Вперед без колебаний
Запущен в работу первый в стране Центр сейсмического мониторинга
В Екатеринбурге на базе Уральского государственного горного университета (УГГУ) запущен в работу первый в стране Центр сейсмического мониторинга
Владимир Писецкий, профессор кафедры геоинформатики УГГУ, рассказал, что в восьми угольных шахтах Кузбасса, в том числе и на «Распадской», установлены радары, регистрирующие сейсмическую активность. Информация поступает в центр для анализа. По мнению профессора, если бы такое оборудование было установлено раньше, то многих трагедий удалось бы избежать.
Во всем мире такие радары работают по иной технологии, регистрируя лишь факты аварий. Российская система дает теперь возможность прогнозирования сейсмических толчков и горных ударов с вероятностью 70%. Оборудование проверяет породу при помощи ультразвука в зоне перед проходческим комбайном. Такая аппаратура применялась при прокладке дорожных тоннелей в Сочи в преддверии Олимпиады, что позволило предотвратить четыре обрушения.
— Кстати, разработка уральских ученых уже позволила предотвратить 4 аварии при строительстве тоннелей для Олимпийских игр в Сочи, — отмечает Владимир Писецкий. — Теперь система безопасности успешно мониторит шахты Кузбасса.
Когда горный массив в напряжении…
Основная задача центра — вычислить горные удары в шахте, вовремя дать рекомендации по коррекции действий на производстве, спасти жизни людей и избежать серьезных экономических потерь. Идея его создания родилась пять лет назад на кафедре геоинформатики УГГУ.
Ученые разработали систему безопасности, которая позволяет фиксировать сейсмические волны при ведении подземных горных работ. Необходимая аппаратура выпускается на заводе «Сибгеофизприбор» (Новосибирск), она устанавливается в зоне ведения добычных и проходческих работ шахт.
— Мы можем определить напряженно-деформированное состояние горного массива на удаленных расстояниях впереди от места ведения работ, — объясняет Владимир Писецкий. — Это как сейсмический радар. Информация непрерывно поступает в диспетчерский пункт шахты и в наш центр горного мониторинга. Результат высвечивается по принципу светофора — исследуемые участки окрашиваются зеленым, желтым, красным цветом, что соответствует уровням безопасности: безопасно, легкая степень опасности, опасно. В центре специалисты изучают полученные данные и устанавливают, может ли произойти обрушение, где и когда это случится. При возникающих подозрениях выходят на связь с предприятием: прогноз о реальной опасности должен быть вынесен не позднее суток, чтобы могли быть приняты все необходимые меры.
В разработке системы приняли участие и ученые МГУ. Созданные ими компьютерные модели наглядно показывают очаги аномального напряжения, которые могут спровоцировать опасную ситуацию.
Проверено на деле
С 1980 года специалисты Горного университета занимаются проблемой оценки напряжения по сейсмическим данным для поиска нефтегазовых месторождений. А с 2012 по 2014 год, перед Олимпийскими играми, ученые-горняки отслеживали прогноз строительства восьми тоннелей (по два километра каждый) для прокладки дорог Курортного проспекта в Сочи. Тогда было предотвращено четыре из шести аварийных ситуаций, а это достаточно высокий показатель.
— Первая попытка отработать технологию в производственных условиях состоялась в Сочи. С ее помощью шел непрерывный мониторинг проходки тоннелей. Было отработано несколько тысяч забоев с шагом 30 метров, был получен огромный объем информации, наша организация осуществляла непрерывное геологическое сопровождение. Все материалы, полученные с помощью этой методики, потом были проверены геологами, — рассказывает Виктор Власов, главный геофизик сочинского института «Тоннельстройпроект» и добавляет, что с точки зрения возможностей в области прогнозирования новая технология аналогов не имеет.
Нет аналогов
Всего в Центре мониторинга УГГУ сегодня работают 12 сотрудников. Аналогов у оборудования на российском рынке нет, те системы безопасности, которые производились ранее, работают пассивно и лишь констатируют факт обрушения или иной аварийной ситуации. Созданная уральскими учеными система ведет активный мониторинг, позволяет предвидеть опасность, смоделировать и проверить, как ситуация будет развиваться при тех или иных условиях, и предотвратить негативные последствия.
Инновацию горняков уже оценили зарубежные коллеги. Йенс Альбрес, главный управляющий немецкой компании Nanotron Technologies, заинтересовался разработкой:
— Она может быть востребована во всем мире. Очень впечатляет. Я думаю, она будет очень полезна отрасли. Особенно поражает целостность системы, ее техническое оснащение и интерактивность.
Леонид Алексеев
К сведению
В настоящее время сейсмический мониторинг осуществляется практически во всех странах Европейского континента и во многих странах мира, при этом необязательно расположенных в сейсмически активных поясах Земли.
В связи с развитием промышленности, особенно энергетической сферы, возникла необходимость сейсмического контроля тех участков земной коры, на которых расположены объекты энергетики и крупные промышленные предприятия.
Кузбассу новый класс сопутствующих подземной добыче опасных сейсмических процессов и явлений в виде роевых потоковых сейсмических событий (глубинных толчков) низкого энергетического класса и малой глубины заложения, увы, знаком не понаслышке. Явления этого рода способны (в силу большого числа повторяющихся событий) вызывать ощутимое разрушительное воздействие на жилые здания и промышленные сооружения. Несмотря на малый (для землетрясений) энергетический класс, эти явления оказывают достаточно высокое сотрясательное воздействие в силу малой глубины гипоцентров.
Впервые ситуации такого рода были зарегистрированы в поселке Кочура (Таштагол) в 1989 году, однако с еще большей интенсивностью они стали проявляться в последние годы вблизи шахтерских городов Кузбасса (Осинники, Полысаево, 2005-2011 годы)
Обычно для сейсмического мониторинга используется сеть сейсмических станций, равномерно распределенная на площади исследований или охватывающая исследуемый участок. Кроме отдельных сейсмических станций, в некоторых странах Европы, используются также сейсмические группы (seismic array), которые можно назвать сейсмическими «антеннами». Сейсмические группы есть в некоторых странах Скандинавии и Северной Европы — в Норвегии, Швеции, Финляндии, Германии, России.
Прикладной задачей сейсмического мониторинга является изучение региональной или локальной сейсмической активности данной территории или локального участка (например района АЭС, ГЭС, рудников, шахт, открытых карьеров и так далее).
В результате локации сейсмических источников и определения их параметров (времени в очаге, координат эпицентра, глубины гипоцентра — в случае землетрясения и магнитуды) появляются новые инструментальные данные о современных землетрясениях. Эти данные, совместно с данными об исторических землетрясениях, используются для сейсмического районирования. На основе пространственного распределения гипоцентров землетрясений, оценки их параметров (сейсмической активности, максимальной магнитуды землетрясения) оконтуривают сейсмогенные зоны и оценивают сейсмический риск территории.
Другая практическая цель использования сейсмического мониторинга — создание системы сигнализации и предупреждения о сейсмической опасности от тектонических землетрясений вокруг крупных инженерно-технических и экологически опасных объектов, таких как атомные гидроэлектростанции и речные дамбы.