Статьи

Забезпечення безпеки працюючих було, є і буде одним із пріоритетних напрямів діяльності наукових інститутів, промислових підприємств, контролюючих органів. Найбільш актуальною ця проблема є для гірничовидобувної галузі, насамперед вугільної, де все ще високий рівень травматизму, в тому числі зі смертельними наслідками. В державі є спеціалісти, які постійно займаються вирішенням цієї проблеми. С. Скипочка, О. Яланський, Т. Паламарчук, О. Брюханов, А. Анциферов, О. Агафонов, Ю. Грядущий, В. Голінько, Г. Колчин, В. Усаченко — автори циклу робіт «Розробка і впровадження комплексного моніторингу стану геотехнічних систем для підвищення безпеки та ефективності робіт гірничовидобувної промисловості», висунутого Макіївським науково-дослідним інститутом з безпеки робіт у гірничій промисловості (МакНДІ) на здобуття Державної премії України в галузі науки і техніки. Це результат 30-річних наукових пошуків, присвячених важливим питанням підвищення безпеки праці гірників.

Колектив авторів — відомі вчені, керівники організацій та підприємств, які багато років займаються розробкою способів і засобів контролю стану гірського масиву в процесі ведення гірничих робіт. Про високий науковий рівень свідчать чотири наукові відкриття, що належать їм, 26 монографій, понад 170 наукових публікацій, 76 авторських свідоцтв СРСР і патентів України. Поряд з фундаментальними дослідженнями вирішувалися завдання прикладного характеру, спрямовані на розробку нових способів контролю геотехнічних систем. Так, було встановлено закономірну зміну швидкості пружних хвиль від напружено-деформованого стану порід, обгрунтовано домінування бокових хвиль у вуглепородному масиві, визначено їх інформативні параметри для виявлення різного типу геологічних неоднорідностей під час підготовки видобувних дільниць. Це сприяло подальшому розвитку шахтної сейсморозвідки, за аналізом хвильових сейсмоакустичних параметрів стало можливим визначати не тільки положення, але й тип геологічного порушення. Вивчено прояви механо-електричного ефекту, зв’язок його з напружено-деформованим станом масиву гірських порід, розроблено способи контролю стану масиву, метод визначення контуру рудних тіл, спосіб локації тектонічних порушень. Розроблено ультразвуковий метод визначення міцнісних властивостей порід без руйнування їх зразків, а також в їх природному заляганні. Встановлено закономірності поводження електричного поля у шаровому, тріщинуватому масиві, розроблено методи дослідження стану гірського масиву шляхом електричного зондування, електропрофілювання та електропросвічування. Встановлено залежність параметрів акустичного сигналу, який збуджується в масиві гірничими машинами та механізмами або ударним способом, від напружено-деформованого стану привибійної частини вуглепородного масиву. На цій основі розроблено способи прогнозу зон, небезпечних за викидом вугілля та газу, раптовим видавлюванням вугілля, проривами метану з грунту виробки, а також способи оцінки ефективності противикидних заходів, контроль безпеки буріння довгих свердловин тощо.
Виконано науково-технічне обгрунтування методів розслідування та запобігання аваріям, розроблено метод розрахунку метану, що виділився під час газодинамічного явища, і його поширення від осередку по гірничих виробках.
Важливою ознакою наукових розробок є доведення їх до практичного застосування через розробку нормативних документів, обгрунтування та виготовлення пристроїв і апаратури для реалізації способів моніторингу у важких шахтних умовах. Технологію виконання комплексного моніторингу геотехнічних систем регламентовано 27 галузевими нормативними документами. Всього розроблено 30 видів різної апаратури та пристроїв, які пройшли всі стадії випробування, виготовлення дослідних зразків та дрібносерійного виробництва.
Загальну схему моніторингу засновано на широкому комплексі досліджень: від вивчення фізико-механічних властивостей порід масиву в цілому через побудову моделей геотехнічної системи, діагностики масиву і його взаємодії з технологічними процесами до прогнозу негативних факторів і запобігання аваріям. Діагностику масиву засновано на комплексі методів шахтної геофізики.
Останніми роками пріоритетним напрямом розвитку моніторингу геотехнічних систем є автоматизація збирання інформації про властивості масиву, її обробка на персональних комп’ютерах, як правило, в реальному часі, і видача результатів без впливу суб’єктивного фактора, що дуже суттєво для забезпечення безпеки робіт. Обробка інформації в реальному часі дає змогу оперативно приймати рішення як щодо забезпечення безпеки робіт, так і щодо оптимізації гірничого виробництва.
Як приклад варто навести вирішення комплексу завдань щодо забезпечення прогнозів газодинамічних явищ і контролю ефективності профілактичних заходів. Усі завдання вирішено за однією схемою — перетворення пружних коливань у привибійній частині масиву в акустичні сигнали, передача їх на поверхню за допомогою апаратури АПСС1, обробка сигналу на персональному комп’ютері в реальному часі, одержання висновку за вирішеним завданням. Програмне забезпечення дає змогу здійснювати одночасну обробку інформації по шести каналах і вирішувати до п’яти різних завдань. Додатково здійснюється запис акустичних сигналів, який може бути використаний для контролю за технологічними процесами і під час розслідування аварій.
Розроблені способи моніторингу геотехнічних систем застосовуються на шахтах «Красноармійська-Західна № 1», «Краснолиманська», імені О. Ф. Засядька, «Комсомолець Донбасу» і ще на 28 інших шахтах, на рудниках Кривбасу та Запорізького залізорудного комбінату, калійних солей та гіпсових шахтах, на гірничо-видобувних підприємствах Росії, Казахстану, Грузії.
Соціальний ефект від розроблених способів моніторингу геотехнічних систем полягає у зниженні рівня травматизму, підвищенні безпеки ведення гірничих робіт, зменшенні витрат на виплату потерпілим на виробництві. Скорочено прямі витрати на виконання прогнозу газодинамічних явищ і запобіжних заходів. Загальний економічний ефект від впровадження моніторингу геотехнічних систем на гірничовидобувних підприємствах, за даними авторів, становив 561 млн. грн., що на два порядки більше, ніж витрати на його розробку.
Аналіз циклу робіт свідчить про їх високий рівень, велике практичне значення для підвищення безпеки та ефективності ведення гірничих робіт, дуже значний економічний ефект тільки зі скорочення прямих витрат. Тому цикл робіт «Розробка і впровадження комплексного моніторингу стану геотехнічних систем для підвищення безпеки та ефективності робіт гірничовидобувної промисловості» заслуговує на високу оцінку і претендує на присудження Державної премії України в галузі науки і техніки.


М. ЛИСЮК, перший заступник директора Національного НДІ промислової безпеки та охорони праці



До списку