40 лет между двумя научными парадигмами и многое другое...
О нас Услуги Оборудование Книги по теме Примеры Связь Карта Форум Видео En

Почему упругая колебательная система была открыта только в 1977 году

Гликман А.Г.
НТФ "ГЕОФИЗПРОГНОЗ"
23 октября 2017, Санкт-Петербург

Мне по телефону от неизвестного мне человека был задан такой вопрос:
«Вы утверждаете, что в 1977 году открыли неизвестную до того упругую колебательную систему в результате исследований в угольной шахте. Но к тому времени сейсморазведка существовала уже 80 лет. Неужели до вас никто во всем Мире не мог сделать таких же измерений?»

Этот вопрос я разместил на форуме нашего сайта.

Для того, чтобы выполнить эти измерения, должны были собраться в одной точке несколько человек, а также факторов.

Во-первых, должна была возникнуть идея совместить величину затухания поля упругих колебаний в непосредственной кровле с вероятностью обрушения пород кровли угольного пласта. Эта идея возникла у покойного ныне, заведующего нашей лаборатории Овчаренко Бориса Петровича.

Он совершенно справедливо (как нам тогда казалось) полагал, что обрушиться может только трещиноватая порода. Если породный слой, залегающий непосредственно над угольным пластом, не пронизан трещинами, то обрушение не произойдет.

Далее, предполагалось, что чем более трещиноваты породы непосредственной кровли, тем меньше их устойчивость и тем больше вероятность их обрушения.

Однако, даже если действительно всё так, то как в этом убедиться? Чем и как померить затухание поля упругих колебаний в шахтных условиях и как оценить устойчивость пород?

На тот момент, несмотря на актуальность проблемы внезапного обрушения пород, не было даже сформулировано, что такое устойчивость. Считалось, что чем дольше не обрушается незакрепленная кровля, тем больше она устойчива. То есть, получается, что для того, чтобы определить устойчивость, следует кровлю после того, как выбран угольный пласт, ее удерживающий, не закреплять, а наблюдать, как долго она простоит? Но это невозможно. Закрепление кровли осуществляется немедленно после того как будет извлечен уголь. Иначе создается аварийная ситуация.

Но, в конце концов, проблемой оценки устойчивости пусть занимаются горняки. Моя задача – сделать аппаратуру для измерения затухания поля упругих колебаний в породном пласте, находящемся над нашими головами.

Для этого следует иметь источник этого поля и измеритель его интенсивности на некотором расстоянии от точки излучения. Тут было два варианта. Либо в качестве источника использовать ударное воздействие (чем-то типа молотка) на кровлю, а в качестве измерителя интенсивности – сейсмоприемник и, соответственно, регистратор типа магнитофона. Здесь нужно учитывать, что к тому моменту эра цифровых измерений еще не наступила. И поэтому обработка подобных измерений требовала огромных сил и времени.

Кроме того, предварительные измерения показали, что повторяемость результатов таких измерений крайне низкая. Причина этого тогда была еще неизвестна, и пришлось искать другую схему измерений.

Эта схема включала генератор электрического напряжения в широкой полосе частот (в шахтном искробезопасном исполнении) и два одинаковых пьезопреобразователя, один из которых был излучателем поля упругих колебаний, а другой – приемником. Здесь понадобились мои навыки гидроакустических измерений. Я не буду здесь рассказывать о деталях и сложностях реализации этой схемы. А если возникнут конкретные вопросы, то задавайте их, а я отвечу.

Когда я сделал всё необходимое для осуществления исследований, то отнес всю аппаратуру шефу, чтобы он своими силами делал с ее помощью шахтные измерения. Вот тут наступил ключевой момент, поскольку, как оказалось, шахтные измерения должен был делать тоже я. Я полагал, что, сделав аппаратуру, я выполнил все свои обязанности. А в шахте пусть работают те, кто этому обучен. Однако и в шахте тоже пришлось работать мне.

Как я потом понял, шеф был прав, что заставил (не без труда) лезть меня в шахту. Потом-то я понял, что сделать полноценные измерения может только тот, кто является специалистом в этом деле. Ведь нужно было придумать методику измерений, обработку результатов... Мы с шефом потом долго смеялись, что было бы, если бы измерения делал не я. Но вообще, работа в угольной шахте – это не для слабонервных. Сырость, капеж воды из кровли за шиворот, под ногами мокрая глина с угольной пылью. Мощность (толщина) угольного пласта была 70см, а это значит, что пришлось работать лёжа. Лёжа на этой самой мокрой глине с угольной пылью. Утешало то, что помощником у меня был мой шеф, Борис Петрович. Раз уж он выдержал (а ему было за 50), то уж мне сам Бог велел.

Я стиснул зубы и выдержал всё. Выполнил все, что должен был сделать, но принял решение немедленно уволиться. Однако сразу уволиться было нельзя, так как сначала нужно было обработать всё, что было получено при измерениях. Чем я и занимался в гостинице в течение двух дней. А когда я увидел то, что получилось, то шахта стала для меня самым интересным местом для исследований. И 16 лет после этого я буквально не вылезал из шахт.

А увидел я, что породный слой (в данном случае это был песчаник) является колебательной системой, и, стало быть, по частоте синусоиды f0, которая возникает в результате ударного воздействия на этот слой можно определить толщину его h, что оказалось ключевой информацией для прогнозирования устойчивости кровли.

Подробнее о том, что происходило потом, у меня написано вполне достаточно, а здесь я должен всего лишь ответить на заданный мне вопрос.

Общаясь в дальнейшем с шахтными геофизиками и с людьми, делающими для них аппаратуру, я понял, что действительно, за предыдущие почти 80 лет измерения, подобные тому, что сделал я, не могли быть выполнены. Тому есть несколько причин. Но главная заключается в том, что заставить аппаратурщика спуститься в шахту в принципе невозможно. Тому есть причины. В шахту могут спускаться только специально обученные люди. Шахта – это место с повышенной опасностью. При обучении студентов – будущих горняков они сначала проходят ознакомительные практики, им читают курсы техники безопасности... Мы с Борисом Петровичем нарушили эти правила, и 16 лет после этого я нарушал эти правила. Но иначе у меня не получилось бы то, что получилось.


Обсудить статью 



При использовании материалов сайта ссылка на www.newgeophys.spb.ru обязательна Публикации о нас

Начало | О нас | Услуги | Оборудование | Книга 1 Книга 2 Книга 3 |  Примеры | Связь | Карта сайта | Форум | Ссылки | О проекте | En

Поддержка и продвижение сайта "Геофизпрогноз"


Rambler's Top100 Rambler's Top100

Реклама на сайте: