Испытывать на износ и «ловить» электромагнитные сигналы – новые приборы для Горного института

С конца 2022 года лаборатория Инструментальных исследований состояния горных пород Арктической зоны России в Горном институте КНЦ РАН имеет государственное свидетельство об аккредитации в качестве лаборатории разрушающих и других видов испытаний. Это значит, что исследования, которые в ней проводятся, соответствуют всем современным действующим ГОСТам и стандартам, все оборудование поверено и выдает качественный результат, а специалисты прошли аттестацию и имеют право на выполнение таких исследований. Сюда обращаются не только представители горной промышленности Мурманской области, но и организации из разных регионов России. И конечно же, очень важны данные, которые получают в лаборатории, для научно-исследовательской работы института.

Однако горная наука не стоит на месте. Появляются новые приборы, позволяющие еще более точно и качественно исследовать свойства горных пород. Поэтому по программе обновления приборной базы Кольского научного центра в 2023 году было закуплено еще несколько важных приспособлений. Несколько из них проходят поверку и наладку, два уже введены в эксплуатацию. Руководитель лаборатории Николай Кузнецов и научный сотрудник Александр Пак демонстрируют прибор для испытаний на износ по Керхеру «GCTS RAA-100» и систему сейсмического мониторинга «Ангел М».

–Данный прибор предназначен для определения такого технологического показателя как абразивность. – объясняет Николай Николаевич принцип действия «GCTS RAA-100». – Этот параметр в основном влияет на процесс бурения. Разные породы по-разному изнашивают буровой инструмент, и чтобы определить степень такого износа проводят следующий эксперимент. Специальный стальной индентор ставят на образец, затем с определенной фиксированной силой проводят им по образцу, после чего помещают индентор в цифровой микроскоп, с помощью которого оценивают износ его кончика. Все результаты сразу же заносятся в компьютер.

Специальное программное обеспечение автоматически измеряет истирание индентора и вычисляет по нему степень абразивности породы. Кроме набора инденторов в комплект поставки прибора входит инструмент для правильной заточки «носиков». Прочные тиски для удержания образца горной породы, прецизионный саппорт для плавного его перемещения, градуированная ручка для точного контроля расстояния до поверхности с точностью до сотых долей миллиметра позволяют проводить измерения быстро и с высокой точностью.

Система «Ангел М» разработана и произведена в Научно-исследовательском институте горной геомеханики и маркшейдерского дела – Межотраслевом научном центре ВНИМИ. Она регистрирует электромагнитную эмиссию.

– Как вы знаете, электромагнитное поле в какой-то форме присутствует везде и всегда, – поясняет Николай Кузнецов. – Массив пород не статичен. Он постоянно находится в движении, под действием напряжений в нем образуются трещины. Какие-то схлопываются, какие-то появляются вновь. И все эти процессы влияют на параметры электромагнитного поля. Чем сильнее напряжен массив, тем активнее в нем идут процессы движения и разрушения, и зафиксировать вызванные этими процессами изменения электромагнитного поля мы можем с помощью комплекса «Ангел М».

Комплекс автоматически принимает сигналы переменного магнитного поля в течение заданного времени, анализирует их и записывает результаты. Поскольку эту систему можно использовать в горных выработках, которые могут быть опасны по газу и пыли, в ней используется искробезопасная электрическая цепь. Применяют «Ангела М» не только для того, чтобы оценить невидимые глазу изменения в горном массиве, но и на образцах пород.

– Мы помещаем под пресс образец, который, по сути, является маленькой физической моделью массива. Таким образом мы создаем в образце напряжение, по мере увеличения которого в нем начинают развиваться трещины, вызывающие изменение электромагнитного поля. Улавливая эти изменения, мы можем оценивать, при каком уровне напряжений будет возникать процесс интенсивного трещинообразования. Таким образом, систему можно использовать и в поле, и в лабораторных условиях.