Глубинная диагностика

В Кемеровской области на средства гранта Российского научного общества были проведены исследования, результаты которых могут перевернуть представление о безопасности в сфере недропользования.

Во мраке штолен

Команда ученых из Новосибирска впервые успешно адаптировала метод многоканального анализа поверхностных сейсмических волн (MASW) для работы под землей. Их "пациентом" стал заброшенный железнодорожный тоннель на участке Артышта–Томусинская в Кузбассе. Метод, использующий распространение сейсмических волн для "просвечивания" грунта – вместо привычной поверхности – отправился во мрак штолен и выработок. Интерес исследования не академический. На кону безопасность одной из ключевых отраслей России.

Чем болеют шахты?

Подземные горные выработки – шахты, тоннели, рудники – это сложные, "живые" и часто стареющие организмы. Их главные "болячки", грозящие катастрофой:

• "пустоты" за крепью (между укрепляющей конструкцией и массивом породы образуются неплотности – как скрытый карман, готовый к обрушению);

• зоны трещиноватости (сеть мелких разломов – слабые места, концентраторы напряжения);

• обводненные участки (вода – коварный враг, вызывающая прорывы и обвалы).

Традиционные методы диагностики часто либо слишком инвазивны, либо недостаточно точны, либо требуют остановки работ. MASW действует как надежный "геологический УЗИ-сканер" на основе анализа звуковых волн, бесконтактно и с высокой детализацией выявляет все перечисленные опасные аномалии.

Ученые доказали, что метод можно эффективно использовать в специфических условиях ограниченного пространства выработок и сложного распространения волн в искусственной среде.

Все мы знаем, что Россия входит топ-3 по добыче газа, нефти и многих других полезных ископаемых, соответственно, все вопросы, встающие перед мировой отраслью, характерны и для России. И мощнейшим инструментом повышения эффективности геологоразведки является внедрение цифровых технологий, тем более, что Россия накопила за это время огромные массивы информации, которые необходимо грамотно связывать между собой. Это огромная работа, требующая сотрудничества представителей органов государственной власти, недропользователей, IT-компаний и многих других

Андрей Корнийчук

генеральный директор АНО «Цифровое недропользование»

Геймчейнджер для добывающей отрасли

MASW открывает путь к регулярным, относительно быстрым и информативным обследованиям состояния выработок и крепи, превращая безопасность из реагирующей в упреждающую. Методика позволяет экономить миллионы. Во-первых, предотвратить катастрофу всегда дешевле, чем ликвидировать её последствия и простаивать месяцами. Своевременный ремонт точечно, а не "на глаз" – это оптимизация бюджета. Во-вторых, сам процесс диагностики не требует тех затрат и усилий, как до внедрения MASW.

А самое главное в том, что раннее обнаружение рисков позволяет предотвратить аварии и сохранить жизни. Снижение аварийности напрямую влияет на человеческий капитал и репутацию компаний.

Занимательная статистика

За последние 5 лет применение геофизических методов в российской горнодобыче для целей безопасности выросло более чем на 40% (по данным отраслевых отчетов). В том числе в 2023 году Кузбасс внедрил георадиолокационный мониторинг выработок. А в 2022 "Норникель" активно использовал сейсморазведку для поиска опасных зон в рудниках. Если двигаться вглубь недр и назад по временной шкале, можно выявить, что в 2020 году пилоты с вертикальным сейсмическим профилированием использовались в ростовских угольных шахтах.

Видно, что отрасль эмпирическим путём нащупала путь к комплексному геофизическому "здоровью" своих подземных активов. Адаптация MASW является логичным и мощным пополнением этого арсенала.

Из Кузбасса – в мир и в облака

Новосибирские ученые дали горнодобывающей отрасли мощный "фонарь", чтобы освещать скрытые угрозы в подземном мраке. Инвестиции в такие технологии позволят обезопасить жизни людей и повысить устойчивость стратегически важной отрасли.

Ближайшие точки развития технологии – разработка портативных комплексов для оперативных мобильных бригад в шахтах. Появление такого карманного гаджета можно ждать уже в течение 2-3 лет.

Сама собой напрашивается интеграция с ИИ и цифровыми двойниками. Данные MASW, поступающие в системы автоматизированного мониторинга состояния шахт, позволят строить более точные модели рисков и прогнозировать поведение массива.

Подобные новинки хорошо приняты в странах с развитой подземной добычей (ЮАР, Канада, Австралия, Китай). Ключ к сердцу пользователя – в адаптации методики под «их» геологию и стандарты безопасности. Это интересная задача для российских IT-решений в области обработки данных и моделирования.

Объекты с высокими рисками геодинамических явлений (тектонически активные районы) – следующий рубеж расширения "зоны охвата".