Перспективы внедрения акустического способа диагностики очагов пожаров в угольных пластах
У статті описуються основні досягнення, одержані в роботі по розробці акустичної ідентифікації горіння вугілля для діагностики вогнищ пожеж у вугільних пластах; пропонується здійснювати впровадження способу поетапно. In this article described main results of work at investigation of acoustic identif...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
|---|---|
| Дата: | 2012 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
2012
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99765 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Перспективы внедрения акустического способа диагностики очагов пожаров в угольных пластах / Д.И. Борисенко, А.М. Балабышко // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2012. — № 10. — С. 8-15. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859712637655318528 |
|---|---|
| author | Борисенко, Д.И. Балабышко, А.М. |
| author_facet | Борисенко, Д.И. Балабышко, А.М. |
| citation_txt | Перспективы внедрения акустического способа диагностики очагов пожаров в угольных пластах / Д.И. Борисенко, А.М. Балабышко // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2012. — № 10. — С. 8-15. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
| description | У статті описуються основні досягнення, одержані в роботі по розробці акустичної ідентифікації горіння вугілля для діагностики вогнищ пожеж у вугільних пластах; пропонується здійснювати впровадження способу поетапно.
In this article described main results of work at investigation of acoustic identification of coal burning for fire centers in the coal layers diagnostic. It is suggested to implement this method in several stages.
|
| first_indexed | 2025-12-01T06:16:22Z |
| format | Article |
| fulltext |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012
8
УДК 622.8
ПЕРСПЕКТИВЫ ВНЕДРЕНИЯ АКУСТИЧЕСКОГО
СПОСОБА ДИАГНОСТИКИ ОЧАГОВ ПОЖАРОВ В
УГОЛЬНЫХ ПЛАСТАХ
Борисенко Д. И., Балабышко А. М.
(Московский государственный университет технологий и
управления им. К. Г. Разумовского, г. Москва, Россия)
У статті описуються основні досягнення, одержані в ро-
боті по розробці акустичної ідентифікації горіння вугілля для
діагностики вогнищ пожеж у вугільних пластах; пропонується
здійснювати впровадження способу поетапно.
In this article described main results of work at investigation of
acoustic identification of coal burning for fire centers in the coal lay-
ers diagnostic. It is suggested to implement this method in several
stages.
Одной из наиболее опасных и дорогостоящих при ликвида-
ции их последствий проблем горного дела являются подземные
пожары. Так, по данным ряда исследований потери подготовлен-
ных к выемке запасов углей шахт составляют 30-40 %. Один под-
земный пожар может уничтожить до 60 млн. тонн высокосортных
углей и сделать практически безжизненной пустыней надпожа-
ренную земную поверхность площадью более 3 млн. м2
[1, стр. 230]. При применяющихся в горном деле технологиях для
того, чтобы потушить пожар, нужно знать, где находится очаг го-
рения, то есть уметь определять его координаты.
Применяющиеся методы не всегда позволяют делать это с
точностью, необходимой для эффективного проведения противо-
пожарных мероприятий. При измерении концентрации индика-
торных газов существует риск неверного определения местопо-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012
9
ложения очага горения в силу подсоса газовой среды по системе
полостей и трещин на значительные расстояния (километры) от
зоны горения. На сегодняшний день даже в передовых в техниче-
ском отношении угледобывающих странах не существует спосо-
бов диагностировать очаги пожара на расстоянии более 300 м.
Как отмечено в [2, стр. 53], проницаемые для воспламеняющего
импульса каналы между лавой и выработанным пространством
на расстоянии от лавы более 300 м не доступны для контроля.
В этой связи наиболее перспективным представляется спо-
соб диагностики очагов пожаров в угольных пластах, основанный
на регистрации акустического излучения, сопровождающего го-
рение угля [3].
Важным этапом на пути внедрения указанного способа было
проведение экспериментальной проверки разработанного метода
в промышленных условиях. Поскольку точные координаты
фронтов горения существующих очагов пожара на момент про-
ведения эксперимента, а, следовательно, их взаимное расположе-
ние относительно чувствительных элементов системы в шахтных
условиях неизвестны, то необходимо создать искусственный очаг
горения. Делать это на действующей шахте невозможно по сооб-
ражениям безопасности, поэтому логично было провести натур-
ный эксперимент в условиях открытых горных работ, где, во-
первых, удобно задавать нужную геометрию эксперимента, во-
вторых, весь эксперимент можно контролировать визуально, и, в-
третьих, удобнее тушить очаг горения по завершении экспери-
мента. Осенью 2010 г такой эксперимент был проведен [4].
Схема проведения эксперимента представлена на рисунке 1.
После того, как это было осуществлено встаёт вопрос о пол-
номасштабном внедрении описанной технологии.
Для налаживания серийного производства аппаратуры, реа-
лизующей акустический способ диагностики очагов пожаров в
угольных пластах, необходимо провести ряд вспомогательных
работ: как научно-исследовательских, так и опытно-
конструкторских.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012
10
Рис. 1. Схема проведения натурного эксперимента:
1 – очаг горения; 2 – поверхность выреза, на которой располагал-
ся очаг горения; 3 – угольная пачка, непосредственно подвергав-
шаяся воздействию искусственного очага горения; 4 – вырезы, в
которых располагались чувствительные элементы системы диа-
гностики пожара; 5 – оператор; 6 – блок обработки информации и
принятия решений
Внешний вид фрагмента забоя, на котором осуществлялись
необходимые измерения, представлен на рисунке 2.
Рис. 2. Внешний вид фрагмента забоя при проведении экс-
перимента по акустической диагностике очага по-
жара в промышленных условиях: обозначения те
же, что на рисунке 1
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012
11
На данный момент основными задачами являются разработ-
ка автоматизированной системы опроса и обработки сигналов;
создание универсальной искро-взрыво-безопасной конструкции
аппаратуры, допустимой к применению на угледобывающих
предприятиях СНГ; создание банка данных образов акустических
сигналов.
Вопросы, отмеченные в [3, стр. 84], такие как определение
стадии пожара, идентификация геометрии его очагов и определе-
ние распространения фронта горения (нахождение его скорости и
направления) предлагается решать, внедряя способ акустической
диагностики пожаров в угольных пластах поэтапно.
На первом этапе внедрения способа предлагается произво-
дить диагностику очагов пожаров по регистрации акустического
излучения на действующих угледобывающих предприятиях
непосредственно в угольных пластах. Вышеперечисленные во-
просы в данном случае решаются путём увеличения времени
наблюдения, когда можно сравнивать результаты текущих изме-
рений с полученными ранее. При этом точность определения ве-
личин тем выше, чем дольше период наблюдения. Понятно, что
желательно свести этот период к минимуму. Желательно иметь
результат в виде точных координат очага пожара в ту же рабочую
смену, в которую начаты необходимые измерения для получения
соответствующих данных. Следует отметить, что перед соб-
ственно проведением измерений требуется провести некоторые
подготовительные работы (расчистка доступа до поверхности об-
нажения, подготовка этой поверхности, установка чувствитель-
ных элементов, настройка аппаратуры). Идеальным является ва-
риант, при котором все эти подготовительные работы также осу-
ществляются в день получения готового результата. Второй путь
– применение более сложных средств акустической диагностики.
Для этого в настоящее время разрабатывается соответствующее
оборудование.
На втором этапе – наиболее простом с точки зрения техни-
ки, но наиболее затратном в организационном плане – планиру-
ется закладка специализированных средств акустической диагно-
стики пожаров на строящихся угледобывающих предприятиях.
Наличие развитой системы установленных чувствительных эле-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012
12
ментов в угольных пластах позволит диагностировать очаги по-
жаров на ранних стадиях, что значительно упростит борьбу с ни-
ми. Принципиальная схема способа акустической диагностики
пожаров для этого случая представлена на рисунке 3.
Рис. 3. Схема проведения диагностики подземного пожара с
дневной поверхности с помощью заранее установ-
ленных чувствительных элементов:
1 – очаг пожара; 2 – угольный пласт; 3 – чувствительный элемент
системы диагностики пожара; 4 – шпур; 5 – канал передачи сиг-
нала; 6 – блок регистрации сигнала и принятия решения
Конструктивно оборудование, разрабатываемое для второго
этапа внедрения способа, принципиально отличается от того, ко-
торое предлагается использовать при диагностике уже возникших
пожаров на эксплуатируемых шахтах. При этом, безусловно, фи-
зические основы способа – распознавание акустического излуче-
ния, порождаемого горением угля и вмещающих пород – остают-
ся идентичными.
Третий этап подразумевает диагностику подземных пожаров
в угольных пластах с дневной поверхности с помощью мобиль-
ного комплекса. На рисунке 4 представлена схема возможного
варианта реализации способа акустической диагностики пожаров
в угольных пластах для таких условий.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012
13
Рис. 4. Схема проведения диагностики подземного пожара с
дневной поверхности:
1 – дневная поверхность; 2 – слой чернозема; 3 – слой песка; 4 –
слой глины; 5 – 9, 11 – слои горных пород; 10 – пласт угля или
выработанное пространство после извлечения твёрдого горючего
полезного ископаемого; 12 – очаги эндогенных пожаров; 13 –
чувствительный элемент системы, установленный в кровле или
почве угольного пласта; 14 – чувствительный элемент системы,
установленный непосредственно в угольном пласте; 15 – приспо-
собление для бурения; 16 – передвижная станция диагностики
подземных пожаров; 17 – чувствительный элемент системы,
установленный в горных породах вдали от угольного пласта
Как отмечено в [5, стр. 5], упрощение схемы строения ре-
альной геологической среды и её отображение в виде модели –
неизбежный и необходимый этап любых геофизических исследо-
ваний. Следует отметить, однако, что реальные условия горного
массива не всегда позволяют действовать в приближении сплош-
ной среды. Особенно актуально это для реализации способа на
первом и третьем этапах. Понятно, что точность определения ко-
ординат очагов пожаров зависит от соотношения характерных
размеров пространственных неоднородностей среды, по которой
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012
14
распространяются акустические волны, и расстояний между чув-
ствительными элементами регистрирующей системы. В любом
случае, как отмечалось выше, в работе предстоит решить ряд за-
дач, в том числе связанных с верификацией расчётных моделей,
для чего может потребоваться проведение промышленных экспе-
риментов в различных горно-геологических условиях.
Принципиально отметить, что способ акустической диагно-
стики очагов пожаров в угольных пластах является полностью
отечественной разработкой и не имеет аналогов в мире.
Лабораторные эксперименты и проверка способа в про-
мышленных условиях показали состоятельность разработанной
методики и работоспособность созданного комплекта оборудова-
ния.
Долгое время – с 2005 г. – технология акустической диагно-
стики подземных пожаров разрабатывалась самостоятельно од-
ним из авторов (Д. И. Борисенко) и профессором Николаем Фё-
доровичем Кусовым по собственной инициативе и на собствен-
ные средства. В 2011 г появилась возможность продолжать рабо-
ты по этой теме в рамках Федеральной целевой программы «Ис-
следования и разработки по приоритетным направлениям разви-
тия научно-технологического комплекса России на 2007 –
2013 годы».
Поскольку эксперимент в промышленных условиях показал
перспективность способа и его востребованность промышленно-
стью, ближайшими мероприятиями по данной работе планирует-
ся провести серию экспериментов в различных горно-
геологических условиях, в частности, на угледобывающих пред-
приятиях Украины.
СПИСОК ССЫЛОК
1. Колмаков А.В. / Технико-экологические последствия от эндо-
генных пожаров в шахтах // Материалы Международной нау-
чно-практической конференции «Наукоёмкие технологии ра-
зработки и использования минеральных ресурсов»: сборник
научных статей. СибГИУ; Под ред. В.Н. Фрянова, Е.В. Пуга-
чева. – Новокузнецк, 2005. – 277 с.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012
15
2. Хермюльцхайм В., Бетка А. / 30-летний опыт разработки и
применения эффективных средств борьбы с эндогенными
пожарами // Глюкауф, 2010, август № 2(3), С. 51 – 54.
3. Борисенко Д.И. / Акустический способ диагностики очагов
пожаров в угольных пластах // Сборник научных статей Со-
временная наука. – 2010 № 3(5), С. 81 – 85.
4. Кусов Н.Ф., Борисенко Д.И. / Методология выполнения экс-
периментальных исследований по акустической диагностике
очагов пожаров в угольных пластах в промышленных услови-
ях // Науч. сообщ. / ННЦ ГП – ИГД им. А.А. Скочинского. –
М., 2010. – Вып. 336, С. 122 – 127.
5. Кондратьев О.К. Сейсмические волны в поглощающих сре-
дах. – М.: Недра, 1986. – 176 с.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-99765 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1996-885X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-01T06:16:22Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Борисенко, Д.И. Балабышко, А.М. 2016-05-02T18:45:01Z 2016-05-02T18:45:01Z 2012 Перспективы внедрения акустического способа диагностики очагов пожаров в угольных пластах / Д.И. Борисенко, А.М. Балабышко // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2012. — № 10. — С. 8-15. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1996-885X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99765 622.8 У статті описуються основні досягнення, одержані в роботі по розробці акустичної ідентифікації горіння вугілля для діагностики вогнищ пожеж у вугільних пластах; пропонується здійснювати впровадження способу поетапно. In this article described main results of work at investigation of acoustic identification of coal burning for fire centers in the coal layers diagnostic. It is suggested to implement this method in several stages. ru Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України Наукові праці УкрНДМІ НАН України Перспективы внедрения акустического способа диагностики очагов пожаров в угольных пластах Article published earlier |
| spellingShingle | Перспективы внедрения акустического способа диагностики очагов пожаров в угольных пластах Борисенко, Д.И. Балабышко, А.М. |
| title | Перспективы внедрения акустического способа диагностики очагов пожаров в угольных пластах |
| title_full | Перспективы внедрения акустического способа диагностики очагов пожаров в угольных пластах |
| title_fullStr | Перспективы внедрения акустического способа диагностики очагов пожаров в угольных пластах |
| title_full_unstemmed | Перспективы внедрения акустического способа диагностики очагов пожаров в угольных пластах |
| title_short | Перспективы внедрения акустического способа диагностики очагов пожаров в угольных пластах |
| title_sort | перспективы внедрения акустического способа диагностики очагов пожаров в угольных пластах |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99765 |
| work_keys_str_mv | AT borisenkodi perspektivyvnedreniâakustičeskogosposobadiagnostikiočagovpožarovvugolʹnyhplastah AT balabyškoam perspektivyvnedreniâakustičeskogosposobadiagnostikiočagovpožarovvugolʹnyhplastah |