Методика анализа достоверности геофизических методов прогноза динамических явлений, выполненных переносными приборами

А.В. Шадрин, М.С. Плаксин, Д.Н. Застрелов, Д.Г. Лузянин
Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Кемерово, Российская Федерация
Горная Промышленность №S2 / 2023 стр. 11-17

Резюме: В статье излагается методика анализа достоверности геофизических методов прогноза динамических явлений, выполненных переносными приборами. Необходимость в ней обусловлена отсутствием рекомендаций в нормативных документах о выборе наиболее подходящего метода прогноза динамических явлений для конкретных условий. Этот выбор должны осуществлять соответствующие службы угледобывающих предприятий самостоятельно или с привлечением научных коллективов. Для исследований были взяты два переносных прибора для локального прогноза горных ударов: Angel-M и Рипас, реализующие соответственно «метод электромагнитных импульсов» и своеобразную модификацию метода «по параметрам искусственного акустического сигнала». В качестве эталонного использовали более достоверный инструментальный метод «по выходу буровой мелочи». Предполагалось, что степень опасности массива горных пород одинакова при прогнозе геофизическим и инструментальным методом и может быть количественно оценена в форме отношения текущего значения измеряемого параметра к его пороговому значению. Достоверность прогноза переносными приборами оценивалась по соответствию этого отношения аналогичному, рассчитанному для инструментального метода. Начатая проверка предлагаемой методики на одной из угольных шахт Кузбасса показала недостаточную достоверность прогноза переносными геофизическими приборами, вероятно, обусловленную следующими причинами: контролем не всех основных факторов опасности проявления динамических явлений каждым из приборов в отдельности; отсутствием обоснования связи опасности проявления динамических явлений с контролируемыми приборами параметрами; при использовании прибора Рипас геофон прижимается к стенке выработки, поэтому трещиноватость прибортового пространства выработки сильно искажает спектр зондирующего акустического сигнала.

Ключевые слова: угольный пласт, динамические явления, текущий прогноз опасности, геофизические методы, переносные приборы, достоверность прогноза

Благодарности: Работа выполнена в рамках государственного задания ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук» проект FWEZ-2021-0001 «Создание многофункциональных систем мониторинга и прогноза газодинамических явлений, контроля напряженного состояния, разработка методов их предотвращения и оценки эффективности при подземной разработке угольных месторождений» (рег. №АААА-А21-121012290020-4).

Для цитирования: Шадрин А.В., Плаксин М.С., Застрелов Д.Н., Лузянин Д.Г. Методика анализа достоверности геофизических методов прогноза динамических явлений, выполненных переносными приборами. Горная промышленность. 2023;(S2):11–17. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-S2-11-17

Информация о статье

Поступила в редакцию: 07.08.2023

Поступила после рецензирования: 30.08.2023

Принята к публикации: 01.09.2023

Информация об авторах

Шадрин Александр Васильевич – доктор технических наук, главный научный сотрудник лаборатории угольного машиноведения, Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Кемерово, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Плаксин Максим Сергеевич – кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории газодинамики угольных месторождений, Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Кемерово, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Застрелов Денис Николаевич – кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории ресурсов и технологий извлечения угольного метана, Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Кемерово, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Лузянин Дмитрий Геннадьевич – ведущий инженер лаборатории ресурсов и технологий извлечения угольного метана, Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Кемерово, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

1. Зыков В.С. Внезапные выбросы угля и газа и другие газодинамические явления в угольных шахтах. Кемерово: Институт угля и углехимии СО РАН; 2010. 333 с.

2. Клишин В.И., Зворыгин Л.В., Лебедев А.В., Савченко А.В. Проблемы безопасности и новые технологии подземной разработки угольных месторождений. Новосибирск: Новосибирский писатель; 2011. 524 с.

3. Rui Y., Zhou Z., Cai X., Lan R., Zhao C. A novel robust AE/MS source location method using optimized M-estimate consensus sample. International Journal of Mining Science and Technology. 2022;32(4):779–791. https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2022.06.003

4. Watanabe Y., Nakajima J. The application of AE techniques as a forecasting method to the rock and gas outburst in coal mine. In: 19th International conference of research institutes in safety in mines. Katowice, Poland; 1981, pp. 564–573.

5. Cai W., Dou L., Zhang M., Cao W., Shi J.-Q., Feng L. A fuzzy comprehensive evaluation methodology for rock burst forecasting using microseismic monitoring. Tunnelling and Underground Space Technology. 2018;80:232–245. https://doi.org/10.1016/j.tust2018.06.029

6. Петухов И.М., Линьков А.М. Механика горных ударов и выбросов. М.: Недра; 1983. 280 с.

7. Ходот В.В. Внезапные выбросы угля и газа. М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по горному делу; 1961. 364 с.

8. Чернов О.И., Пузырев В.Н. Прогноз внезапных выбросов угля и газа. М.: Недра; 1979. 296 с.

9. Lama R.D. (ed.) International symposium-cum-workshop on management and control of high gas emissions and outbursts in underground coal mines. 20–24 March, 1995, Wollongong, NSW, Australia. Australia; 1995. 620 p.

10. Ройтер М., Крах М., Кисслинг У., Векслер Ю. Разработка метода сейсмоакустического мониторинга динамических явлений в очистных забоях угольных шахт. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2021;(1):28–35.

11. Reuter M, Crash M, Kiessling W, Veksler Yu. Геомеханический мониторинг методом анализа конвергенции: прогноз вероятности горных ударов и участков их проявления в лавах. Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. 2018;(4):17–22.

12. Шадрин А.В., Клишин В.И. Комбинация подсистем многофункциональной системы безопасности шахты для прогноза динамических явлений. Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2023;(1):81–104. https://doi.org/10.46689/2218-5194-2023-1-1-81-108

13. Шадрин А.В., Потапов П.В. Идеология обоснования высокодостоверных подсистем текущего прогноза динамических явлений, происходящих в угольных шахтах. Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. 2023;(1):16–25.

14. Шадрин А.В., Телегуз А.С., Диюк Ю.А. Анализ учета основных факторов выбросоопасности существующими методами текущего прогноза. Вестник Научного центра ВостНИИ по промышленной и экологической безопасности. 2021;(2):56–72. https://doi.org/10.25558/VOSTNII.2021.40.57.007

15. Кайно Г. Акустические волны. Устройства, визуализация и аналоговая обработка сигналов. М.: Мир; 1990. 656 с.