Лекція №7 «автоматизовані системи контролю стану масиву й забезпечення безпеки ведення гірничих робіт»
У зв'язку з безперервним погіршенням гірничо-геологічних умов видобутку корисних копалин в останні роки особливо зросла необхідність переходу від дискретних (у часі) вимірів напружно-деформованого стану в масиві порід і гірничих виробок до постановки тривалих спостережень із метою одержання безперервної інформації про процеси деформування й руйнування.
Зазначені цілі можуть бути досягнуті лише при створенні автоматизованих систем контролю напружно-деформованого стану, основні принципи експлуатації яких у цей час найбільш розроблені для рішення завдань прогнозування таких небезпечних проявів гірського тиску, як гірських ударів, раптових обвалень порід в очисних камерах, руйнування підтримуючих целіків і т.д.
При цьому як датчики, розташовуваних по певній сітці в масиві порід, очисних виробок і целіках, використаються ємнісні або індуктивні деформометри, або датчики переміщень, геофони, а також сейсмічні й ультразвукові датчики.
Сейсмічний моніторинг дає можливість кількісно оцінити геодинаміку промислового району і являє собою матеріально-технічне забезпечення для рішення завдань запобігання, контролю й попередження потенційної нестійкості гірського масиву, яка може привести до динамічних проявів у шахтах.
Плановий моніторинг сейсмічного відгуку масиву дозволяє розробити рішення п'яти завдань по оцінці сейсмічної небезпеки й аналізу стійкості масиву гірських порід.
1. Контроль: кількісний опис сейсмічності й відстеження її просторових і тимчасових змін. Систематизація особливостей зареєстрованої сейсмічності й результатів чисельного моделювання в систему (каталог) критеріїв сейсмічної небезпеки.
2. Попередження: визначення змін у просторових або тимчасових параметрах сейсмоактивності шахтного поля, які можуть привести до динамічного явища в місцях ведення гірничих робіт.
3. Інформаційне забезпечення: виявлення й визначення положення потенційно небезпечної сейсмічної події, оповіщення про цьому керуючого технічного керівництва шахти з метою порятунку життя персоналу.
4. Запобігання: зіставлення спостережуваного сейсмічного відгуку масиву гірничих робіт на розробку із прогнозованим. Підтвердження розрахункових даних про стійкість масиву, що представляють при гірничо-геологічному прогнозуванні й плануванні гірничих робіт, аудит і коректування паспортів на відпрацьовування.
5. Формування банку даних моніторингових спостережень: підвищення ефективності як планування гірничих робіт, так і процесу сейсмічного моніторингу. Аналіз всіх динамічних явищ будь-якої інтенсивності в межах всіх шахтних полів.
Для практичної реалізації перерахованих вище завдань методів сейсмічного й геодинамічного моніторингу, заснованого на реєстрації сейсмічних процесів, що відбуваються в гірському масиві, у межах промислового району встановлені дві, взаємодоповнюючі, системи спостережень.
Регіональна сейсмологічна станція SDAS (рис. 22) Інституту динаміки геосфер РАН, що веде безперервний моніторинг геодинамічних подій різної природи (землетрусів, гірських ударів, обвалення виробок, газопилових і технологічних вибухів).
Рисунок 22 - Карта епіцентрів геодинамічних подій, зареєстрованих системою SDAS.
Станція контролює не одне шахтне поле, а весь регіон й одночасно може дати однозначну відповідь на кілька питань:
де перебуває джерело зареєстрованої сейсмічної хвилі;
яка потужність геодинамічної події;
чи не є причиною місцевої події сейсмічна хвиля від вилученого потужного землетрусу.
Локальні сейсмостанції на базі GeoInfoТransSistem – Seismic (ГИТС) ВАТ ПОЧУЙ, установлені на шахтах «Комсомольська», «Північна». Реєстрація ведеться в режимі оцінки прискорень коливань сейсмічного відгуку в широкому діапазоні частот: 10-900 Гц. Система ГИТС – перша складова частина єдиної мережі проектованого до експлуатації Регіонального центра сейсмічного й геодинамічного контролю (РЦГСК) (рис. 23).
Рисунок 23 - Схема сейсмічного й геодинамічного моніторингу РЦГСК
Функціонування сейсмостанцій шахт «Комсомольська», «Північна» у рамках РЦГСК спрямовано на прогноз й оцінку ударонебезпечного стану що вміщає вугілля масиву шахтного поля й безперервний контроль за поводженням зон підвищеної інтенсивності сейсмічних відгуків геологічного середовища на техногенний вплив. Це забезпечує найбільш сприятливі, напрямку ведення очисних робіт і проведення профілактичних заходів щодо розвантаження напружених ділянок шахтного поля, що формуються.
Ціль сейсмічного й геодинамічного моніторингу: дослідження напружно-деформованого стану гірського масиву, релаксаційних процесів у ньому, інтенсивності техногенних впливів на середовище, природного сейсмічного процесу й прогнозування техногенних геодинамічних подій.