Гул подземный, треск земной
Есть в Кузбассе сеть сейсмодатчиков, что слушает земную твердь
И уже с определенной долей вероятности предсказывает сейсмические явления в шахтовых выработках.
Говоря проще, предупреждает о горном ударе шахтеров. Нити этой сети ведут в Центр геофизического мониторинга прокопьевского филиала института ВНИМИ, где ученые в режиме реального времени следят за напряжением в горных выработках. Фиксируют сейсмособытия с восьми кузбасских предприятий. Анализируют данные шахт «Алардинская», «Усковская», «Ерунаковская-VIII», «Большевик», «Антоновская», «Распадская-Коксовая», «Осинниковская», «Полысаевская».
Активно занимается данным направлением Сергей Мулев, член-корреспондент МАНЭБ, директор по науке АО «ВНИМИ». Мы поинтересовались у ученого, могут ли взрывные работы и подземная добыча стать причиной большого землетрясения?
— Шахта на природные землетрясения никаких воздействий не имеет, — ответил Сергей Николаевич. — А вот техногенные землетрясения шахта создавать может. К примеру, в 1995 году такое техногенное землетрясение в пять баллов произошло в Соликамске. Там даже полуметровые трещины появились на поверхности из-за подземной добычи соли в радиусе пятисот метров. Благо над местом происшествия были только дачные домики.
— Давно ли ученые ВНИМИ занимаются «прослушкой» кузбасских недр? И что удалось выяснить?
— В Кузбассе первые сейсмостанции мы поставили в 1992 году в Анжеро-Судженске. Дело в том, что тогда закрывались две угольные шахты города. Их начало заливать водой, и были опасения: а вдруг последуют землетрясения? Пробурили восемь скважин, установили аппаратуру и в течении пяти лет наблюдали. По результатам получалось, что затопление шахт на сейсмичность не влияет. Первые сейсмостанции на действующих угольных шахтах мы поставили в Грузии, где был филиал нашего института, потом на Донбассе. Основательно мы занялись данным направлением с 2006 года на шахте «Комсомольская», город Воркута.
Параллельно начали ставить сейсмостанции и в Кузбассе. Первая появилась на шахте «Полысаевская». Но цель этой сейсмостанции была не в том, чтобы контролировать горные удары, которые возникают в процессе отработки угля. А в том, чтобы определить, как подземная добыча угля влияет на техногенную сейсмичность. Вопрос до сих пор остается открытым. Что касается влияния на природную сейсмичность, то его нет, считают ученые. Приведу один аргумент: природные землетрясения происходят на глубине от пяти километров и ниже. Шахты максимум на километровой глубине работают.
— Какова на сегодня практическая польза от изучения техногенной сейсмичности?
— Специально для Кузбасса мы создали Центр геофизического мониторинга, где в режиме реального времени анализируем сейсмособытия. Это позволяет нам оперативно передавать рекомендации предприятиям, что нужно сделать или чего не нужно делать, чтобы избежать чрезвычайных происшествий. Когда при добыче угля мы внедряемся в горный массив, он начинает трещать. Может трещать небольшими сейсмическими событиями, а может накопить энергию и выдать ее в виде большого горного удара. Мы эти горные удары пытаемся предотвратить. Мы показываем шахтерам, где возникают зоны опасности. И рекомендуем принять меры. Например, притормозить работу комбайна.
Есть такой метод — «штыба» называется. Если на пути встретился напряженный горный массив, то нужно просверлить скважины десятиметровые в грудь забоя через каждые два метра. Это помогает разряжаться горному массиву. Бывает, что бурильную штангу намертво в скважине запирает. Эта технология очень затрудняет добычу, проходку. Большие потери во времени. Постоянно требуется монтаж, демонтаж оборудования. Поэтому нужен какой-то другой способ контроля ситуации.
Принцип контроля сейсмичности позволяет небольшим количеством аппаратуры наблюдать обширные шахтные поля. Напряжение может копиться в толще «целика» по-разному. Я всегда привожу в пример две согнутые линейки. Деревянную и из оргстекла. Первая трещит, трещит и потом ломается. Вторая ничем себя не выдает, но ломается внезапно, резко и может руки травмировать. Примерно с такими характеристиками попадаются структуры под землей. Шахтеры прекрасно знают, что означает треск в выработках. Но наиболее опасные структуры почти ничем себя не выдают. И нельзя точно что-то предсказать. Сейчас мы занимаемся этим направлением, поиском критериев…
С 1989 года мне удалось зарегистрировать несколько крупных сейсмических явлений на шахтах. На основе этих данных были выработаны некоторые критерии определения степени опасности ситуации.
— Что это за крупные явления?
— Они действительно крупные по своей энергии. Подземную укрепленную выработку в шесть метров высотой за считанные секунды может сжать до метра. Или сдавит сбоку, оставив от широкой выработки узкий лаз.
Как рассказал Сергей Мулев, горняки не сразу поверили в возможности ученых. Что с помощью анализа данных с сейсмодатчиков можно предсказать горные удары, обрушения и так далее. Но практика доказала правоту науки. Сложно сказать, сколько уже шахтерских жизней спас сейсмометод предупреждения аварий. Впрочем, работать ученым еще предстоит много. Далеко не все пока ясно и понятно с техногенной сейсмичностью.
Игорь СЕМЕНОВ