Работа длиной в 50 лет

Гликман А.Г.
НТФ "ГЕОФИЗПРОГНОЗ"
15 сентября 2023, Санкт-Петербург

Началась эта работа в 1973 году. Я к тому моменту уже 5 лет работал на кафедре Радиоэлектроники в Ленинградском Горном институте (ЛГИ), сначала учебным лаборантом, а потом младшим научным сотрудником. В 1973 году эта кафедра была расформирована, и меня перевели на Горный факультет, на кафедру Разработки Пластовых Месторождений (РПМ). Пластовые месторождения — это в основном уголь.

Руководство кафедры РПМ узнало в отделе кадров, что до ЛГИ я 6 лет работал на Северном Флоте, где после окончания Ленинградского Радиотехнического техникума по специальности гидроакустика занимался ремонтом гидроакустических средств надводных и подводных кораблей, после чего окончил Ленинградское Военно-морское училище им. Макарова (ЛВИМУ) по специальности общая радиотехника. Руководство кафедры РПМ решило поручить мне разработать метод прогнозирования внезапного обрушения пород в шахтах.

Внезапное обрушение пород во всех угледобывающих странах происходит очень часто и уносит всё больше жизней шахтеров. Я положил на эту тему 50 лет, и теперь для того, чтобы обнаружить в шахтах зоны, опасные по обрушению пород можно увидеть с поверхности, не спускаясь в шахту.

Порученную мне работу нужно было с чего-то начать. Было понятно, что если эта проблема будет решена, то это произойдет с помощью акустических методов. Но каких? Мы решили начать с того, чтобы сделать шахтную аппаратуру, которая показала бы параметры сигналов, возникающих при ударе по породам кровли.

При первом же спуске в шахту, я обнаружил, что сигнал, возникающий при ударе по породам кровли представляет собой затухающую синусоиду.

Здесь нужно приостановиться. Дело в том, что любому радисту известно, что если при ударном (электрическом или механическом) воздействии на какой-либо объект реакция имеет вид синусоиды, то это значит, что этот объект является колебательной системой или, иначе говоря, резонатором. Первую колебательную систему открыл лорд Кельвин. Это был электрический L-C контур.

И вот, при ударе по породам кровли возник сигнал, имеющий вид затухающей синусоиды. Следовательно, по акустическим характеристикам земная толща является совокупностью колебательных систем.

И, таким образом, можно утверждать, что породные слои являются колебательными системами (или резонаторами), собственная частота которых f_о определяется следующим образом:

f_о = 2500/h (1)

Здесь h — толщина (или, по геологической терминологии — мощность) породного слоя, в метрах.

Таким образом, возник способ неразрушающего способа определения толщины породного слоя, что для шахтных геологов очень важно.

Одновременно с поручением найти механизм внезапного обрушения пород в шахтах я получил задание подготовить курс по сейсморазведке для студентов 5-го курса. Геофизика — это физика, а физика — это совокупность физических эффектов, и читать ее без лабораторных работ нельзя. Но, как ни странно, в то время ни в одном учебном заведении Мира не было ни одной лабораторной работы по сейсморазведке. Это свидетельствует, что сейсморазведка тогда была на нулевом уровне.

Мне говорили все, что в сейсморазведке всё так просто и очевидно, что никакие лабораторные работы не нужны. Но от методологов, которые были для меня людьми № 1, я знал, что очевидность, не доказанная экспериментально — это путь в тупик.

Первая моя лабораторная работа заключалась в том, что нужно было подтвердить экспериментально известное положение, что поле упругих колебаний распространяется в таких идеальных материалах как стекло или оргстекло с одной и той же скоростью как вдоль, так и поперек образцов. Я выдержал серьёзный натиск со стороны всяческого начальства. Мне объясняли, что зарплату мне платят не для того, чтобы я занимался всякой ерундой. Но оказалось, что скорость звука, распространяющегося поперек стекла была примерно в два раза больше, чем вдоль. Более того, при изменении толщины стеклянного образца скорость звука поперек образца уменьшалась с увеличением толщины. Правда, очень немножко уменьшалась. В образцах из оргстекла скорость не изменялась при всех подобных манипуляциях.

Если взять несколько стеклянных пластин и сложить их в пакет, то при сдавливании пакета пальцами скорость поперек пакета при усилении сдавливания увеличивается.

А в оргстекле скорость постоянна и одинакова во всех направлениях... Что же всё это значит?

Но оказалось (после нескольких лет мучений) всё очень просто. Стекло, металлы и сплавы, а также горные породы отличаются от оргстекла тем, что объекты из этих материалов являются резонаторами, а из оргстекла и других пластиков — нет. А в слоях-резонаторах акустический луч не прямолинеен, и траектория его волнообразна, а при поперечном прозвучивании слоев-резонаторов величина скорости уменьшается в приповерхностных зонах.

В мою лабораторию приходили люди всех рангов, от студентов до профессоров, чтобы посмотреть на этого сумасшедшего (то есть на меня). Они смотрели мои лабораторные работы и им всё очень нравилось, но по выходе из лаборатории утверждали, что они там не были и меня не знают.

Одновременно мы делали измерения в шахтах. Этот период, когда мы в результате каждого спуска в шахту получали столько новой информации — был для нас как детектив.

Тогда как раз до меня дошло, что традиционная сейсморазведка принципиально не может дать никакой информации. И оказалось, что еще в начале 20-го века было обнаружено, что при ударе по земной поверхности нет ни прямого сигнала, ни эхо-сигнала. А куда же расходуется то, что мы даем при ударе? И оказалось, что сигнал есть, но он распространяется вдоль (!) породных слоев-резонаторов, а не поперек их!

Я этот новый физический эффект назвал эффектом акустического резонансного поглощения (АРП) [1]. А вот об этом мне было запрещено рассказывать, потому что это может подорвать доверие к сейсморазведке как таковой.

Уже давно было всем известно, что если вам нужны услуги сейсморазведки, то вы должны сделать бурение, и результаты его отдать сейсмикам, после чего сейсморазведчики сделают вид, что этот разрез они получили, а не буровики. И, говорят, что на этой афёре можно неплохо заработать. Так что такое вот доверие сейсморазведка уже давно заработала.

Считается, что проще сейсморазведки есть только акустика воды. Так ведь оказалось, что и в океанах тоже есть горизонтальные водяные слои-резонаторы, имеющие точно такие же акустические свойства, как и твердые слои-резонаторы. Звуковой импульс, попавший в такой слой, тоже преобразуется в синусоидальный. Скорость распространения звука в них так же точно вдвое меньше, чем в свободной воде, как и в твердых слоях-резонаторах, и амплитуда сигнала также не уменьшается при удалении от источника. И звук, попав в них, не проходит насквозь. Канал сверхдальнего распространения звука, находящийся на глубине порядка 1000м, известен с 1944 года, а вот такой же канал в подповерхностной зоне обнаружен мною в 1970-м году. Морские животные, имеющие собственную гидроакустику, попав в подповерхностный канал, ничего не видят своей гидроакустикой за пределами этого слоя, и, не видя берега, выбрасываются на сушу.

Но мне не удается разбудить любознательность ученых-гидроакустиков к этому явлению. Несмотря на то, что по вине одного из подповерхностных водяных слоев-резонаторов погибла лодка Курск...

Мне всё время здорово везло, и когда на меня крепко наваливались люди уровня ректора, то, как оказалось, у меня была крепкая защита. Я читал студентам 20 лет сейсморазведку. И этот же курс я читал на факультете повышения квалификации шахтным геологам. А это люди особенные...

Как только я начал работать над прогнозированием обрушения пород, наш ректор, Проскуряков Николай Максимович обозначил себе цель — избавиться от меня. Мало того, что он был ректором, он был еще и зав. моей кафедры. А кроме того, он был одним из самых серых, неграмотных людей в ЛГИ. Дело в том, что, когда он был студентом ЛГИ, он был студентом особым, освобожденным от посещения лекций.

Не знаю, есть ли сейчас такое, но тогда волею партийной организации студент мог числиться студентом, и при этом не посещать лекции. А преподаватели не имели права ставить ему ничего кроме отл. На младших курсах наш ректор был институтским комсоргом, и поэтому был освобожденным. А потом он стал институтским парторгом, и сам Бог велел ему быть освобожденным. Нам не жалко было незаслуженных пятерок, ради которых он посещал институт в сессию. Но ведь он же ничего и ни о чем не знал!

И вот после окончания ЛГИ он стал ректором. Причем совершенно несамостоятельным, потому что был серым, как сибирский валенок. И когда на кафедре геофизики узнали, что я читаю сейсморазведку, то они нашептали ректору, что я не должен читать этот курс. Там зав. кафедрой Геофизики был Игорь Васильевич Литвиненко. Специализация у него была сейсморазведка, и когда он узнал, что я читаю студентам этот курс, то, естественно, воспротивился этому. Он требовал, чтобы ректор меня освободил от этого курса. А ректор, будучи человеком неграмотным, не мог иметь собственного мнения...

Одним словом, ректор приказал мне лекции больше не читать. Я пришел на свою последнюю лекцию к шахтным геологам, и попрощался с ними. Я ведь зимой читал лекции, а летом работал на шахтах, и был знаком с некоторыми из них по работе на шахтах. Ставил там свои эксперименты. И между прочим, уже имел на своем счету спасенных шахтеров. Я не могу сказать, что я уже умел надежно прогнозировать обрушение пород, но кое-что в этом я уже понимал, и уже имел в своем активе некоторые приёмы прогнозирования. Так что, когда я сказал своим слушателям, что больше лекций читать у них не буду, они промолчали, но на ус намотали.

А через неделю в ЛГИ в кабинете ректора раздался звонок из Отдела Науки ЦК КПСС. Секретарь ректора слышала этот разговор, и месяц после этого институт трясло. И меня перестали увольнять.

Молодые люди, наверное, не знают, что ЦК КПСС никогда не оставлял письменных следов при общении с народом. Только по телефону! Но этого было достаточно. Полгода после этого я жил как белый человек. Читал свои лекции, ставил лабораторные работы, ездил на шахты... А потом ректор повторил на меня свою атаку. И я вынужден был опять пожалиться в отдел Науки ЦК о том, как ректор исполняет их волю. И опять был телефонный звонок... И так каждые полгода я вынужден был обращаться в ЦК. В течение 10 лет!

Но пришел 1993 год, ЦК исчез, и меня с моими коллегами уволили по сокращению штатов. Но у меня оказался еще один помощник, который меня охраняет всю мою жизнь. Я его назвал ЕВС — Его Величество Случай. Касание Его крыла я ощущаю всю свою жизнь. И когда у меня абсолютно безвыходное положение, то я получаю помощь.

Вы что думаете, 6 лет на кораблях Северного флота — это деятельность, не связанная с постоянным риском? А 16 лет на угольных шахтах? Я знаю, как выглядят люди, попавшие в обрушение кровли. Я думаю, что я уцелел только благодаря ЕВС...

В общем, четверть века я прожил в ЛГИ, и это было очень полезно. Временами с долей горечи, но кто обещал безоблачную жизнь? А в 1993-м году, оказавшись без работы, без допуска к шахтам, мы поняли, что жизнь кончилась. Но ЕВС решил иначе. К моменту, когда мы оказались без работы, был сделан современный прибор для решения тех же задач, что и раньше, но на современном уровне. Идею этого прибора я подробно изложил современным радиоэлектронщикам, и они ее воплотили в практику. Сам-то я за четверть века моих акустических приключений отстал от радиоэлектроники навсегда.

Мы сняли офис и начали с того, что испытали этот прибор. Мы его назвали ССП — спектрально-сейсморазведочное профилирование. Первый раз нам пришлось работать с ССП-аппаратурой на земной поверхности, по газону, и ничего хорошего мы не ждали. Но то, что мы при этом обнаружили, позволило нам считать, что задание, полученное в 1970-м году, о создании метода прогнозирования обрушения пород будет выполнено.

Первый наш профиль с ССП-аппаратурой прошел по Торфяной улице (СПб), имел длину 1км, и на нем мы впервые встретились с неизвестным ранее геологическим объектом, который геологи искали с середины 19-го века. Тогда геологи пришли к выводу, что должен существовать геологический объект, который отвечает за очень специфические разрушения инженерных сооружений.

Они (геологи) заметили, что бывает так, что время от времени происходит разрушение инженерных сооружений по непонятной причине. Естественно, что причину все видели в некачественном строительстве. Однако если этот объект снести и построить там же другой, в улучшенном варианте, то спустя какое-то время и он разрушится.

С тех пор геологи всей Земли искали неизвестный геологический объект, виновный в этих разрушениях.

И вот, когда мы стали рассматривать результаты первого нашего ССП-профиля, мы увидели 5 примерно одинаковых объектов, имеющих воронкообразную форму типа той, что показано на рис.1.

Рис. 1

Визуально, без аппаратуры этот объект совершенно не виден. И кроме как нашей аппаратурой его не обнаружить. И никто из наших коллег (геологов, геофизиков) подобный объект никогда не видел. Однако геофизики, которые изучают выход из Земли радона, сообщили нам, что над центрами этих обнаруженных нами объектов в атмосфере наблюдается радоновый поток.

Но ведь радон синтезируется в околоядерной области нашей планеты. И, следовательно, обнаруженный нами воронкообразный объект есть не что иное как выход на поверхность Земли вертикальной трещины, которая идет аж от самого околоядерного пространства.

При своем движении к поверхности планеты эта трещина вибрирует, и за счет этого не существует материалов, через которые эта трещина не может пройти.

Посмотрев внимательно на дома, рядом с которыми проходил наш профиль, мы увидели на стенах вертикальные и субвертикальные трещины. Нам посоветовали участок поверхности Земли около выхода этой трещины назвать зоной тектонического нарушения (ЗТН). Что мы и сделали.

Как оказалось, ЗТН обладают огромным количеством интереснейших свойств.

Во-первых, по этим вертикальным трещинам к нам, на Землю поступает вода в виде ключей. Она синтезируется в околоядерном пространстве. Условие синтеза — существование в околоядерном пространстве Земли водорода и кислорода, при соединении которых при высокой температуре и давлении синтезируется вода. Когда-то преподаватель химии показывал нам эту реакцию в 7-м классе. В плоской консервной баночке был водород (не знаю, где она его взяла), и при попадании в баночку искры происходил взрыв, и баночка оказывалась полная воды. Гипотеза такого происхождения воды на Земле принадлежит замечательному геологу Ларину Владимиру Николаевичу (3 года назад ушедшему от нас) и теперь, подтвержденная экспериментально, она стала теорией и научным фактом.

Благодаря тому, что мы можем без особого труда находить эти вертикальные трещины, мы вот уже больше 30 лет даем информацию о месторождениях воды людям, которые добывают ее колодцем или скважиной. Мы занимаемся этим практически на всей территории Земли, и теперь можем с уверенностью сказать, что безводных зон на Земле нет!

Далее, зная местонахождение этих вертикальных трещин, мы можем рассказать, какие разрушения ожидают даже еще не построенные дома.

Но главное для нас, разумеется, значение ЗТН заключается в том, что, находясь на поверхности Земли и зная, где под землей находятся подземные выработки шахты, мы, профилируя по поверхности, по газону вдоль горных выработок и точно над ними (эту информацию можно без труда получить у шахтных маркшейдеров), мы дадим местонахождение всех точек, где эти трещины пронизывают горные выработки. [2] То есть точки, где будет обрушение пород при проходке даже если проходки еще не было.

Мы такие исследования осуществили в 2003 году на шахте Листвяжная (она тогда называлась Инской), которая находится в городе Белово Кемеровской области. Мы прошли 5 профилей (примерно по 500м) над и вдоль пятью штреками, и указали точки, в которых происходили обрушения кровли. Руководство шахты не приняло результаты этих измерений «потому что 100-процентного попадания быть не может», и они заподозрили, что мы какими-то нечестными методами получили местонахождение этих точек. Тогда я предложил им сделать еще один профиль вдоль штрека, которого еще нет, сделал его и уехал в СПб.

Когда я следующий раз оказался в Белово, то узнал, что в этом штреке в указанной нами точке при проходке штрека погибли 3 проходчика...

Когда я предложил в дальнейшем пользоваться нашими услугами, то нам сообщили, что распоряжением Минуглепрома мне запрещено находиться на каких-либо шахтных полях. Ну, а 25-го ноября 2021-го года в шахте Листвяжная погиб от обрушения пород 51 шахтер...

Ну, а со временем, я не сомневаюсь, появятся люди, для которых жизнь шахтеров будет что-то значить, и у них будет инструмент, который позволит им окончательно решить эту проблему.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гликман А.Г. Физические эффекты, свойства и закономерности в акустике https://newgeophys.spb.ru/ru/article/fizicheskie-effekty-svojstva-i-zakonomernosti-v-akustike/ 

2. Гликман А.Г. Можно ли прогнозировать устойчивость подземных выработок, не спускаясь в шахту https://newgeophys.spb.ru/ru/article/stability.shtml