Держать горный удар

Когда на горнорудном предприятии происходит взрыв газа и гибнут шахтёры, собственники, руководители, другие ответственные лица, разбираясь в причинах аварии, обычно говорят: «Ничто не предвещало беды». Молчали датчики, люди работали, инспектор надзорного ведомства исправно подписывал документы, разрешающие вести выработку. И только специалисты, сведущие в физике Земли, знают другую истину: о приближающемся горном ударе может загодя рассказать подземная погода.

Дыхание планеты

Изучению того, как дышит земля в Кузбассе, посвятил жизнь инженер-геофизик Николай Торгаев. Свою специальность он получил на факультете геологоразведки в Томском политехническом институте и с 1971 года начал работать в Западно-Сибирском геологическом управлении в Новокузнецке, проводя поиск и разведку месторождений полезных ископаемых.

С таким явлением, как горный удар, он впервые в своей карьере столкнулся в 1982 году на шахте «Алардинская», когда был в составе сейсмического отряда. Затем продолжил заниматься этой темой в Восточном научно-исследовательском горнорудном институте: прогнозировал горные удары на Таштагольском руднике.

– Горный удар – это сдвиг блоков земной коры по активному разлому, – говорит Николай Торгаев. – Представьте, что земная кора имеет вид кубика Рубика. Она разбита на блоки, каждый из которых имеет свою частоту пульсации. Если частота проходящей деформационной волны совпадает с частотой блока, происходит резонанс. Блоки начинают раскачиваться сильнее, что, в свою очередь, может спровоцировать срыв блоков и горный удар как итог.

Горный удар – это, по сути, то же землетрясение, только на шахте или в карьере. Прогнозом таких явлений Николай Михайлович занялся в 1988 году. Геофизик разработал собственную методику выявления динамики земной коры. Есть две стадии. Первая – обычное дыхание земли, об опасности оно не говорит. Это нормальное состояние литосферных плит, медленно скользящих в вязкой лаве мантии. Расстояние между ними то сокращается, то увеличивается.

Всё меняется с приходом деформационной волны. Раскачка блоков может привести к тому, что один из них упрётся, а потом выскочит, вызывая землетрясение.

По мнению учёного, активизация горизонтальных разломов в шахте, если её вовремя заметить и оценить, подскажет, когда ждать неприятностей. Для этого на предприятии должна работать специальная служба, умеющая определять степень и стадию активности коры.

В 1986 году Николай Торгаев соотнёс разброд на разных горизонтах в шахте на Таштагольском руднике с семибалльным землетрясением на Алтае:

– Горизонтальные слои – как пирог: один пласт был зажат, другой разгружен, и так через каждые 70 метров на глубине километра. Я сначала удивился, а потом произошло землетрясение. Я пошёл к геологу, и тот сказал, что когда они бурили руду, оказалось, что в ней присутствуют такие горизонтальные разломы через 70 метров. Произошла их активизация.

Ещё страшнее, если при подвижке блоков образуется купол в выработке, как однажды случилось на шахте им. В.И. Ленина в Междуреченске. Это серьёзный показатель деформации. Чтобы закрыть вывалившийся купол, туда направили шахтёров, они дошли до нужного участка, и газ вспыхнул. К счастью, тогда никто не погиб. Но на шахтах «Ульяновской», «Юбилейной», «Распадской» и в прошлом году на «Листвяжной» всё сложилось совсем по-другому.

Можно ли было избежать тех страшных трагедий? Если вовремя проводить геофизические наблюдения за тектонической активностью, которая вызывает взрывы метана и угольной пыли, риски можно существенно минимизировать,  считает собеседник газеты.

Датчик пищит – бежать поздно

Стоит ли сделать вывод о том, что на кузбасских угледобывающих предприятиях не проводится никаких обследований? Они есть, однако, по мнению Николая Торгаева, сегодня применяются методы, которые не могут в полной мере дать представление о подвижности блоков земной коры.

– Где-то в 2006 году перед взрывом на шахте «Ульяновская», когда её нарезали, закупили высокочувствительные английские датчики, – вспоминает учёный. – Я пошёл к техническому директору и спрашиваю: «А вы обследовали горные выработки?» – «Нет». – «Надо обследовать и поставить датчики туда, где находятся активные зоны». А там уголь отщёлкивался, с кровли сыпался. Начали шахтёры углубляться, а пласт весь трещиноватый был. И только они дошли до изгиба пласта, произошёл выброс газа. Газ-то идёт не с угля, а с больших глубин. Бабахнуло. Погибло 110 человек. После того ещё 38 – на «Юбилейной», хотя были английские датчики…

Когда датчик подаёт сигнал, это означает, что уже поздно бежать. Ветеран-геофизик уверен: в природе не бывает ничего внезапного.

– В Кузбассе есть возможность держать руку на пульсе планеты, следить за изменениями тектонической активности и своевременно принимать меры безопасности, – уверен Николай Торгаев. – Методики одноразовых наблюдений не позволяют выявлять активные участки горных пород, места проявления газодинамических явлений. Необходимо проводить минимум два, а для надёжности три цикла измерений через 5-10 дней.

По мнению геофизика, на предприятиях этим нередко пренебрегают, потому что глубокие исследования требуют большого бюджета, а собственники не всегда готовы к таким тратам. Давно забыты и широко применявшиеся ранее приборы ШЭРС-4 – шахтно-электроразведочная станция в искробезопасном варианте. Старые вышли из строя, а новых не выпускают. Аппараты позволяли проводить электрометрию в выработках, а это самый надёжный и информативный метод, дающий представление о степени напряжения блоков. Нынешние электромагнитные измерительные приборы не способны тягаться в точности данных с прежними. И уж совсем редкость – опытные геологи с уникальным чутьём, которым под силу без аппаратуры почувствовать напряжение пластов при спуске в шахту.

Подземный прогноз погоды

– Я не знаю, что было в земле, когда взорвалась «Ульяновская», «Распадская» и когда были взрывы на разрезах, – говорит Николай Торгаев. – И вот сейчас «Листвяжная». С одной стороны шахты «Инская» проходит огромный субмеридиональный разлом, то же самое с другой стороны. Детально геологию не смотрел, но между ними возможны нарушенные зоны. Ведь в ноябре 2021 года произошло несколько землетрясений вокруг «Листвяжной», а после взрыва ещё несколько.

Напомним, 25 ноября 2021 года на этом предприятии в посёлке Грамотеино в Белове произошёл взрыв газометановой смеси. Погиб 51 человек, число пострадавших от отравления угарным газом людей превысило сотню. По словам самих шахтёров и их родственников, уже долгое время рабочие шли в шахту, зная о нарастающем уровне газа, никто не остановил выработку, никто не искал возможные нарушенные зоны между раскачивающимися блоками.

Можно было ли предотвратить трагедию? Инженер-геофизик Торгаев уверен, что да. Сегодня он пытается получить доступ к документации Таштагольского рудника, на котором работал несколько десятков лет. Пока безуспешно. А ведь эти данные, по мнению учёного, могли бы в будущем предотвратить другие гипотетические катастрофы.

– Учёные изучают причины «внезапных» газодинамических явлений и слово «прогноз» боятся говорить, – подчёркивает Николай Михайлович. – Этим они загодя оправдывают свой непрофессионализм, беспомощность, мол, природа непредсказуема и с них какой спрос. Составители писали правила безопасности угольных шахт под себя, но не забыли в них указать будущих виновников: «ответственность за прогноз и предотвращение газодинамических явлений несёт техническое руководство шахт». А вот каким образом будет осуществляться прогноз и предотвращение, в правилах не указано.

Что можно было бы сделать, если бы вовремя удалось выявить нарастающее напряжение между блоками земной коры?

Когда напряжение в одном из них в 16-20 раз превышает напряжение в другом, пора бить тревогу: возможен срыв блока и, как следствие, горный удар с выбросом метана. Есть два способа сбросить напряжение: или произвести намеренный взрыв между блоками, или закачать туда воду, которая выполнит функцию смазки и сбросит напряжение. Так раньше делали на Урале. Но сейчас, по словам геофизика, практически нигде должным образом не отслеживают активные разломы.

Искренне надеемся, что ситуация изменится. И, если методика, предложенная Торгаевым, реально поможет сделать профессию шахтёра безопаснее, угольщики возьмут её на вооружение.