2. Прогноз аварийных ситуаций в подземных выработках методом биолокации

Биолокация – это получение информации из окружающей среды с помощью индикаторов (рамка, маятник и т.д.) обо всех предметах, объектах или явлениях природы в безграничном пространстве Вселенной.

Биолокация означает способность человека определять наличие каких-либо объектов, предметов в пространстве с помощью простого индикатора-рамки или маятника-груза на нити. Явление биолокации состоит в том, что у одаренных людей (10% населения), зажатая в руке рамка из проволоки или раздвоенная ветка отклоняются и даже вращаются при прохождении человека по земле, где находятся подземные водные потоки (водные жилы), залежи руды, карстовые пещеры, клады и другие объекты. Бурение, проводимое в этих местах для контроля, или прямые раскопки подтверждают способность людей находить все, что скрыто в Земле. Таким же биолокационным методом выявляются геопатогенные зоны, перекресты потоков, линии глобальных каркасных сеток и геологические разломы. Долгое время, биолокация не признавалась и считалась ненаучным методом исследования, основанным на интуиции, на рефлекторной реакции человека, случайно находящего ископаемый объект. Со временем отношение к ней изменилось, поскольку ее эффективность была показана во многих работах. Были созданы национальные общественные организации лозоходцев (биолокаторов). Приведем перечень стран, имеющих национальные общества биолокаторов: Австрия, Бельгия, Болгария, Великобритания, Германия, Голландия, Дания, Индия, Канада, Новая Зеландия, Польша, Россия, США, Франция, Чехословакия, Швейцария, Швеция, Япония.

Полное описание истории возникновения биолокации приводится в фундаментальной книге американского исследователя Кристофера Бэрда, вышедшей в США в 1979 и затем переведенной и опубликованной в 14 странах мира. Детальное описание биолокационного метода дается в книге Р. Шнейдера и советских исследователей. Метод биолокации успешно применяется в археологии, геологии, гидрогеологии, строительстве и во многих других областях народного хозяйства. С его помощью проводится поиск нефтяных, газовых, рудных месторождений, разного рода подземных коммуникаций и т. д. Иногда этим методом пользуются для поиска людей, пропавших во время снежного обвала или погребенных под руинами зданий после землетрясений.

В предлагаемом способе, который включает контроль параметров горного массива, определение периода угрожаемого (неблагоприятного) состояния, периодически определяют и контролируют биолокацией интегральные параметры системы горный массив – выработки – знаки вертикальной полярности (ВП) и одновременно направление оборачивания локального торсионного поля (ТП) системы.

Сочетание параметров: верхний знак ВП «плюс», нижний знак «минус» и правостороннее (по ходу стрелки часов) направление оборачивания локального ТП оценивают как комплексный показатель безаварийного состояния системы, а сочетание параметров: верхний знак ВП «минус», нижний знак «плюс» и правостороннее направление оборачивания локального ТП оценивают как заблаговременный сигнал о возможной аварийной ситуации в системе. После этого определяют период возникновения состояния системы с параметрами: верхний знак ВП «минус», нижний знак «плюс» и левостороннее (против хода стрелки часов) направление оборачивания локального ТП, сочетание которых оценивают как комплексный сигнал того, что аварийная ситуация в системе возникла. Кроме того, показатели ВП и направление оборачивания локального ТП определяют дистанционно на моделях системы горный массив–выработки, причём эти показатели сначала определяют для системы в целом, а при наличии их сочетания, которое оценивают как комплексный сигнал о возможной аварийной ситуации, определяют методом биолокации место и время её возникновения в системе. Технический результат обеспечивается путём определения и контроля интегральных параметров вертикальной полярности (ВП) и направления оборачивания локального торсионного поля (ТП) системы горный массив – выработки.

На рис.2 представлена схема распределения знаков ВП в поперечном сечении выработки (2а) и схема правостороннего (по ходу часовой стрелки) оборачивания локального ТП в плане выработки (2б).

а б

Рис.2. Схема распределения знаков ВП в поперечном сечении выработки и схема правостороннего оборачивания локального ТП в плане выработки.

На рис.3 показана схема обратного распределения знаков ВП в поперечном сечении выработки (3а) и схему правостороннего оборачивания локального ТП в плане выработки (3б).

а б

Рис.3. Схема обратного распределения знаков ВП в поперечном сечении выработки и схема правостороннего оборачивания локального ТП в плане выработки.

На рис.4 представлена схема обратного распределения знаков ВП в поперечном сечении выработки (4а) и схема левостороннего (против хода часовой стрелки) оборачивания ТП (4б).

а б

Рис.4. Схема обратного распределения знаков ВП в поперечном сечении выработки и схема левостороннего оборачивания ТП

На рис.5 изображена схема последовательного перехода состояний системы горный массив – выработка.

Рис. 5. Схема последовательного перехода состояний системы горный массив-выработка: τ – часовая ось; τ₀ – момент начала контроля состояния системы; ∆τ₀ – длительность нормального состояния системы; τ_с – момент появления интегрального сигнала о возможной аварийной ситуации; ∆ τ_с - длительность угрожаемого (неблагоприятного) состояния системы; τ_а – момент возникновения аварийной ситуации; ∆τ_а – длительность аварийной ситуации или аварии и их негативных последствий; τ_н – момент наступления безаварийного состояния системы; ∆τ_н – длительность состояния системы после аварии.

Способ прогнозирования аварийных ситуаций в подземных выработках реализуется таким образом. Для анализа состояния отдельных выработок, участков или шахты в целом изготавливают их модели. Апробация данного способа на действующих шахтах Донбасса показала, что для определения и контроля интегральных параметров системы достаточно графических моделей: схемы подземных выработок и вентиляции шахты, плана и технологических схем горных работ, изготовленных согласно действующим требованиям Правил безопасности.

Известно, что реальные объекты и их модели информационно связаны между собой через единое информационное и торсионное поле: объект и его модель генерируют подобные торсионные излучения и локальное торсионное поле (ТП). При изменении состояния объекта его локальное ТП может изменить направление оборачивания, например: с правостороннего (по ходу стрелки часов) на левостороннее (против хода стрелки часов). Нами экспериментально установлено, что аналогичные изменения показателей вертикального поля (ВП) и торсионного поля (ТП) регистрируются и на модели объекта.

Кроме того, каждый объект имеет свою характеристику ВП. При нормальном состоянии объекта его верхняя часть (ЯН) имеет знак «плюс», а нижняя часть (ИНЬ) – знак «минус». При нарушении состояния объекта распределение знаков его ВП может измениться.

Знаки ВП объектов и направление оборачивания ТП определяют методом биолокации.

Установлено, что сочетание нормального распределения знаков ВП «плюс» сверху, а «минус» снизу с правосторонним направленим оборачивания локального ТП означает безаварийное состояние. А обратное сочетание показателей ВП: знак «минус» сверху, а «плюс» снизу и левостороннее направление оборачивания локального ТП означает, что аварийная ситуация возникла. Между нормальным и аварийным состояниями выработки имеется переходное (угрожающее) состояние, когда полярность выработки изменена на обратную при сохранении правостороннего оборачивания ТП.

Точка 1 на графике последовательного перехода состояний выработки (рис.5) показывает момент τ₀ начала периодического контроля: определение знаков ВП и направления оборачивания локального ТП. Точка 2 означает момент τ_с появления сигнала о возможной аварийной ситуации. Промежуток времени ∆τ₀ между точками 1 и 2 характеризует длительность безаварийного состояния выработки: знак «плюс» ВП сверху. «минус» снизу, правостороннее оборачивание локального ТП. Точка 3 означает момент τ_а наступления аварийной ситуации или аварии.

Промежуток времени ∆τ_с между точками 2 и 3 характеризует длительность угрожаемого состояния объекта: знак «минус» ВП сверху выработки, знак «плюс» снизу, а локальное ТП оборачивается по часовой стрелке – правостороннее оборачивание.

Момент наступления аварийной ситуации определяют согласно выражению (2)

τ_а = τ_с + ∆τ_с + ∆τ_в , (2)

где τ_а – момент наступления аварийной ситуации во времени; τ_с – момент появления сигнала об аварийной угрозе; ∆τ_с – продолжительность угрожаемого состояния выработки; τ_с = τ_т - ∆τ_р; τ_т – момент текущего времени, когда был выявлен комплексный сигнал об возможной аварийной ситуации; ∆τ_р – опоздание восприятия оператором сигнала – определяется методом биолокации; ∆τ_в – отклонение от значения ∆τ_с.

В результате ретроспективного анализа множества аварий, которые произошли на разных шахтах Донбасса (табл.1), нами выявлена неизвестная ранее закономерность, которая заключается в том, что независимо от вида, времени и места аварии, особенностей горного массива, технологии горных работ, промежуток времени (∆τ_с) между моментом появления заблаговременного сигнала об возможной аварийной ситуации и моментом ее наступления практически не изменяется и составляет в среднем 11 часов 30 минут при максимальном отклонении 19 минут.

Точка 4 на рис.5 означает момент наступления безаварийного состояния выработки: знак «плюс» сверху, знак «минус» снизу, правостороннее оборачивание локального ТП.

Контроль за состоянием подземных выработок по данному способу осуществляется путем периодического тестирования их методом биолокации. Периодичность тестирования выработок определяют с таким расчетом, чтобы оставалось достаточно времени для выполнения противоаварийных мероприятий против возможной аварийной ситуации или аварии.

Сначала тестируют систему в целом, например – шахту, как систему горный массив – выработки. Потом тестируют отдельные участки и выработки. Анализ аварий на шахтах Донбасса показал, что комплексный сигнал о возможной аварийной ситуации появляется не только в аварийной выработке или участке, но и по шахте в целом.

Пример прогнозирования аварийной ситуации на шахте. Сигнал о возможной аварии выявлен оператором биолокации в 10 часов утра (τ_т). Методом ретроспективного анализа (обратного отсчета времени действия методом биолокации) выявлено, что сигнал о возможной аварийной ситуации появился фактически в 8 часов 47 минут. Опоздание восприятия (принятия) оператором сигнала ∆τ_р = 10 часов – 8 часов 47 минут = 1 час 13 минут. На основании исследования многочисленных аварий на шахтах Донбасса установлено, что ∆τ_с = 11 часов 30 минут при отклонении ± 19 минут. Таким образом, расчётный прогноз момента наступления аварийной ситуации согласно выражению (2) составит:

τ_а = 8 час.47мин. + 11час.30мин. ± 19мин. = 20 час.16мин. ± 19 мин.

Таблица 1 – Примеры опережения заблаговременных сигналов об авариях, которые произошли на шахтах Донбасса

№ п/п	Символы шахты	Дата аварии	Характер та место аварии	Опережение сигнала об аварии
1	А	31.07.02 г.	Взрыв газа и пыли в монтажном ходке лавы	11 час. 25 мин.
2	А	18.11.07 г.	Взрыв, пожар, обрушения в выработках	11 час. 41 мин.
3	А	01.12.07 г.	Взрыв газа в лаве	11 час. 45 мин.
4	Б	21.01.01 г.	Взрыв газа на вентиляционном штреке	11 час. 11 мин.
5	Б	13.07.02 г.	Пожар в выработанном пространстве лавы	11 час. 45 мин.
6	Б	12.04.06 г.	Обрушение породы в выработке	11 час. 30 мин.
7	В	30.08.01 г.	Обрушение породы в монтажном ходке лавы	11 час. 45 мин.
8	В	07.12.05 г.	Воспламенение газа в лаве	11 час. 13 мин.
9	В	12.04.01 г.	Воспламенение метана в лаве	11 час. 16 мин.
10	Д	03.02.85 г.	Взрыв газа в конвейерном штреке	11 час. 33 мин.
Средний промежуток времени между заблаговременным сигналом и аварией: 11 час. 30 мин

Примечание: По причине конфиденциальности данных об авариях названия шахт представлены символами.

Учитывая то, что аварийность в подземных выработках имеет вероятностный характер, а также с целью повышения безопасности прогноза аварий и ускорения выполнения профилактических мероприятий рекомендуется увеличивать резерв времени до 1 часа в прогнозный момент наступления аварийной ситуации, т.е. в данном примере для исполнителей профилактических мероприятий указывают, что аварийная ситуация или авария могут возникнуть в 20 часов 16 минут ± 1 час.

В табл. 2 приведены расчётные данные прогноза аварийных ситуаций на шахтах Донбасса. Фактические отклонения прогноза составляло от 2 минут до 20 минут.

Преимуществом предложенного способа прогнозирования аварийных ситуаций в подземных выработках является возможность оперативного получения заблаговременного сигнала о любой аварийной ситуации или аварии, которые могут произойти в подземных выработках и принятия предупредительных мероприятий безопасности. Способ позволяет определить место и время аварий, в том числе: внезапные выбросы породы, угля и газа, воспламенения и взрывы газа, пожары, обрушения породы, аварии на горнодобывающем, горно-транспортном и электротехническом оборудовании, прорывы воды в выработки, травмирование горняков, тепловые удары и др.

Таблица 2 – Примеры прогнозирования аварийных ситуаций на шахтах

Донбасса

№ п/п	Символ шахты	Прогноз аварийной ситуации		Аварийная ситуация возникла		Отклонение прогноза
		Дата	Час	Дата	Час
1	А	15.03.09 г.	09 час. 49мин.	15.03.09г.	10 час. 00 мин.	– 11 мин.
2	А	18.03.09 г.	11 час. 44мин.	18.03.09г.	12 час. 00 мин.	– 16 мин.
3	А	28.03.09 г.	00 час. 43мин.	28.03.09г.	0 час. 45 мин.	+ 2 мин.
4	Б	01.04.09 г.	18 час. 30мин.	01.04.09г.	18 час. 45 мин.	+ 15 мин.
5	Б	16.04.09 г.	00 час. 30мин.	16.04.09г.	0 час. 30 мин.	0
6	Д	03.04.09 г.	23 час. 50мин.	03.04.09г.	23 час. 30 мин.	– 20 мин.
7	Д	14.04.09 г.	02 час. 40мин.	14.04.09г.	03 час. 00 мин.	+ 20 мин.

Примечание: Тестирование шахт и выработок методом биолокации выполнялось по схемам вентиляции шахт

Таким образом, способ прогнозирования аварийных ситуаций в подземных выработках обеспечивает повышение безопасности горных работ в них, снижение травматизма горняков и материальных убытков от аварий.