7.5.1. Аппаратура «Резонанс»

Первая моя работа в области применения сейсмометодов - создание аппаратуры и методики прогнозирования обрушения пород кровли в угольных шахтах. Основание заняться этой проблемой было следующим. В 1977 году мне посчастливилось обнаружить, что частота возникающей синусоиды при ударе по породному слою соотносится с толщиной этого слоя согласно выражению (1). Получив, таким образом, возможность определять толщину находящегося над головой шахтеров породного слоя, я понял, что это может оказаться ключиком для создания методики прогнозирования обрушения кровли.

В самом деле, если кровля представляет собой, скажем, 10-15-метровый породный слой, то при ширине подземной выработки 4-5 метров (стандартная ширина штрека) нахождение людей в такой выработке совершенно безопасно. А если при той же ширине штрека мощность отслаивающегося породного слоя над головой - всего 50см, то это очень опасно. Такой мост долго не продержится. Такова идея. Понятно, что от идеи до ее реализации путь большой и не очень прямой. Но идея в общих чертах оказалась отчасти верной.

Аппаратура, реализующая эту идею, носила название «Резонанс». Это была, естественно, аналоговая аппаратура, поскольку цифровая эра еще не наступила. Она была очень простая, и ее сначала изготавливали просто шахтные радиолюбители из отделов АСУП, а затем, с началом кооперативного движения, кооператив «Искра» в Донецке.

Было замечено, что внезапные обрушения происходят только там, где порода кровли представлена прочными породами большой мощности. Скажем, такими, как песчаник. Почему так? Ну, во-первых, кровля, представленная слабыми породами (например, аргиллитами) всегда наглухо закреплена, и если обрушение и происходит, то это может оказаться даже незамеченным. Но есть и другая очень важная причина. Дело в том, что в однородных по вещественному составу прочных породах могут залегать тонкие и сверхтонкие прослои, материал которых не прилипает к породам кровли, и стало быть, именно по этим прослоям идут расслоения кровли. Тонкие и сверхтонкие прослои могут быть представлены углем, мергелем, слюдой.

Что самое главное, то информацию о наличии этих прослоев не даёт никакой геофизический метод, а также и бурение. При бурении керн в точках пересечения его прослоями ломается, а материал прослоев при этом вымывается промывочной жидкостью, и о причине излома керна узнать невозможно.

Бывает так, что кровля представлена, по информации геологов, песчаником многометровой мощности. А на самом деле, в этом песчанике находятся тонкие и сверхтонкие прослои, которые могут резко уменьшить его устойчивость. Так, на шахте Распадской, в ходе калибровки аппаратуры «Резонанс», когда исследовалась кровля штрека, в котором, как предполагали геологи на основании бурения, залегал мелкозернистый, очень прочный песчаник мощностью 10м, выяснилось, что на некоторой протяженности этого штрека песчаник был пронизан множеством прослоев. В результате, мощность монолитного песчаника, находящегося непосредственно над головой, не превышала 50см.

А ведь штрек, по причине кажущейся сверхпрочной, сверхустойчивой кровли не был закреплен. Мне удалось добиться постановки крепи на опасном участке, и когда кровля обрушилась, крепь уже стояла.

В результате этих наблюдений был введен термин поверхностей ОМК [8] (ослабленного механического контакта). Какими именно материалами представлены эти поверхности, никому не интересно, так как для оценки устойчивости кровли достаточно знать, залегают ли они в кровле, и на какой высоте.

Наличие в прочных породах поверхностей ОМК, о которых рань-ше, до эксплуатации аппаратуры «Резонанс» было неизвестно, как раз и приводило к тому, что в выработках с прочной кровлей происходило ее внезапное обрушение.

Сейчас, с позиции большого отрезка времени, можно сказать, что на шахтах, эксплуатирующих методику Резонанс (а их было более 200), не было ни одного случая внезапного обрушения пород кровли.