Ученые ФИЦ УУХ СО РАН нашли способ точнее предсказывать опасные геогазодинамические явления в угольных шахтах
Для этого предлагается по‑новому анализировать звук, который возникает при работе горного оборудования. Любой работающий механизм в шахте создаёт акустические волны, которые, распространяясь по породе, несут скрытую информацию о её состоянии. Если в угольном пласте нарастает напряжение, то это влияет на то, как звук распространяется внутри породы. Правильный анализ этих звуковых сигналов позволяет сделать прогноз рисков внезапного выброса газа или обрушения.
Ключевыми параметрами в этом звуковом сигнале являются набор частот (спектр), из которых состоит шум, и то, насколько быстро звук слабеет по мере удаления от источника – коэффициент затухания. Теоретически: чем дальше от источника, тем тише звук. Но в реальных условиях шахты всё сложнее. В угольном пласте одновременно распространяются разные типы волн – продольные и поперечные. Они отражаются от границ между угольным пластом и окружающими его породами, накладываются друг на друга и тем самым искажают картину. Из‑за этого коэффициент затухания меняется с частотой не так, как в простом однородном материале: вместо плавного, предсказуемого роста зависимость становится «неровной», немонотонной. Если не учитывать эту особенность, то расчеты напряженного состояния массива дают погрешность, а прогноз становится менее точным.
Для решения этой проблемы ученые ФИЦ УУХ СО РАН предложили измерять коэффициент затухания не в узких частотных «окошках» шириной 20 Гц (как делалось раньше), а в более широких – не менее 200 Гц. Такой подход позволяет сгладить искажения, вызванные интерференцией (наложением друг на друга разных типов звуковых волн), и получить более достоверную картину.
Алгоритм измерения апробировали на одной из шахт Кузбасса с помощью многоканальной аппаратуры Микон‑ГЕО:
🔹 На разных расстояниях от забоя (11, 21, 31, 47,7, 57,7 и 67,7 м) установили сейсмоприемники.
🔹 Датчики одновременно фиксировали акустическое излучение от рабочего органа комбайна.
🔹 Затем усреднили амплитуды отдельных частотных составляющих (гармоник) в двух «окнах»: во временном, которое соответствует промежутку между остановками комбайна для крепления бортов выработки, и в частотном – шириной 200–300 Гц.
🔹 Рассчитали коэффициент затухания для каждого участка – от ближайшего к забою датчика до всех остальных, а потом усреднили полученные значения.
На основе этих данных построили график: как средний коэффициент затухания зависит от частоты. Эту зависимость «выпрямляют» и экстраполируют в диапазоне 0–700 Гц или шире – туда, где коэффициент стабильно растет с увеличением частоты. По итоговому графику определяют два ключевых параметра (α₀ и β), которые входят в расчетную формулу и помогают оценить напряженное состояние призабойного пространства.
Новый подход позволяет точнее определять напряжение в породе и предупреждать потенциально опасные ситуации в шахте.
📖 Подробное описание исследования опубликовано в журналах «Горные науки и технологии» (2026;11(2):169–179) и Seismic Instruments (2026, vol. 62, № 2. Pp. 691–698).
📑 Работа выполнена в рамках государственного задания проект FWEZ-2026-0002 «Разработка методов комбинированного применения геофизических систем прогноза, контроля и управления состоянием горного массива, а также технологий предотвращения газодинамических явлений и мониторинга проведенных мероприятий по их реализации» (рег. № 1023032200092-2-1.5.1;2.7.5).
