Новый шаг в обеспечении безопасности и эффективности ведения горных работ

Обеспечение безопасности работающих было, есть и будет одним из приоритетных направлений деятельности научных институтов, промышленных предприятий, контролирующих органов. Наиболее актуальна эта проблема для горнодобывающей отрасли, прежде всего угольной, где все еще высокий уровень травматизма, в том числе со смертельным исходом. В государстве есть специалисты, которые постоянно занимаются решением этой проблемы. С. Скипочка, А. Яланский, Т. Паламарчук, А. Брюханов, А. Анциферов, А. Агафонов, Ю. Грядущий, В. Голинько, Г. Колчин, В. Усаченко — авторы цикла работ «Разработка и внедрение комплексного мониторинга состояния геотехнических систем для повышения безопасности и эффективности работ горнодобывающей промышленности», выдвинутого Макеевским научно-исследовательским институтом по безопасности работ в горной промышленности (МакНИИ) на соискание Государственной премии Украины в области науки и техники. Это результат 30-летних научных поисков, посвященных важным вопросам повышения безопасности труда горнорабочих.

Коллектив авторов — известные ученые, руководители организаций и предприятий, много лет занимающиеся разработкой способов и средств контроля состояния горного массива в процессе ведения горных работ. О высоком научном уровне свидетельствуют принадлежащие им четыре научных открытия, 26 монографий, более 170 научных публикаций, 76 авторских свидетельств СССР и патентов Украины. Наряду с фундаментальными исследованиями решались задачи прикладного характера, направленные на разработку новых способов контроля геотехнических систем. Так, было установлено закономерное изменение скорости упругих волн от напряженно-деформированного состояния пород, обосновано доминирование боковых волн в углепородном массиве, определены их информативные параметры для выявления различного типа геологических неоднородностей при подготовке добычных участков. Это способствовало дальнейшему развитию шахтной сейсморазведки, по анализу волновых сейсмоакустических параметров стало возможным определять не только положение, но и тип геологического нарушения. Изучены проявления механоэлектрического эффекта, связь его с напряженно-деформированным состоянием массива горных пород, разработаны способы контроля состояния массива, метод определения контура рудных тел, способ локации тектонических нарушений. Разработан ультразвуковой метод определения прочностных свойств пород без разрушения их образцов, а также в их естественном залегании. Установлены закономерности поведения электрического поля в слоистом, трещиноватом массиве, разработаны методы исследования состояния горного массива путем электрического зондирования, электропрофилирования и электропросвечивания. Установлена зависимость параметров акустического сигнала, возбуждаемого в массиве горными машинами и механизмами или ударным способом, от напряженно-деформированного состояния призабойной части углепородного массива. На этой основе разработаны способы прогноза зон, опасных по выбросам угля и газа, внезапным выдавливаниям угля, прорывам метана из почвы выработки, а также способы оценки эффективности противовыбросных мероприятий, контроль безопасности бурения длинных скважин и др.
Выполнено научно-техническое обоснование методов расследования и предотвращения аварий, разработан метод расчета метана, выделившегося при газодинамическом явлении, и его распространение от очага по горным выработкам.
Важной особенностью научных разработок является доведение их до практического применения через разработку нормативных документов, обоснование и изготовление устройств и аппаратуры для реализации способов мониторинга в тяжелых шахтных условиях. Технология выполнения комплексного мониторинга геотехнических систем регламентирована 27 отраслевыми нормативными документами. Всего разработано 30 видов различной аппаратуры и устройств, которые прошли все стадии испытаний, изготовления опытных образцов и мелкосерийного производства.
Общая схема мониторинга основана на широком комплексе исследований: от изучения физико-механических свойств пород массива в целом через построение моделей геотехнической системы, диагностики массива и его взаимодействия с техногенными процессами к прогнозу негативных факторов и предотвращения аварий. Диагностика массива основана на комплексе методов шахтной геофизики.
В последние годы приоритетным направлением развития мониторинга геотехнических систем является автоматизация сбора информации о свойствах массива, ее обработка на персональных компьютерах, как правило, в реальном времени, и выдача результатов без влияния субъективного фактора, что весьма существенно для обеспечения безопасности работ. Обработка информации в реальном времени позволяет оперативно принимать решения как по обеспечению безопасности работ, так и по оптимизации горного производства.
В качестве примера следует привести решение комплекса задач по обеспечению прогноза газодинамических явлений и контроля эффективности профилактических мероприятий. Все задачи решены по одной схеме — преобразование упругих колебаний в призабойной части массива в акустические сигналы, передача их на поверхность при помощи аппаратуры АПСС1, обработка сигнала на персональном компьютере в реальном времени, получение заключения по решаемым задачам. Программное обеспечение позволяет осуществлять одновременную обработку информации по шести каналам и решать до пяти различных задач. Дополнительно осуществляется запись акустических сигналов, которая может быть использована для контроля за технологическими процессами и при расследовании аварий.
Разработанные способы мониторинга геотехнических систем применяются на шахтах «Красноармейская-Западная № 1», «Краснолиманская», имени А. Ф. Засядько, «Комсомолец Донбасса» и еще на 28 других шахтах, на рудниках Кривбасса и Запорожского железорудного комбината, калийных солей и гипсовых шахтах, на горнодобывающих предприятиях России, Казахстана, Грузии.
Социальный эффект от разработанных способов мониторинга геотехнических систем заключается в снижении уровня травматизма, повышении безопасности ведения горных работ, уменьшении затрат на выплаты потерпевшим на производстве. Сокращены прямые затраты на выполнение прогноза газодинамических явлений и предупредительных мероприятий. Общий экономический эффект от внедрения мониторинга геотехнических систем на горнодобывающих предприятиях, по данным авторов, составил 561 млн. грн., что на два порядка больше, чем затраты на его разработку.
Анализ цикла работ свидетельствует об их высоком уровне, большом практическом значении для повышения безопасности и эффективности ведения горных работ, весьма значительном экономическом эффекте только по сокращению прямых затрат. Поэтому цикл работ «Разработка и внедрение комплексного мониторинга состояния геотехнических систем для повышения безопасности и эффективности работ горнодобывающей промышленности» заслуживает высокой оценки и претендует на присуждение Государственной премии Украины в области науки и техники.

Н. ЛЫСЮК, первый заместитель директора Национального НИИ промышленной безопасности и охраны труда