В НГТУ НЭТИ разработали комплекс для прогнозирования обрушений горных пород

Систему для обеспечения безопасности работников на шахтах и рудниках разрабатывают в Новосибирском государственном техническом университете НЭТИ (НГТУ НЭТИ) в сотрудничестве с Институтом горного дела (ИГД) СО РАН, 13 марта сообщает пресс-служба НГТУ НЭТИ.

Магистрант 2 курса кафедры конструирования и технологии радиоэлектронных средств НГТУ НЭТИ Сергей Харизин рассказал о разработке для шахт и рудников Кузбасса регистратора электромагнитного излучения (РЭМИ), предназначенного для прогнозирования обрушений в шахтах горнодобывающих предприятий.

«Этот проект направлен на создание системы, решающей проблему обеспечения безопасности работников на шахтах и рудниках. Мы разрабатываем аппаратно-программный комплекс, способный автоматизированно анализировать электромагнитное излучение горных пород при образовании в них трещин, а также выдавать прогноз безопасности нахождения на участках горных выработок».

Работа в шахте во все времена представляла опасность для человека. Современные технологии и оборудование значительно снизили эту опасность, но не сделали аварии на горнодобывающих предприятиях невозможными, поэтому одной из главных задач на таких предприятиях является соблюдение техники безопасности.

Давление горной породы приводит к так называемым горным ударам и стрелянием породы. Прогнозированием для их предотвращения занимается служба прогноза, которая, используя различные методы, рассчитывает вероятность возникновения опасной ситуации и проводит либо профилактические работы по разгружению массива, либо эвакуацию людей из опасной зоны.

Один из методов прогнозирования, которым, в числе прочих, пользуются сотрудники службы прогноза, основан на регистрации и интерпретации сигналов электромагнитного излучения, сопутствующего разрушению горных пород. По характеристикам этого излучения можно определить стадию разрушения в массиве породы.

Совершенствованием данного метода занимаются исследователи ИГД СО РАН, а специалисты конструкторского бюро «Прометей» НГТУ НЭТИ разрабатывают программно-аппаратные комплексы, в состав которых входит регистратор электромагнитного излучения (ПАК РЭМИ). Преподаватели и студенты вуза исследуют параметры сигналов, поступающих с регистратора синхронно с разрушением горных пород.

Инженер кафедры конструирования и технологии радиоэлектронных средств НГТУ НЭТИ Иван Смирнягин разработал мобильный вариант регистратора ЭМИ. Сергей Харизин, создавший стационарный вариант, который в настоящее время на стадии образца проходит испытания, рассказал о его работе:

«Задача регистратора электромагнитного излучения — зарегистрировать сигнал и по его параметрам оценить текущее напряженно-деформированное состояние на участке в массиве, а также сохранить в энергонезависимую память осциллограммы сигналов, чтобы интерпретировать их с учетом вида горной породы, расположением тектонических трещин, формы выработки. Такую задачу пока посильно решать только на компьютерах, но это значительно увеличивает точность прогноза».

Кроме шахт и рудников, разрабатываемый комплекс, по словам его создателей, может быть использован в строительстве и обслуживании дорожных сооружений. Например, для отслеживания деформации свай мостов. Однако для этого необходимо получить большую базу данных по соответствующим процессам, поэтому внедрение регистратора в строительную область намечено на более поздний срок.

Разработчик мобильного варианта устройства Иван Смирнягин пояснил, что техническое оснащение некоторых шахт не позволяет для прогнозирования обрушений установить стационарный РЭМИ.

Его мобильная версия также представляет собой комплекс, состоящий из аппаратной и программной части. Различие же состоит в том, что мобильный вариант должен сначала накопить данные, а уж потом проводится их анализ. В стационарном исполнении данные сразу передаются в центр объективного контроля и в реальном времени выдается оценка напряженного состояния.

«Мы ездили в одну из горнодобывающих компаний Кузбасса, спускались в шахту и делали замеры сигнала на протяжении определенного периода времени, — рассказал о мобильной версии Иван Смирнягин. — В программном обеспечении выстраивается карта шахты, и на ней мы отмечали, где были, во сколько, а также фиксировали формы сигнала. Есть сигналы, которые соответствуют малой, средней или высокой степени разрушения. С помощью программно-аппаратного комплекса по форме сигнала можно определить как небольшие динамические проявления, так и спрогнозировать горный удар, представляющий серьезную опасность для жизни и здоровья работающих в шахте людей».

В настоящее время идет доработка аппаратной части устройства и оптимизируются алгоритмы прогнозирования и обработки сигналов. Разработчики намерены сделать систему сбора данных циклической — программа сама будет подгружать текущие данные, анализировать их и выдавать прогноз, после чего этот цикл будет далее повторяться. Такая автоматизация, исключив человеческий фактор, ускорит прогнозирование, одновременно увеличив и его точность.