В Пермском крае научились предупреждать техногенные катастрофы

В Пермском крае расположено одно из самых крупных месторождений калийных солей в мире — Верхнекамское. Его разработка в промышленных масштабах ведется с 1934 года. Ежегодно из недр земли на поверхность поднимают десятки тысяч тонн руды. Полезные залежи расположены ниже водоносных горизонтов, а между ними — толща грунта. Если она разрушается, это может привести к необратимым последствиям.

Именно так и произошло в Березниках в 2007 году. Техногенная авария, случившаяся на калийном руднике «Уралкалия», стала одной из крупнейших катастроф в современной истории. На территории предприятия образовался провал, площадью в несколько футбольных полей. Впоследствии рудник пришлось затопить, а часть инфраструктуры предприятия была разрушена. Сейчас в городе насчитывается уже восемь различных по своим размерам провалов. Чтобы в будущем избежать подобных трагедий, пермские ученые придумали и внедрили систему интерактивного мониторинга площадки, где ведется выработка.

Разработкой такой системы занимались инженеры Горного института Уральского общества Российской академии наук (УрО РАН, сейчас — филиал Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН). В основу легли три базовых компонента — наблюдение, оценка и прогноз ситуации. Первостепенной задачей, отмечают ученые, является прогнозирование опасных процессов, связанных с разрушением породы. Для расчета берутся различные данные, к примеру, геологоразведки, а также результаты лабораторных испытаний образцов горных пород.

Насколько устойчива водозащитная толща — показывает математическое моделирование. Расчеты выполняются с помощью суперкомпьютера РАН. В дальнейшем, на основе этих расчетов ученые ведут мониторинг потенциально-опасного участка и дают промышленным предприятиям свои рекомендации. Например, о том, что объемы выработки необходимо снизить или совершить гидрозакладку (заполнить образовавшиеся в результате выработки пустоты).

Данные сейсморазведки, спутникового и сейсмологического мониторинга позволяют отследить сейсмические сигналы, которые указывают на разрушения в горных породах. Чувствительность системы позволяет отследить события с энергией мене 1 Джоуля. Это сопоставимо с падением небольшого камня с высоты одного метра.

Все события в режиме онлайн передаются в информационный центр Горного института УрО РАН. В случае приближения аварийной ситуации мониторинговые исследования ведутся в более детальном и непрерывном режиме. Это позволяет минимизировать техногенные аварии на калийных рудниках. Однако система обладает «технологической гибкостью», поясняют в Горном институте УрО РАН. Это значит, что ее можно использовать не только на калийных месторождениях, но и применять там, где ведется добыча твердых полезных ископаемых.

Стратегическое партнерство представителей реального сектора экономики и фундаментальной науки приобретает особое значение. Такое объединение позволит сформировать действенную систему поддержки научного сообщества и создаст условия для достижения целей, стоящих перед современной наукой.