VIII.1.1. Основы методологии прогнозирования
Осуществлять прогнозирование какого-либо явления - означает наблюдать развитие событий, подготавливающих это явление. Так, например, установив в котле высокого давления манометр и наблюдая его показания, можно, зная прочностные характеристики стенок котла, оценивать вероятность взрыва. С другой стороны, если не иметь информации ни о давлении в котле, ни о прочности его стенок, то взрыв окажется для нас внезапным.
Отсутствие информации о механизме подготовки явления является условием его непрогнозируемости. С другой стороны, характеристика явления как внезапного является признанием его непрогнозируемости. Именно такими явлениями всегда являлись: внезапное обрушение пород кровли, внезапный выброс угля и газа (соли и газа на каменно-соляных рудниках), внезапные провалы на дорогах, внезапные разрушения зданий, сооружений, железнодорожных путей, газо- и нефтепроводов, горные удары, землетрясения и т.д.
Интересно, что несмотря на принципиальную непрогнозируемость всех перечисленных явлений, существует множество институтов и научных коллективов, которые декларируют успехи в этой области. На чем основаны эти заявления, мы посмотрим в каждом конкретном случае. Применительно к прогнозированию внезапного обрушения кровли это выглядит следующим образом.
Согласно существующим классификациям, кровля подземных выработок по устойчивости делится на устойчивую, средней устойчивости и неустойчивую. Различие этих трех групп состоит в разном времени, в течение которого кровля может простоять без обрушения при отсутствии ее крепления. Значения этого времени могут быть различными для разных регионов (например, для Донбасса и Кузбасса), но для примера, назовем, соответственно, 10 и 2 часа. То есть если незакрепленная кровля после проходки простоит меньше 2 часов, то кровля неустойчивая, если от 2 до 10 часов, то средней устойчивости, а если больше 10, то устойчивая.
Однако такого рода классификация содержит не прогностический, а чисто констатационный момент. Ведь для того, чтобы отнести кровлю к какому-нибудь типу, следует дождаться ее обрушения. Кроме того, что подобная "исследовательская" работа невыполнима из технологических соображений, она не имеет смысла, так как полученные при этом значения не могут быть распространены на другие участки кровли.
Для отнесения кровли к какому-либо из трех перечисленных типов используют расчетные формулы, исходя из того, что, с одной стороны, устойчивость тем выше, чем прочнее породы кровли, а с другой, тем выше, чем больше мощность непосредственной кровли. Здесь необходимо дать пояснения, что деление кровли на непосредственную и основную основано на мысленной модели. Модель эта заключается в том, что сначала обрушается непосредственная кровля, мощность которой не превышает 10 м, а затем - вышележащая, которую назвали основной. Однако определить мощность непосредственной кровли в принципе невозможно. Во-первых, в каждом конкретном месте она зависит от геологии, а во-вторых, такое организованное обрушение кровли происходит очень редко.
В расчетные соотношения, предназначенные для оценки устойчивости пород кровли, входят аргументы, значения которых экспериментальным путем неопределимы. А это, как известно, является серьезным нарушением методологических принципов физики. Для того чтобы математическое уравнение стало принадлежностью физики, необходимо, чтобы все входящие в него аргументы можно было определить экспериментально на метрологически приемлемом уровне. В противном случае, это чистая математика, игра ума, и не более того.
При этом, естественно, не может не возникнуть вопрос, зачем нужны расчетные методы, если с их помощью нельзя предсказать устойчивость кровли. Или, иначе говоря, вероятность и характер ее обрушения. К сожалению, в результате многолетнего опыта работы в угольных шахтах, с одной стороны, и на угольной кафедре ЛГИ, с другой стороны, я пришел к выводу, что существующие расчетные соотношения, якобы предназначенные для оценки и прогноза устойчивости кровли, служат совершенно другим целям.
Не будем касаться чисто конъюнктурных соображений, связанных, скажем, с созданием наукообразия, необходимого для защиты диссертаций, а покажем область фактического применения уже существующих соотношений.
Согласно существующим в угледобывающей промышленности законам, для получения разрешения на эксплуатацию угольного забоя нужно предъявить расчет необходимой для их работы крепи. Но при этом крепь используется, во-первых, только лишь имеющаяся на складе, а во-вторых, соответствующая имеющемуся на данной шахте опыту. Поэтому, варьируя значениями аргументов и коэффициентами в используемых соотношениях, добиваются того, чтобы получаемая с помощью этой математики характеристика устойчивости пород кровли соответствовала типоразмеру уже имеющейся на складе шахты крепи.
Не будем комментировать такую практику ученых, создающих подобные методики. Может быть, они сами ее прокомментируют...
Итак, имея информацию о процессах, подготавливающих интересующее нас явление, можно оценивать вероятность его возникновения. Хотелось бы остановить внимание на том, что именно вероятность, а не конкретное время. Практически, все подлежащие прогнозированию события являются многофакторными, и поэтому могут описываться только вероятностными функциями.
Так, если с помощью каких-то измерений выявлена тенденция, скажем, к обрушению пород кровли, то конкретный момент обрушения будет зависеть от очень многих причин - от расстояния до фронта очистных работ, от метода и скорости выемки угля, от податливости применяемой крепи, и от ряда других факторов, которые мы, возможно, даже не знаем. Но на практике сама информация об увеличивающейся вероятности неблагоприятного события уже является достаточной, чтобы применить соответствующие мероприятия, направленные на повышение безопасности людей и сохранности (если это нужно) сооружений.
В конце концов, если вам говорят, что над вашей головой находится полуметровый слой пород, практически не сцепленный с вышележащими породами, то вас уже не будет интересовать конкретный момент его обрушения. Вы либо принудительно его обрушите, либо закрепите выработку так, чтобы обрушение пришлось на возведенную вами крепь. То есть обрушение пород кровли уже не будет для вас внезапным.
