербург, 1998 г.; на Научно-практической конференции по горным ударам, г. Таштагол, 2000 г.; на П-й Международной школе-семинаре "Основы прогнозирования разрушения горных пород", г. Красноярск. 2001г.; на Международных конференциях "Геодинамика и напряженное состояние недр Земли", г. Новосибирск: 1999, 2001, 2003 , 2005 гг.; на Международной конференции "Проблемы и перспективы развития горных наук", г. Новосибирск. 2004 г.; на III и IY Международных конференциях "Физические проблемы разрушения горных пород", г. Абаза (Хакасия), 2002 г., г. Москва, 2004 г.; на Всероссийской конференции "Деформирование и разрушение структурно неоднородных сред и конструкций" г. Новосибирск, 2006 г., на научных семинарах Института горного дела СО РАН в 1980 - 2006 гг.

Публикации

Диссертационные исследования проводились по планам НИР Института горного дела СО РАН; в последние годы — в рамках приоритетных научных направлений РАН - 6.3 "Современная геодинамика, движения и напряженное состояние земной коры, сейсмичность и сейсмический прогноз" и СО РАН - 25 "Современные геодинамические поля и процессы в верхних оболочках твердой Земли, геофизические факторы нестабильности природных геосистем и объектов, находящихся под техногенным воздействием" по программе 25.2 "Геомеханика: процессы деформирования массивов горных пород и геоматериалов, в том числе, вызванные техногенной деятельностью" в рамках проекта 25.2.2 "Разработка методов и измерительных средств теоретического и экспериментального исследования нелинейных квазистатических и волновых процессов в массивах горных пород, индуцированных ведением горных работ" (№ Гос. Регистрации: 0120.0405662). Основные научные результаты получены также в процессе выполнения исследований в рамках проектов РФФИ №№: 93-05-8651, 96-05-66084, 99-05-64611, 00-05-79029, 04-05-64863 (автор - руководитель или ответственный исполнитель).

Объем и структура диссертации

Заключение Диссертация по теме "Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика", Яковицкая, Галина Евгеньевна

Выводы по главе 7

1. Исследована дальность регистрации электромагнитных сигналов от искусственных источников излучения в зависимости от их мощности и ориентации электрических и магнитных антенн в условиях подземных горных выработок угольных и рудных месторождений. В условиях угольных шахт Кузбасса дальность регистрации электромагнитных сигналов существующими измерительными приборами достигала на оптимальной частоте — 100-150 кГц расстояния в 110 м, на руднике им 22 партсъезда, Зыряновского свинцово-цинкового комбината это расстояние при 1 МГц увеличивалось до 140 м, а в условиях многолетнемерзлых пород Центральной Якутии , шахты " Сангарская" и №11 Джебарик-Хайского месторождения оно достигало 230 м при частоте 500 кГц.

2. Продемонстрирована возможность оценки зон влияния от естественных источников излучения — очагов разрушения массивов горных пород при различных видах динамических проявлений горного давления на расстояниях до 50 м.

3. Экспериментально, в натурных условиях, установлено, что имеет место последовательное увеличение количества импульсов ЭМИ, их амплитуд, а также уменьшение интервалов следования между ними по мере приближения контролируемого участка массива горных пород к состоянию нарушения его сплошности (заколообразования, стреляния, микроудары, горные удары).

4. На примере рудника " Таштагольский" экспериментально подтверждено, что на критической стадии нарушения сплошности массива горных пород наблюдается квазирезонансный периодический (автоколебательный) процесс в формировании структуры ЭМИ-излучения. В этом смысле имеет место подобие ЭМИ-предвестников достижения критической стадии нагружения и разрушения породных образцов и контролируемых объемов горного массива.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, являющейся научно-квалификационной работой, имеющей важное народнохозяйственное значение, решена проблема теоретического обоснования и разработки метода и измерительных средств для диагностики критических состояний горных пород на основе электромагнитной эмиссии. При этом получены следующие основные результаты.

1. Теоретически установлена зависимость для меридиональных и радиальных компонент электромагнитного поля от источника излучения до приемника и частотами, при которых их значения уравниваются, а также максимальными значениями меридиональных составляющих компонент и их частотами, причем меридиональная компонента достигает максимального значения на частоте, отличающейся от частоты равных амплитуд в £ = 1.45 раз.

3. Разработана, изготовлена, испытана и эксплуатируется в промышленных условиях подземных горных выработок ряда рудных месторождений России (рудники Таштагольский, Абаканский, Кировский, Интернациональный, Бадан) и угольных месторождений северо-востока Китая аппаратура для диагностики предразрушаю-щего состояния массива типа РЭМИ-2 и ИЭМИ-1. Способ диагностики состояния массива и устройство для его осуществления защищены патентом на изобретение.

4. Разработана и реализована на базе IBM-совместимого компьютера и двенадцатиразрядного четырехканального АЦП структурная схема автоматизированной системы синхронной регистрации нагрузки и электромагнитных параметров при разрушении образцов горных пород, воплощенная в системе АСИ-2. Разработана и создана структура взаимодействия аппаратных и программных средств системы АСИ-2 при синхронной регистрации механических и электромагнитных парамет

АСИ-2 при синхронной регистрации механических и электромагнитных параметров образцов горных пород, а также пакет прикладных программ применительно к обработке полученной информации, позволяющие получать амплитудно-временные и спектральные характеристики сигналов ЭМИ на различных стадиях нагружения образцов. Обеспечена возможность гибкой адаптации системы АСИ-2 к изменяющимся условиям эксперимента.

6. Установлено, что процесс разрушения образцов горных пород на основании структуры сопутствующего ЭМИ-излучения может рассматриваться как трехста-дийный с последовательным изменением временных интервалов между возникновением соседних импульсов на несколько порядков, что рекомендуется использовать в качестве диагностического критерия разрушения.

8. Разработана новая методика построения спектрально-временных характеристик сигналов сопутствующего электромагнитного излучения, основанная на выявлении наиболее информативных участков в спектрах сигналов ЭМИ на раз

9. Экспериментально доказано, что при одноосном нагружении образцов горных пород с постоянной скоростью проявляется трехстадийность процесса их разрушения, находящая свое отражение в ^-образном характере изменения структуры спектрально-временных параметров сигналов ЭМИ: первая стадия отображается как высокочастотный процесс с постепенным смещением спектра ЭМИ по мере нагружения образцов горных пород в более низкочастотную область; вторая стадия приводит к повторному смещению спектра в высокочастотную часть частотного диапазона; третья стадия — предразрушения характеризуется тем, что спектральные характеристики вновь регистрируются в низкочастотной части частотного диапазона.

11. Исследована дальность регистрации электромагнитных сигналов от искусственных источников излучения в зависимости от их мощности (1-1.5 Вт) и ориентации электрических и магнитных антенн в условиях подземных горных выработок угольных и рудных месторождений. В условиях угольных шахт Кузбасса дальность регистрации электромагнитных сигналов при чувствительности приемного устройства 10 мкВ достигала на оптимальной частоте — 100-150 кГц расстояния в 110 м, на руднике им. 22 партсъезда, ЗырянОвского свинцово-цинковош комбината это расстояние при той же чувствительности приемника на частоте 1 МГц увеличивалось до 140 м, а в условиях многолетнемерзлых пород Центральной Якутии, шахты " Сангарская" и № 11 Джебарик-Хайского месторождения при частоте 500 кГц и чувствительности приемника 10 мкВ оно составляло 230 м.

12. Дана оценка размеров областей влияния очаговых зон от различного рода динамических проявлений горного давления (заколообразования, стреляния, разрывные нарушения, забои вновь пройденных выработок, микроудары, горные удары) в подземных горных выработках шахт и рудников — до 50 м. Экспериментально, в натурных условиях установлено, что последовательное увеличение количества импульсов ЭМИ, их амплитуд, а также уменьшение интервалов следования между ними свидетельствует о приближении контролируемого участка массива горных пород к состоянию нарушения его сплошности (критическая стадия).

13. На примере рудника " Таштагольский" экспериментально установлено, что на критической стадии нарушения сплошности массива горных пород наблюдается квазирезонансный периодический (автоколебательный) процесс в формировании структуры ЭМИ-излучения. В этом смысле имеет место подобие ЭМИ-предвестников достижения критической стадии нагружения и разрушения породных образцов и контролируемых объемов горного массива.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Яковицкая, Галина Евгеньевна, Новосибирск

1. Мельников Н.В. К участникам симпозиума. Подземная разработка руд на больших глубинах. Тезисы докл. симпозиума по проблеме разработки рудных месторождений на больших глубинах Текст. / Н.В. Мельников // ИП-КОН АН СССР. - М. -1979.-С. 5 - 6.

2. Трубецкой К.Н. Механизм горных ударов и расчёт нагрузок на разделительные целики при разработке пластообразных залежей Текст. / К.Н. Трубецкой, Д.М. Бронников, С.В. Кузнецов, В.А. Трофимов // ФТПРПИ. -1995.-№5.-С. 3-16.

3. Шемякин Е.И. К вопросу о классификации горных ударов Текст. / Е.И. Шемякин, М.В. Курленя, Г.И. Кулаков // ФТПРПИ. 1986. - № 5. - С. 3 - 11.

4. Петухов И.М. Предотвращение горных ударов на рудниках Текст. / И.М. Петухов, П.В. Егоров, Б.Ш. Винокур // М.: Недра. 1984. - 239 с.

5. Инструкция по безопасному ведению горных работ на рудных и нерудных месторождениях, склонных к горным ударам // Д.: ВНИМИ. -1980. 148 с.

6. Петухов И.М. Геофизические исследования горных ударов Текст. / И.М. Петухов, В А Смирнов, Б.Ш. Винокур, А.С. Дальнов //М.: Недра. -1975. -134 с.

7. Разрушение // под ред. Г. Либовица. Т. 2. -М.: Изд-во "Мир". -1975. - 763 с.

8. Разрушение // под ред. Г. Либовица. Т. 7, часть 1.М.: - Изд-во "Мир". -1975.-763 с.

9. Садовский М.А. Деформирование геофизической среды и сейсмический процесс Текст. / М.А. Садовский, Л.Г. Болховитинов, В.Ф. Писаренко //М.: Наука.-1987.-100 с.

10. Курленя М.В. Скважинные геофизические методы диагностики и контроля напряжённо-деформированного состояния массивов горных пород Текст. / М.В. Курленя, В.Н. Опарин // Новосибирск.: Наука. 1999. - 335 с.

11. Панин В.Е. Структурные уровни деформируемых тел Текст. / В.Е. Панин, В.А. Лихачёв, Ю.В. Гриняев // Новосибирск: Наука. 1985. - 229 с.

12. Турчанинов И.А. Основы механики горных пород Текст. / И.А. Турчанинов, М.А. Иофис, Э.В. Каспарьян // Л.: Недра. - 1977. - 503 с.

13. Куксенко B.C. Модель перехода от микро- к макроразрушению твёрдых тел Текст. / B.C. Куксенко // Сб. "Физика прочности и пластичности". Л.: Наука.-1986.-С. 36-41.

14. ЖурковС.Н. Физические основы прогнозирования механического разрушения Текст. / С.Н. Журков, B.C. Куксенко, В.А. Петров // Доклады АН СССР. 1981. - Т. 259.-№ 6. - С. 1350 - 1353.

15. Гор А.Ю. Концентрационный порог разрушения и прогноз горных ударов Текст. / А.Ю. Гор, B.C. Куксенко, Н.Г. Томилин, Д.И. Фролов // ФТПРПИ. 1989. - № 3. - С. 54 - 60.

16. Соболев Г.А. Основы прогноза землетрясений Текст. / Г.А. Соболев // М.: Наука.-1993.-314 с.

17. ЖурковС.Н. О прогнозировании разрушения горных пород Текст. / С.Н. Журков, B.C. Куксенко, В.А. Петров и др. // Известия АН СССР. Физика Земли,-1977,-№ 6.-С. 11-18.

18. Мячкин В.И. Основы физики очага и предвестники землетрясения Текст. / В.И. Мячкин, Б.В. Костров, Г.А. Соболев, О.Г. Шамина // Физика очага землетрясений М.: Наука. - 1975. - С. 104 - 117.

19. Воробьев А.А. Изменение электропроводимости и радиоизлучения горных пород и минералов при физико-химических процессах в них Текст. /

20. A.А. Воробьев, Е.К. Завадовская, В.Н. Сальников // Доклады АН СССР. -1975.-Т. 220.-№ 1.-С. 82-85.

21. ВоллбрандтМ. Генерирование электронов высоких энергий при разрушении твёрдых тел Текст. / М. Воллбрандт, Ю.А. Хрусталёв , Э.И. Линке и др. // Доклады АН СССР. 1975. - Т. 225. - № 2. - С. 342 - 344.

22. Корнфельд М.Н. Электризация ионного кристалла при расщеплении Текст. / М.Н. Корнфельд // ФТТ. 1974. - Т. 16. - В. 11. - С. 3385 - 3387.

23. КротоваН.А. Исследование электронной эмиссии при раскалывании твёрдых тел в вакууме Текст. / Н.А. Кротова, В.В. Карасёв // Доклады АН СССР. 1953. - Т. 92. - № 3. - С. 607 - 610.

24. Перельман М.Е. О радиоизлучении при хрупком разрушении диэлектриков Текст. / М.Е. Перельман, Н.Г. Хатиашвили // Доклады АН СССР. -1981.-Т. 256.-№ 4. С. 824 - 826.

25. Молоцкий М.И. Дислокационный механизм электризации ионных кристаллов при расщеплении Текст. / М.И. Молоцкий // Физика твёрдого тела-Т.18.-В 6.-С. 1763 -1764.

26. Гершензон Н.И. Электромагнитное излучение вершины трещины при разрушении ионных кристаллов Текст. / Н.И. Гершензон, Д.О. Зилпимиани, П.В. Ман-джгаладзе и др. // Доклады АН СССР. -1986. Т. 228. - № 1. - С. 75 - 78.

27. Гохберг М.Б. Оперативные электромагнитные предвестники землетрясений Текст. / М.Б. Гохберг, В.А. Моргунов, Е.А. Герасимович, И.В. Матвеев // Институт физики земли АН СССР. М.: Наука. - 1985. - 115 с.

28. Гохберг М.Б. Сейсмоэлектромагнитные явления Текст. / М.Б. Гохберг,

29. B.А. Моргунов, О.А. Похотелов //М.: Наука. 1988. - 175 с.

30. Головин Ю.И. Электромагнитное излучение деформированных щелочно-галоидных кристаллов Текст. / Ю.И. Головин, Т.П. Дьячек, В.И. У сков, А.А. Шибков // ФТТ. 1985. - Т. 27. - В. 2. - С. 555 - 557.

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

32. Перельман М.Е. Генерация электромагнитного излучения при колебаниях двойных электрических слоев и его проявления при землетрясениях Текст. / М.Е. Перельман, Н.Г. Хатиашвили // Доклады АН СССР. 1983. -Т.271.-№1.-С. 80-83.1983.

33. Перельман М.Е.О радиоизлучении при хрупком разрушении диэлектриков Текст. / М.Е. Перельман, Н.Г. Хатиашвили // Доклады АН СССР. 1981. -Т. 256.-№4.-С. 824-826.

34. Электромагнитные предвестники землетрясений Текст. / под ред. Садовского М. А. М.: Наука. - 1982. - 89 с.

35. Поиск электромагнитных предвестников землетрясений Текст. / под ред. Гохберга М.Б. //М.: ИФЗ АН СССР. 1988. - 243 с.

36. Никольский В.В. Электродинамика и распространение радиоволн Текст. / В.В. Никольский М.: Наука. - 1975. - 255 с.

37. ПанасюкВ.В. Теоретическое исследование электромагнитного излучения при развитии круговой трещины в диэлектрике Текст. / В.В. Панасюк, Б.И. Колодий // Физико-химическая механика материалов. -1983. № 5. - С. 72 - 75.

38. Корнейчиков В.П. Исследование механизма формирования электромагнитного излучения горных пород в связи с прогнозированием землетрясений Текст. / В.П. Корнейчиков // Автореферат дисс. . канд. физ.-мат. наук. -М.:-1984.-17 с.

39. МастовШ.Р. Электромагнитное поле системы трещин хрупкого разрушения Текст. / Ш.Р. Мастов, С.Б. Нурмагамбетов // Известия АН СССР. Физика земли.- 1988.-С. 107-111.

40. Мастов Ш.Р. Теоретическая модель генерации электромагнитного сигнала в процессе хрупкого разрушения Текст. / Ш.Р. Мастов, В.В. Ласуков // Известия АН СССР. Физика земли. 1989. - № 6. - С. 38 - 48.

41. Алексеев Д.В. Механизм формирования квазистационарного электрического поля в нагруженных горных породах Текст. / Д.В. Алексеев, П.В. Егоров // ФТПРПИ. 1993.-№ 2.-С. 3 -6.

42. КуксенкоВ.С. Связь между размерами образующихся под нагрузкой трещин и длительностью выделения упругой энергии Текст. / B.C. Куксен-ко, А.И. Ляшков, К.М. Мирзоев и др. // Доклады АН СССР. 1982. - Т. 264. - № 4. - С. 846-848.

43. Егоров П.В. О некоторых закономерностях импульсного электромагнитного излучения щелочно-галоидных кристаллов и горных пород Текст. / П.В. Егоров, В.В. Иванов, Л.А. Колпакова // ФТПРПИ. 1988. - № 1. - С. 67 - 70.

44. Егоров П.В. Динамика трещин и электромагнитное излучение горных пород Текст. / П.В. Егоров, В.В. Иванов, JI.A. Колпакова, А.Г. Пимонов // ФТПРПИ. 1988. - № 5. - С. 20 - 27.

45. Журавлёв В.Ф. Об электромагнитном излучении при соударении твёрдых тел Текст. / В.Ф. Журавлёв // Известия АН СССР. Механика твёрдого тела. 1985.-№ 6. - С. 101 -103.

46. Минеев В.Н. Э.Д.С., возникающая при ударном сжатии вещества Текст. / В.Н. Минеев,А.Г.Иванов //Успехифиз.наук.-1976.-Т. 119.-Вып. 1.-С.75-109.

47. Бивин Ю.К. Электромагнитное излучение при динамическом деформировании различных материалов Текст. / Ю.К. Бивин, В.В.Викторов, Ю.В. Кулинич, А.С. Чурсин // Механика деформируемого твёрдого тела.- 1982. -№1.-С. 183-186.

48. Алексеев Д.В. О форме импульса электромагнитной эмиссии, генерируемого движущейся трещиной Текст. / Д.В. Алексеев, П.В. Егоров // ФТПРПИ. 1993. - № 6. - С. 3 - 5.

49. Сурков В.В. О природе УНЧ электромагнитного шума, предваряющего некоторые землетрясения Текст. /В.В. Сурков // Физика Земли. 2000. -№ 12. - С. 61 -66.

50. Алексеев А.С. Об электрическом поле в очаговой зоне землетрясений Текст. / А.С. Алексеев, В.В. Аксёнов // Доклады РАН. 2003. - Т. 392. -№1.-С. 106-110.

51. Садовский М.А. Изменение естественного излучения радиоволн при сильном землетрясении в Карпатах Текст. / М.А. Садовский, Г.А. Соболев, М.И. Мигунов // Доклады АН СССР. 1979. - Т. 224. - № 2. - С. 316 - 319.

52. ГохбергМ.Б. Источники электромагнитных предвестников землетрясений Текст. / М.Б. Гохберг, И.Л. Гуфельд , И.П. Добровольский // Доклады АН СССР. 1980. - Т. 250. - № 1. - С. 323 - 326.

53. Лавров Г.А. Приземные и подземные антенны Текст. / Г.А. Лавров, А.С. Князев // М.: Советское радио. 1965. - 427 с.

54. Ризниченко Ю.В. Сейсмоакустические состояния горных пород на образцах и в массиве Текст. / Ю.В. Ризниченко, О.И. Силаева, О.Г. Шамина и др. // Труды Геофизического института АН СССР. М 1956. - В 31. - С. 36 - 48.

55. Ржевский В.В. Радиоволновые методы в горном деле Текст. /В.В. Ржевский, Е.Б. Коренберг, Э.Д. Орловская // М.: Московский горный институт. -1967.-339 с

56. Ржевский В.В. Эмиссионные эффекты «памяти» в горных породах Текст. / В.В. Ржевский, B.C. Ямщиков, В.Л. Шкуратник и др.'// Доклады АН СССР. 1983. - Т. 273. -№ 5. - С. 863 - 865.

57. Анциферов М.С. Теория геофонов и виброметров звукового диапазона Текст. / М.С. Анциферов // М.: Наука. 1962. - 144 с.

58. Берон А.И. Физические предпосылки контроля прочности горных пород акустическим методом Текст. / А.И. Берон, Е.С. Ватолин, В.П. Бородин // ФТПРПИ. 1982. - № 4. - С. 32-35.

59. Ямщиков B.C. Методы и средства исследования и контроля горных пород и процессов Текст. / B.C. Ямщиков // М.: Недра. 1982. - 296 с.

60. Соболев Г.А. Предвестники землетрясений в условиях лабораторного эксперимента Текст. / Г.А. Соболев // Известия АН СССР. Физика Земли. -1980. -№ 12. С. 30-43.

61. Тарасов Б.Г. Применение метода электрометрии для оценки напряжённого состояния краевых зон угольных пластов / Б.Г. Тарасов, В.В. Дыр дин, В.В. Иванов//ФТПРПИ.-1978.-№3.-С. 126-129.

62. Егоров П.В. Прогноз степени удароопасности участков массива методом электрометрии Текст. / П.В. Егоров, В.А. Смирнов, В.А. Редькин // ФТПРПИ. 1980.-№ 1.- С. 86 - 90.

63. Петухов И.М. Комплексный метод прогноза удароопасности участков угольных пластов Текст. / И.М. Петухов, Б.Ш. Винокур, В.А. Смирнов и др. // Безопасность труда в промышленности. 1969. - № 10. - С. 45 - 49.

64. Ямщиков B.C. Волновые процессы в массиве горных пород Текст. / В.С . Ямщиков //М.: Недра. 1985. - 348 с.

65. Шкурашик B.JI. Экспериментальные исследования акустической эмиссии в образцах угля при одноосном нагружении Текст. / B.JI. Шкуратник, Ю.Л. Филимонов, С.В. Кучурин, B.C. Ямщиков // ФТПРПИ. -1983 № 5. - С. 42 - 49.

66. Куксенко B.C. Локализация разрушения в горных породах на разных масштабных уровнях Текст. / В.С.Куксенко, В.А. Мансуров // ФТПРПИ. -1986.-№3.-С. 49-55.

67. Кузнецов С.В. К вопросу создания систем контроля и прогноза состояния и поведения массивов горных пород. Подземная разработка рудных месторождений на больших глубинах Текст. / С.В. Кузнецов, Е.В. Севастьянов // ИПКОН АН СССР. М. - 1979. - С. 45 - 59.

68. Wait J. R. Isolated Loop Aerial Being in the Conducting Medium // Journal of Appl. Physic. 1953. -V. 24. - P. 958.

69. Драбкин А.Л. Антенно-фидерные устройства Текст. / А.Л. Драбкин, В.Л. Зузенко, А.Г. Кислов М.: Советское радио. - 1974. - 437 с.

70. Борисов Б.Ф. Антенны для подземных радиолокационных измерений Текст. /Б.Ф.Борисов //ТрудыЦНИГРИ-М.:Наука.-1968.-Вьш.74.-С. 152-155.

71. Ковнер М.С. Излучение электрического и магнитного диполей из сферической полости в поглощающей среде Текст. / М.С. Ковнер, Г.А. Лупанов // Геомагнетизм и аэрономия. 1972. - Т. 12. - № 3. - С. 28 - 33.

72. Савкин М.М. Оценка электрических параметров горных пород, измеренных в естественном залегании Текст. / М.М. Савкин, Г.Е. Яковицкая // ФТПРПИ. 1974. - № 5. - С. 123 - 127.

73. ЯцишинВ.И. Методы измерения истинной и эффективной удельной электрической проводимости горных пород в угольных шахтах Текст. / В.И. Яцишин, В.Н. Жук, К.М. Саламатов, Г.Е. Яковицкая // ФТПРПИ. 1971. -№ 4. - С. 83 - 87.

74. Викторов В.В. Возмущение электрического и магнитного полей при деформировании и разрушении твёрдых тел Текст. / В.В. Викторов, Ю.В. Кулинич, А.А. Сиротин М.: Институт проблем механики АН СССР. -1987. - 56 с,

75. Головин Ю.И. Быстропротекающие электрические процессы в пластически деформируемых щелочно-галоидных кристаллах Текст. / Ю.И. Головин, А.А. Шибков // ФТТ. 1987. - Т. 28. - В. 11. - С. 3492 - 3499.

76. Гончаров А.И. Акустическая эмиссия и электромагнитное излучение при одноосном сжатии Текст. / А.И. Гончаров, В.П. Корявов, В.И. Кузнецов и др. // Доклады АН СССР. 1980. - Т. 255. - № 4. - С. 821 - 824.

77. Указания по бесконтактным геофизическим методам прогноза степени удароопасности участков угольных пластов и рудных залежей. // Л.: ВНИ-МИ.-1981.-32 с.

78. Вознесенский А.С. Оценка трещинообразования в массиве с гипсосодержа-щими породами методом регистрации электромагнитного излучения Текст. / А.С. Вознесенский, В.В. Набатов // ФТПРПИ. 2003. - № 3. - С. 3 -12.

79. ОстапчукС.И. О применении укороченных настраиваемых антенн в радиоволновых геофизических методах Текст. / С.И. Остапчук // Горный информационно-аналитический бюллетень Московского гос. горного университета. 2001. - № 1. - С. 74 - 77.

80. OgawaT. Electromagnetic radiation from rock Text. / T. Ogawa, K. Oike, T.Miura // J. Geophys Res. 1985. - Vol. 90. - D 4. - P. 6245 - 6249.

81. OgawaT. Effect hitting of the ball antenna for messing ELF radio signals Text. / T. Ogawa, Y. Tanaka // Geophysical Inst., Kyoto, University, Kyoto, Japan. Special Contrib. 1970. - 10. - P. 29 - 34.

82. Аксенов Л.А. Исследование зависимости между интенсивностью ЕИ-ЭМИ и энерговыделением при землетрясениях вблизи Петропавловска-Камчатского Текст. / Л.А. Аксенов, А.Н. Королевец, В.К. Павлюков // Сб.

83. Кроноцкое землетрясение на Камчатке 5 декабря 1997 г. Предвестники, особенности, последствия. Петропавловск-Камчатский. - Изд-во Камчатской государственной академии рыбопромыслового флота. - 1998. - С. 197 - 201.

84. Методические указания по сейсмоакустическим и электромагнитным методам получения критериев степени удароопасности //Д.: ВНИМИ. -1980. -148 с.

85. Соболев Г.А. Акустическая эмиссия и стадии подготовки разрушения в лабораторном эксперименте шахтах Текст. / Г.А. Соболев, А.В. Пономарёв // Вулканология и сейсмология. 1999. -№ 4 - 5. - С. 14 - 29.

86. Вострецов А.Г. Правило обнаружения сигнала на фоне импульсных помех неизвестной интенсивности Текст. / А.Г. Вострецов, Д.Г. Вострецов // Радиотехника .- 1987. № 4. - С. 179 - 184.

87. Курленя М.В. Регистрация и обработка сигналов электромагнитного излучения Текст. / М.В. Курленя, А.Г. Вострецов, Г.И. Кулаков, Г.Е. Яковиц-кая // Новосибирск.: Изд-во СО РАН. 2000. - 232 с.

88. Опарин В.Н. Нелинейные деформационные процессы в окрестностях выработок. Ч. I Текст. / В.Н. Опарин, А.А. Акинин , В.И. Востриков , В.Ф. Юшкин // ФТПРПИ. - 2003. -№ 4. - С. 3 - 10.

89. Викулин А.В. Физика волнового сейсмического процесса Текст. / А.В. Викулин // Петропавловск-Камчатский. 2003. - 151 с.

90. Курленя М.В. Проблемы нелинейной геомеханики. Ч. II. Текст. / М.В. Курленя, В.Н. Опарин // ФТПРПИ. - 2000. - № 4. - С. 3 - 26.

91. Мирошниченко М.И. Излучение электромагнитных импульсов при зарождении трещин в твёрдых диэлектриках Текст. / М.И. Мирошниченко, B.C. Куксенко//ФТТ.- 1980.-Т. 22.-В. 5.-С. 1531 -1533.

92. Куксенко B.C. К интерпретации электрических предвестников землетрясений Текст. / B.C. Куксенко, Р.Ш. Килькеев , Н.И. Мирошниченко // Доклады АН СССР. 1981. - Т. 260. - № 4. - С. 841 - 843.

93. Ю1.КолмаковВ.В. Разработка метода и аппаратуры контроля трещинообразования в горных породах по параметрам естественного электромагнитного излучения Текст. / В.В. Колмаков // Автореферат дисс. канд. техн. наук. -Кемерово.-1989.-18 с.

94. Chi-Yy. Electromagnetic emission before earthquakes Text. / Chi-Yy // Nature. 1983. - V. 301. - № 5899. - P. 337.

95. Wang En-yuan. Zhongguo kuangye daxue xuebao Text. / Wang En-yuan, He Xue-qin, Nie Bai-sheng etc. // J. China Univ. Mining and Technol. 2000. - 29. -№3.-P.p. 225-229.

96. Nie Bai-sheng. Zhongguo kuangye daxue xuebao Text. / Nie Bai-sheng, He Xue-qin, Wang En-yuan u.a. // J. China Univ. Mining and Technol. 2002. -31.-№6.-P.p. 609-611.

97. Scott Doug. Investigation of electromagnetic precursors to rock bursting Text. / Scott Doug. // NIOSH. Publ. 2000. - № 109. - P. 28.

98. The experimental result on the actual measurement of energy transmission loss of magnetic field component across the tunnel Text. / Takeo Yoshino, Hikaru Sato. // Phys. Earth and Planet. Inter. 1998. - 105. - № 3 - 4. - P.p. 287 - 295.

99. Куксенко B.C. Связь между размерами образующихся под нагрузкой трещин и длительностью выделения упругой энергии Текст. / B.C. Куксен-ко, А.И. Ляшков, С.Х. Мирзоев и др. // Доклады АН СССР. 1982. - Т. 264. - N° 4. - С. 846-848.

100. Соболев Г.А. Физика землетрясений и предвестники Текст. / Г.А. Соболев, А.В. Пономарёв // М.: Наука. 2003. - 254 с.

101. Фрид В.И. Прогноз степени удароопасности участков угольных пластов по их электромагнитному излучению Текст. / В.И. Фрид // Автореферат дисс. канд. техн. наук Л. - 1990. - 14 с.

102. Егоров П.В. Метод бесконтактного прогноза динамических форм проявления горного давления Текст. / П.В. Егоров, В.П. Корнейчиков, А.Ф. Горелкин // Шахтная геофизика и геология. Сб. научн. тр. ВНИМИ. J1. - 1978. -№7.-С. 58-59.

103. Беспалько А.А. Возбуждение электромагнитного излучения в слоистых горных породах при акустическом воздействии Текст. / А.А. Беспалько, P.M. Гольд, Л.В. Яворович, Д.И. Дацко // ФТПРПИ. 2003. - № 2. - С. 8 - 14.

104. Беспалько А.А. Влияние текстурных особенностей образцов алевролита на параметры электромагнитного сигнала при акустическом возбуждении Текст. / А.А. Беспалько, P.M. Гольд, Л.В. Яворович, Д.И. Дацко // ФТПРПИ. -2002.-№ 2.-С. 11-16.

105. Takeuchi Akihiro. Voltage changes induced by stick-slip of granites Text. / Takeuchi Akihiro, Nagahama Hiroyiki. // Geophys. Res. Lett. 2001. - 28 -№17.-P.p. 3365-3368.

106. Писаренко Г.С. Некоторые задачи нелинейной механики в геофизике, планетологии и проблемах прочности Текст. / Г.С. Писаренко, В.Г. Писа-ренко // «Проблемы прочности». 2000. - № 5. - С. 85 - 105.

107. Кузнецов С.В. Совместная регистрация электромагнитных и сейсмоаку-стических сигналов Текст. / С.В. Кузнецов // Геофизические способы контроля напряжений и деформаций. Сб. научн. тр. ИГД СО АН СССР. Новосибирск. - 1985. - С. 31 - 34.

108. Ш.Гульельми А.В. Электромагнитные сигналы от землетрясений Текст. /

109. A.В. Гульельми, В.Т. Левшенко // Физика земли. 1994. - № 5. - С. 65 - 70.

110. Мавлянов Г.А. Исследование вариаций параметров естественных электромагнитных полей в целях прогноза землетрясений Текст. / Мавля-нов Г.А., Уломов В.И., Абдуллабеков К.Н., Хусамитдинов С.С. // Узбекский геолог, журнал.- 1979.-№ 5.-С. 11 15.

111. Нерсесов И.Л. Об организации работ по прогнозу землетрясений и сейс-морайонирования в зонах строительства гидротехнических сооружений Текст. / И.Л. Нерсесов // В кн. Проблемы геофизики Средней Азии и Казахстана. М.: Наука. - 1967. - С. 30 - 35.

112. Богомолов Л.М. Виброупругость, акустопластика и акустическая эмиссия нагруженных горных пород Текст. / Л.М. Богомолов, Б.Ц. Манжиков,

113. B.Н. Сычев // Геология и геофизика. 2001. - 42. - № ю. - С. 1678 - 1689.

114. Курленя М.В. Фоновое электромагнитное излучение горных пород, регистрируемое в подземных выработках Текст. / М.В. Курленя, Г.И. Кулаков, А.Г. Вострецов, В.А. Ваганова, С.В. Моисеев , Г.Е. Яковицкая // ФТПРПИ. -2002.-№ 2.-С. 10-17.

115. Prof. James R. Wait and mining production technology an appreciation Text. / R. James, A.C. Tripp, R. Mc Nearny, C. Furse // IEEE Trans. Antennas and Propag. - 2000. - 48. - № 9. - P.p. 1438 - 1441.

116. Ma Ping-bo. Dongbei daxue xuebao Text. / Ma Ping-bo, Feng Xia-ting Zhang Zhi-giang etc. // J. Northeast. Univ. Natur. Sci. 2000. - 21. - № 6. -P.p. 630-633.

117. Wang Xiang-qiu. Xiangttan daxueziran kexue xuebao Text. / Wang Xiang-qiu, Chen Qiu-nan, Wang Wen-xing // Natur. Sci. J. Xiangtan Univ. 2001. - 23. -№ 2.-P.p. 106-112.

118. ГейликманМ.Б. О самоподобии в геофизических явлениях Текст. / М.Б. Гейликман, В.Ф. Писаренко // Дискретные свойства геофизической среды. Сб. научн. трудов под ред. М.А. Садовского - М.: Наука. -1989. - С. 109 -131.

119. Ландау Л.Д. Электродинамика сплошных сред Текст. / Л.Д. Ландау, Е.Д. Лифшиц // М.: Изд. ТЭЛ. 1957. - 532 с.

120. Кошкин Н.И. Справочник по элементарной физике Текст. / Н.И. Кошкин, М.Г. Ширкевич // М.: Наука. 1975. - 255 с.

121. Нейман Л.Р. Теоретические основы электротехники Текст. / Л.Р. Нейман, П.Л. Калантаров // Ч. III. -М: Госэнергоиздат. 1948. - 344 с.

122. Драбкин А.Л. Элементарные излучатели в поглощающей среде Текст. / А.Л. Драбкин // Радиотехника и электроника. 1972. - Т. 17. - № 2. - С. 9 -14.

123. Яковицкая Г.Е. О некоторых особенностях структуры сигналов электромагнитного излучения при разрушении горных пород Текст. / Г.Е. Яковицкая // ФТПРПИ. 2004.-№ з. - С. 20 - 29.

124. Соколов Ю.Н. Расчёт входного сопротивления вибратора с диэлектрическим покрытием методом наведённых ЭДС Текст. / Ю.Н. Соколов // Сб. Антенны изд-во связь. 1971 .-№ 13. - С. 26 - 34.

125. Щелкунов С.А. Антенны Текст. / С.А. Щелкунов, Н. Фрисс // М.: Советское радио. 1955. - 385 с.

126. Кобранский И.Н. Антенны Текст. / И.Н. Кобранский // М.: «Энергия» -1973.-344 с.

127. Марков В.А. Исследование электромагнитного излучения породных образцов с помощью магнитных экранированных антенн Текст. / В.А. Марков //ФТПРПИ.- 1991.-№2.-С. 102-104.

128. Бурдун Г.Д. Основы метрологии Текст. / Г.Д. Бурдун, Б.Н. Марков // М.: Изд-во стандартов. 1975. - 336 с.

129. КэмпионП. Дж. Практическое руководство по представлению результатов измерений Текст. / П. Дж. Кэмпион, Д.Е. Барис, А. Вильяме // М.: Энергоатомиздат. 1979. - 126 с.

130. Спектор С.А. Электрические измерения физических величин. Методы измерений Текст. / С.А. Спектор // Л.: Энергоатомиздат. 1987. - 319 с.

131. Маликов Н.Ф. Основы метрологии Текст. / Н.Ф. Маликов // М.: Комитет по делам мер и измерительных приборов при СМ СССР. 1949. - 480 с.

132. Шевелёв В.В. Кинетика хрупкого разрушения и долговечность материалов Текст. / В.В. Шевелёв, Э.М. Карташов // Пробл. прочности. 1990. -№ 3. - С. 9- 13.

133. Алексеев Д.В. Механизм формирования квазистационарного электрического поля в нагруженных горных породах Текст. / Д.В. Алексеев, В.В. Иванов, П.В. Егоров // ФТПРПИ. 1993. - № 2. - С. 3 - 6.

134. ЛевшинаЕ.С. Электрические измерения физических величин (Измерительные преобразователи) Текст. / Е.С. Левшина, П.В. Новицкий // Л.: Энергоатомиздат. 1983. - 320 с.

135. Тиль Р. Электрические измерения неэлектрических величин: пер. с нем. Текст. / Р. Тиль //М.: Энергоатомиздат. 1987. - 192 с.

136. Курленя М.В. Об одной модели сигналов электромагнитного излучения нагруженных горных пород Текст./ М.В. Курленя, А.Г. Вострецов, Т.Е. Яковицкая // ФТПРПИ. 1996. - № 3. - С. 3 - 11.

137. Коган Ш.М. Низкочастотный токовый шум со спектром типа 1/f в твёрдых телах Текст. / Ш.М. Коган // УФН. -1985. -Е. 45. -Вып. 2. С. 214 - 218.

138. Баранов Л.А. Квантование по уровню и временная дискретизация в цифровых системах управления Текст. / Л.А. Баранов // М.: Энергоатомиздат. 1990.-304 с.

139. Гельман М.М.Аналого-цифровые преобразователи для информационно-измерительных систем Текст. / М.М. Гельман // М.: Изд-во стандартов,- 1989.-320 с.

140. Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы Текст. / П.П. Орнатский // Киев.: Вища школа. 1986. - 503 с.

141. Vanderkooy J. Lipshitz dither in Digital Audio// Journal of Audio Engineering Society Text. / J. Vanderkooy, P. Stanley // V. 35. -№ 12. Dec. -1987.

142. Пат. 1800026 Российская Федерация, МПК7 Е 21 С 39/00. Способ контроля нарушенности горных пород Текст. / М.В. Курленя, Г.И. Кулаков, В.Н. Опарин, Г.Е. Яковицкая-№ 4913333/03; заявл. 05.03.91, опубл. 20.06.93, Бюл. №9.-4 е.: ил.

143. Зюко А.Г. Помехоустойчивость и эффективность систем передачи информации Текст. / А.Г. Зюко, А.И. Фалько, И.П. Панфилов и др. // Под ред. Зюко А.Г. М.: Радио и связь. - 1985. - 272 с.

144. Журков С.Н. Дилатонный механизм прочности твёрдых тел Текст. / С.Н Журков // Физика прочности и пластичности. JL: Наука. - 1986. - С. 5 -11.

145. А. с. 1740665 СССР, МКИ3 Е 21 С 39/00. Способ прогноза разрушения горных пород Текст. / М.В. Курленя, В.Н. Опарин, Г.И. Кулаков, Г.Е. Яковицкая. -№ 4795251/03; заявл. 05.03.90; опубл. 15.06.92, Бюл. № 22. 5 е.: ил.

146. Курленя М.В. Стадийность процесса разрушения на основе исследования ЭМИ-излучения Текст. / М.В. Курленя, Г.Е. Яковицкая , Г.И. Кулаков //ФТПРПИ. 1991. - № 1. - С. 41 - 49.

147. Курленя М.В. Спектрально-временной анализ электромагнитной эмиссии при трещинообразовании горных пород Текст. / М.В. Курленя, Г.И.Кулаков, Г.Е. Яковицкая // ФТПРПИ. 1993. - № 1.- С. 3 - 13.

148. Богданович В.А. Теория устойчивого обнаружения, различения и оценивания сигналов Текст. / В.А. Богданович, А.Г. Вострецов- М: Физмат-лит. 2004. - 320 с.

149. Иванов В.В. Динамика трещин и электромагнитное излучение горных пород Текст. /В.В. Иванов, П.В. Егоров, JI.A. Колпакова, А.Г. Пимонов // ФТПРПИ. 1988. - № 5. - С. 20 - 27.

150. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника Текст. / В.И. Тихонов // М.: Радио и связь. 1982. - 624 с.

151. ЛеманЭ. Проверка статистических гипотез Текст. / Э. Леман //М.: Наука.-1979.-408 с.

152. БолыиевЛ.Н. Таблицы математической статистики Текст. / Л.Н. Болыиев, Н.В. Смирнов // М.: Наука. 1983. - 415 с.

153. Петров В.А. Термодинамический подход к микромеханике разрушения твердых тел Текст. / В.А. Петров // ФТТ. 1983. - Т. 25. - В. 10. -С. 3110-3113.

154. Урусовская А.А. Электрические эффекты, связанные с пластическими деформациями ионных кристаллов Текст. / А.А. Урусовская // Успехи физических наук. 1968. - Т. 96. - Вып. 1. - С. 39 - 59.

155. Bredy В.Т. Laboratory investigation of the electrodynamics of rock fracture Text. / B.T. Bredy, Glen F. Rowell. // Nature. 1986. - V. 321. - № 6069. -P.p. 488-492.

156. ЭйбиДж. А. Землетрясения.-M.: Мир.-1986.-250 c.

157. Уруцкоев Л.И. О возможном механизме землетрясений Текст. / Л.И. Уруцкоев // Прикладная физика. № 4. - 2000. - С. 55 - 61.

158. Соболев Г.А. Физика землетрясений и предвестники Текст. / Г.А. Соболев, А.В. Пономарёв // М.: Наука. 2003. - 270 с.

159. Рикитаке Т. Предсказание землетрясений. М.: Мир. -1978. - 427 с.

160. Управление риском: Риск. Устойчивое развитие. Синергетика. М.: Наука.-2000.-431 с.

161. Трапезников Ю.А. Амплитудные спектры акустической эмиссии при ступенчатом нагружении горных пород Текст. / Ю.А. Трапезников, Б.Ц. Манжиков, ЛМ Богомолов // Вулканология и сейсмология. -№ 2. 2000. - С. 75 - 80.

162. Курленя М.В. О структуре сигналов электромагнитного излучения и связанных с ними актах разрушения образцов горных пород Текст. / М.В. Курленя, А.Г. Вострецов, Г.И. Кулаков, Г.Е. Яковицкая // ФТПРПИ. -2000.-№ 1.-С. 5-11.

163. Вострецов А.Г. Статистические характеристики сигналов электромагнитного излучения Текст. / А.Г. Вострецов, Г.И. Кулаков, Г.Е. Яковиц-кая // Геодинамика и напряжённое состояние земных недр. Новосибирск: ИГД СО РАН. 1999. - С. 386 - 390.

164. Злобин A.M. О генерации электрических сигналов в упругих волнах, распространяющихся в металлических стержнях Текст. / A.M. Злобин, Ю.Г. Катаев , С.А. Новиков //ПМТФ. 1981. -№ 2. - С. 108 - 112.

165. Алексеев О.Г. К теории электромагнитных эффектов, сопровождающих динамическую деформацию металлов Текст. / О.Г. Алексеев, С.Г.Лазарев, Д.Г. Приемский // ПМТФ. 1984. - № 4. - С. 145 - 147.

166. ЯворовичЛ.В. Исследование амплитуды электромагнитного сигнала при ударном воздействии на образцы горных пород с различной пористостью Текст. / Л.В. Яворович, P.M. Гольд, В.В. Ласуков // ФТПРПИ. 1999. - № 6. -С. 33-39.

167. Соболев Г.А. Анализ процесса выделения энергии при формировании магистрального разрыва в лабораторных исследованиях по разрушению горных пород и перед сильными землетрясениями Текст. / Г.А. Соболев, Ю.С Тюпкин//Физика Земли. № 2. - 2000. - С. 44 - 55.

168. КурленяМ.В. О геомеханических условиях возникновения квазире-зонансов в геоматериалах и блочных средах Текст. / М.В. Курленя, В.Н. Опарин, В.И. Востриков // ФТПРПИ. 1998. - № 5. - С. 3 - 16.

169. БовенкоВ.Н. Связь автоакустической эмиссии с предразрушающим состоянием кристалла Текст. / В.Н. Бовенко // Доклады АН СССР. 1983. -Т. 271.-№5.-С. 1086-1090.

170. Горобец JI.Ж. Определение зависимости плотности энергии от размера разрушения Текст. / Л.Ж. Горобец, В.Н. Бовенко // ФТПРПИ. 1986. -№5.-С. 109- 111.

171. Каракин А.В. Фильтрационная модель сезонных изменений сейсмического режима района Чиркейского водохранилища Текст. / А.В. Каракин , Ш.Г. Идармачев , О.А. Асманов // Физика Земли. 1990. -№ 6 - С. 23-30.

172. Соболев Г.А. Эволюция периодических колебаний сейсмической интенсивности перед сильными землетрясениями Текст. / Г.А. Соболев // Физика Земли.- 2003.-№ 11. -С. 3-15.

173. Курленя М.В. Электромагнитные сигналы при статистическом и динамическом нагружении образцов горных пород Текст. / М.В. Курленя, А.Г. Вострецов, М.М. Пынзарь, Г.Е. Яковицкая // ФТПРПИ. 2002. - № 1. - С. 12 -18.

174. Чепкунас Л.С. Спектральные параметры форшоков сильнейших землетрясений Курило-Камчатской дуги как прогностический признак времени главного удара Текст. / Л.С. Чепкунас, Е.А. Рогожин // Доклады РАН.2002.-Т. 387.-№ 1.-С. 108-111.

175. Кишкина С.Б. Проявление резонансных свойств земной коры в микросейсмических колебаниях Текст. / С.Б. Кишкина, А.А. Спивак // Доклады РАН. 2003. - Т. 392. - № 4. - С. 543 - 545.

176. Лаппо С.С. Гидроакустическая локация области зарождения океанического землетрясения Текст. / С.С. Лаппо, Б.В. Левин, Е.В. Сасорова и др. // Доклады РАН. 2003. - Т. 388. - № 6. - С. 805 - 808.

177. Дещеревский А.В. О новой парадигме прогноза землетрясений Текст. / А.В. Дещеревский , А.А. Лукк , А.Я. Сидорин // Доклады РАН.2003. Т. 388. - № 2. - С. 233 - 236.

178. Вострецов А.Г. Прогнозирование разрушения горных пород по спектральным характеристикам сигналов электромагнитного излучения Текст. / А.Г. Вострецов, Г.И. Кулаков, Ю.А. Тимоненков, Г.Е. Яковицкая // ФТПРПИ. -1998.-№4.-С. 44-49.

179. Кулаков Г.И. Модернизация аппаратуры для регистрации ЭМИ в натурных условиях Текст. / Г.И. Кулаков, В.А. Марков, В.Г. Базлов, Г.Е. Яковицкая // ФТПРПИ. № 2. - 1994.- С. 47 - 51.

180. Курленя М.В. Геомеханические проблемы разработки железорудных месторождений Сибири Текст. / М.В. Курленя , А.А. Ерёменко , Б.В. Шрепп // Новосибирск: «Наука». 2001. - 182 с.

181. Егоров П.В. Исследование разрушения твёрдых тел методом регистрации импульсного электромагнитного излучения Текст. / П.В. Егоров, JI.A. Колпакова, А.А. Мальшин , В.М. Колмагоров , В.А. Коноваленко // Кемерово: Кузбассвузиздат. 2001.-204 с.

182. Садовский М.А. Влияние механических микроколебаний на характер пластических деформаций материалов Текст. / М.А. Садовский, К.М. Мир-зоев, С.Х. Пегматуллаев, Н.Г. Саломов // Известия АН СССР. Физика: Земли.-№ 6. 1981.-С. 32-42.

183. Ризниченко Ю.В. Энергетическая модель сейсмического режима Текст. / Ю.В. Ризниченко // Известия АН СССР. Физика Земли. 1986. -№ 5. - С. 6- 18.

184. Опарин В.Н. Об одной задаче горной геофизики Текст. / В.Н Опарин // ФТПРПИ. 1978. -№ 1. - С. 3 - 11.

185. Гольд P.M. Импульсное электромагнитное излучение минералов и горных пород, подверженных механическому нагружению Текст. / P.M. Гольд , Т.П. Марков , П.Г. Могила, М.А. Самохвалов // Известия АН СССР. Физика Земли. 1975. - № 7. - С. 109 - 110.

186. Griffith A. A. The theory of rupture Text. / A. A. Griffith // Proc. Inst. Int. Congr. Applied Mechanics., Delft. 1924. - P.p. 55 - 63.

187. Yoshino Т. The Emission phenomena as a precursor of earthquakes and the possibility of epicenter location prediction Text. / Yoshino T. // Intern. Wroclaw. Semip. On electromagnetic compatibility. -Wroclaw. 1986. - P.p. 5-14.

188. Ржевский В.В. Радиоинтроскопия массивов горных пород Текст. / В.В. Ржевский, Е.Б. Коренберг // М.: Изд-во МГИ. 1972. - 256 с.

189. Banos A. The gorisontale electric dipole in conducting half-space Text. /

190. A. Banos, J.P. Wesley // University of Carolina, Marine Physical Lab. // 1953. -Ref.53-33.-pt. l.-P.p. 10.

191. Правила устройства электроустановок. M.: Энергоатомиздат. -1985.-645 с.

192. ГОСТ 21153.0 — 75. ГОСТ 21153.7 — 75. Породы горные. Методы физических испытаний // М.: Изд-во стандартов. - 1982. - 35 с.

193. Яковицкая Г.Е. Датчики для регистрации электромагнитного излучения (ЭМИ) в шахтных условиях Текст. / Г.Е. Яковицкая // Техника натурного геомеханического эксперимента: Сб. научн. тр. ИГД СО АН СССР. -Новосибирск. -1985. - С. 139 - 142.

194. Гохберг М.Б. Результаты регистрации оперативного электромагнитного предвестника землетрясений в Японии Текст. / М.Б. Гохберг, В.А. Моргунов, Т. Ешино , Т. Огава // Известия АН СССР. Физика Земли. 1982. - № 2. - С. 85-87.

195. Куксенко B.C. Физические и методические основы прогнозирования горных ударов Текст. / B.C. Куксенко, И.Е. Инжеваткин, Б.Ц. Манжиков и др. // ФТПРПИ. 1987. - № 1. - С. 28 - 32.

196. А. с. 1026073 СССР, МКИ3 G 01 R 23/16. Способ согласования антенны с электрическими параметрами массива горных пород Текст. /

197. B.М. Сбоев, Г.Е. Яковицкая. №3383656/18-21; заявл. 15.01.82; опубл. 30.06.83, Бюл. № 24. - 2 е.: ил.

198. Цветков Э.И. Методические погрешности статистических измерений Текст. / Э.И. Цветков // Л.: Энергоатомиздат. 1983. - 144 с.

199. Цапенко М.П. К определению основных целей измерений Текст. / М.П. Цапенко // Измерительная техника. 1983. - № 5. - С. 12-14.

200. Рубинштейн JI.A. Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства Текст. / JI.A. Рубинштейн // Изд. Морской транспорт. JI. -1960. - 387 с.

201. Николаев А.В. Проблемы нелинейной сейсмики Текст. / А.В. Николаев // Сб. Проблемы нелинейной сейсмики. М.: Наука. -1987. - С 5 - 20.

202. Шемякин Е.И. Зональная дезинтеграция горных пород вокруг подземных горных выработок. .4.1: Данные натурных наблюдений Текст. / Е.И. Шемякин, Г.Л Фисенко, М.В. Курленя, В.Н. Опарин и др. // ФТПРПИ. -1986. -№3.~ С. 3-15.

203. Введение в механику скальных пород. Под ред. X. Бока-М.: Мир. -1983. -276 с.

204. Кулаков Г.И. Прошоз разрушения горных пород на основе особенностей спектрально-временных характеристик сигналов электромагнитного излучения Текст. /Г.И Кулаков, Г.Е. Яковицкая // ПМГФ. -1995. -№ 6. С. 153 -157.

205. СавкинМ.М. Определение удельной проводимости и диэлектрической проницаемости массива горных пород радиоволновыми методами Текст. / М.М. Савкин, В.А. Малин, Г.Е. Яковицкая // ФТПРПИ. -1973. № 3. - С. 64 - 69.

206. Misra A. Electromagnetic effects at metallic Text. // Nature. 1975. -Vol. 254. - № 5496. - P.p. 133-134.

207. Keclik L. Application of the method of indicating Electromagnetic Emission of Rock mass in the conditions Text. / L Keclik, E. TraVnickova, J Kubala, M Horevaj // Acta Montana UG CSAV. -1992. № 84. - P.p. 215 - 220.

208. Шемякин Е.И. Эффект зональной дезинтеграции горных пород вокруг подземных горных выработок Текст. / Е.И. Шемякин, Г.Л. Фисенко, М.В. Курленя, В.Н. Опарин и др.//Доклады АНСССР-1986.-Т. 289.-№5.-С. 1088-1094.

209. Инструкция по безопасному ведению горных работ на рудных и нерудных месторождениях, объектах строительства подземных сооружений, склонных и опасных по горным ударам Текст. /Госгортехнадзор России // М.: НТЦ "Промышленная безопасность". 2000. - 68 с.

210. Пат. 2229597 Российская Федерация, МПК7 Е 21 С 39/00. Способ прогноза разрушения горных пород Текст. / М.В. Курленя , А.Г. Вострецов , Г.И. Кулаков, Г.Е. Яковицкая №2002123946/03; заявл. 09.09.2002; опубл. 27.05.04, Бюл. № 15. - 4 е.: ил.

211. Пат. 2053519 Российская Федерация, МПК7 G 01 R 29/10. Способ определения оптимальных размеров электрических или магнитных диполей Текст. / М.В. Курленя, Г.И. Кулаков, Г.Е. Яковицкая № 5022937/09; заявл. 22.01.92; опубл. 27.05.04, Бюл. № 3. - 4 с.

212. Кулаков Г.И. Электромагнитное излучение при разрушении стёкол Текст. / Г.И. Кулаков, А.В. Кривецкий, Н.А. Бритков ,

213. Ю.А. Тимоненков , Г.Е. Яковицкая // Стекло и керамика. 1998. - № 4. - С. 7 -10.

214. Яковицкая Г.Е. Электромагнитное излучение и автоколебательный процесс предразрушающего состояния горных пород Текст. / Г.Е. Яковицкая// "Доклады Сибирского отделения Академии наук Высшей школы". Новосибирск.-2003.-№2(8)-С. 95-101.

215. Яковицкая Г.Е. Исследование спектральных характеристик и затухания сигналов электромагнитного излучения при разрушении горных пород Текст. / Яковицкая Г.Е.// Автореферат дисс. . канд. техн. наук Новосибирск-1991.-18 с.

Информация о работе

Яковицкая, Галина Евгеньевна
доктора технических наук
Новосибирск, 2007
ВАК 25.00.20

Диссертация

Разработка метода и измерительных средств диагностики критических состояний горных пород на основе электромагнитной эмиссии - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Разработка метода и измерительных средств диагностики критических состояний горных пород на основе электромагнитной эмиссии - тема автореферата по наукам о земле, скачайте бесплатно автореферат диссертации

Похожие работы