Авторы:
Заятдинов Д.Ф., генеральный директор ООО НПО «АЛЗАМИР»;
Айкин А.В., зам. генерального директора -технический директор;
Проектирование и внедрение многофункциональной системы безопасности (далее – МФСБ) для опасных производственных объектов, ведущих добычу полезных ископаемых подземным и открытым способами, стало ключевым направлением деятельности проектных организаций после изменений в законодательстве в сфере горнодобывающей промышленности в 2020-2022 гг. Научно-производственное объединение «АЛЗАМИР» (Кузбасс, г. Кемерово) применило комплексный подход к созданию МФСБ и, помимо написания отечественного программного обеспечения верхнего уровня, разработало систему для контроля сейсмических и геомеханических процессов.
Предупреждение негативного развития деформационных процессов в горном массиве для открытых и подземных горных работ – основная задача, решаемая при помощи «АЛЗАМИР-Гео» - автоматизированной системы микросейсмического мониторинга. В основу требований к системе на этапе ее разработки легли приказы Ростехнадзора, ГОСТы и свод правил для гидросооружений, а именно:
•для разрезов: "Правила безопасности при разработке угольных месторождений открытым способом" и "Правила обеспечения устойчивости бортов и уступов карьеров, разрезов и откосов отвалов";
•для шахт: "Правила безопасности в угольных шахтах" и "Инструкция по прогнозу динамических явлений и мониторингу массива горных пород при отработке угольных месторождений";
•для карьеров: "Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых";
•для гидросооружений: СП 58.13330.2019. Свод правил. Гидротехнические сооружения.
Аппаратно-техническая основа комплекса построена на современных компонентах отечественного производства и создана на замену зарубежным системам. «АЛЗАМИР-Гео» имеет трехуровневую архитектуру:
- верхний уровень: обработка, хранение и визуализация данных (программное обеспечение, работающее на серверах и рабочих местах оператора).
- сетевой уровень – система передача данных (может быть реализована как на базе сотовой связи, так и при помощи проводных технологий);
- нижний уровень: сбор и обработка (оцифровка) информации в сейсмостанции, о которой пойдет речь ниже.
Сейсмостанция «АЛЗАМИР-Гео» включает в себя сейсмодатчик, систему передачи данных, систему питания и дополнительное оборудование (рис.1).
Сейсмодатчик монтируется на бетонном основании в виде забетонированной скважины, которая уходит в прочные породы. В этом система отличается от зарубежных аналогов, у которых датчики заливаются в скважине бетоном без возможности последующего извлечения и повторного использования. В системе «АЛЗАМИР-Гео» можно легко перенести станцию без потери оборудования.
Сейсмостанция может быть выполнена как в облегчённом, так и в антивандальном исполнении. Электропитание сейсмостанции осуществляется как от возобновляемых источников энергии (солнечные панели и т.п.), так и от стационарного источника питания 220 В, при этом максимально потребляемая мощность от сети не превышает 1,7 кВт. Идеальным решением при наличии ЛЭП являются сейсмостанции без солнечных панелей с источником бесперебойного питания, рассчитанным на автономную работу до 12 часов. Данный тип сейсмостанций более предпочтителен для районов с малым количеством солнечных дней.
В целом, если говорить о применении системы «АЛЗАМИР-Гео», важно отметить, что ее можно внедрять не только на горнодобывающих предприятиях, но и для непрерывного мониторинга состояния зданий и сооружений, объектов культурной ценности. То есть повсеместно, где необходим непрерывный автоматизированный микросейсмический мониторинг.
Сейсмостанции располагаются на всей территории проведения горных работ либо исследований (рис.2). Так, для регионального сейсмического мониторинга достаточно 1 (одной) сейсмостанции. Для микросейсмического мониторинга геомеханических событий необходимо установить от 4 (четырех) сейсмостанций. При увеличении плотности сейсмостанций увеличивается точность позиционирования сейсмических очагов и их энергии.
В работе сейсмостанций НПО «АЛЗАМИР» применяет отечественные сейсмографы - устройства в защищенном корпусе, объединяющем в себе:
¾ два 3-х компонентных датчика: велосиметр и акселерометр;
¾ систему позиционирования и синхронизации;
¾ контроллер обработки данных с возможностью подключения дополнительных датчиков;
¾ систему передачи данных;
¾ систему аварийного питания с аккумуляторами.
Сейсмограф может работать автономно до 8 часов на случай неполадок с коммуникациями или оборудованием и записать данные как «черный ящик».
Программное обеспечение «АЛЗАМИР-Гео» имеет клиент-серверную архитектуру на промышленных стандартах (SCADA, OPC, СУБД, PostgreSQL). Форматы сохранения данных различны и совместимы с другими ПО для микросейсмического анализа.
Система «АЛЗАМИР-Гео» разработана в конце 2022 года и сразу нашла практическое применение (рис.3):
- благодаря системе определено, что взрывные работы на разрезе «Коксовый» (ООО «Распадская угольная компания) не наносят деформаций подземным горным выработкам в шахте АО «Распадская Коксовая» и «Шахте им. Ленина» (ОАО «УК «Южный Кузбасс»).
- с помощью «АЛЗАМИР-Гео» установлено отсутствие негативного воздействия на скальный массив музея-заповедника «Томская писаница» (Кузбасс, Яшкинский район) взрывных работ, проводимых на близлежащих разрезах и карьерах, военном полигоне, а также в месте строительства моста через р.Томь. Сейсмический мониторинг вблизи «Томской писаницы» продолжается в настоящее время.
Наряду с другими разработками НПО «АЛЗАМИР» система «АЛЗАМИР-Гео» является частью МФСБ предприятия, но может применяться отдельно, например, на гидросооружениях. Являясь мощным инструментом анализа состояния горного массива, легко может использоваться для оценки сейсмической обстановки инженерно-техническими работниками в строительной сфере, т.к. система расширяема как по количеству оборудования, так и по количеству функций.
Простота монтажа и обслуживания системы позволяет эксплуатировать его повсеместно. Тем более, что НПО «АЛЗАМИР» предоставляет полный комплекс услуг по внедрению системы сейсмомониторинга – разработка сопроводительной документации (проектной, рабочей и эксплуатационной), включая проведение экспертизы и авторский надзор, а также поставку оборудования, монтаж, пуско-наладку, настройку и помощь в эксплуатации, вплоть до взятия систем на аутсорсинг.
Система «АЛЗАМИР-Гео», как и все разработки НПО «АЛЗАМИР», имеет свидетельство о государственной регистрации. Программное обеспечение верхнего уровня «АЛЗАМИР-Контакт» и программа по контролю состояния ведения открытых горных работ «АЛЗАМИР-ПРГР» успешно внедряются на крупных угольных предприятиях Кузбасса, Иркутской области, Республики Саха (Якутии), Республики Коми, Республики Хакасии. Специалисты НПО «АЛЗАМИР» всегда готовы продемонстрировать преимущества всех наших продуктов заказчикам, применяя индивидуальный подход к каждому партнеру.
Контакты:
ООО НПО «АЛЗАМИР» Телефон: +7 (3842) 49-29-92
E-mail: alzamir.prom@yandex.ru
IT-специалисты:
Айкин Андрей Владимирович Телефон: +7 (923) 491-27-19