Поиск пожара в угольном пласте: что может один датчик

Два чувствительных элемента стоят в одной точке, но ориентированы по-разному. К ним приходит акустический импульс. Если сравнить первые колебания, можно оценить, с какой стороны пришла волна. Но расстояние до источника из одного направления не следует: неизвестной остаётся вся линия, а не одна точка.

Это различие помогает точнее прочитать новость НИТУ МИСИС об акустическом поиске очагов самовозгорания угля. В опубликованной работе проверяли, можно ли определить направление на источник по сигналам из одной измерительной точки. Координаты очага авторы относят к следующей задаче, а не к уже продемонстрированному результату.

Что именно сравнивали

Дмитрий И. Борисенко из НИЦ «Курчатовский институт» и Сергей С. Кобылкин из НИТУ МИСИС опубликовали работу в журнале «Горные науки и технологии» 16 июля 2026 года. В записи журнала она обозначена как научная статья и имеет статус рецензируемой публикации. При этом по содержанию это аналитический обзор: авторы систематизируют предыдущие исследования и описывают лабораторные и полевые испытания, выполненные ими и другими исследователями. Полный текст доступен в PDF, а библиографические сведения и аннотация размещены на странице журнала.

Авторы разделяют акустические методы по происхождению регистрируемого сигнала. Пассивные методы фиксируют акустическую эмиссию, возникающую при процессах, сопровождающих горение, например при разрушении породы или движении газа. Активные посылают в массив внешний зондирующий импульс и анализируют прошедшие, отражённые или преломлённые волны. Комбинированные связывают акустический сигнал с другими показателями. В одном из рассмотренных вариантов его создаёт индикатор, срабатывающий при достижении заданной температуры.

У этих подходов разные условия применения. Стационарная сеть датчиков может определить источник по разнице во времени прихода импульсов, но датчики нужно заранее разместить в выработках. Переносное оборудование позволяет проводить измерения в разных точках. Активное зондирование зависит от того, как волны проходят через неоднородную породу и пустоты. Поэтому авторы сравнивают методы по отдельным критериям, но не объявляют один из них универсально лучшим: стоимость, дальность, точность и применимость зависят от конкретного объекта и не сводятся к одной шкале.

Как проверяли однопунктовое пеленгование

Метод опирается на гипотезу Николая Ф. Кусова о распространении волны в твёрдой среде. В эксперименте использовали два контактных элемента в форме конусов. Один оставался неподвижным, другой поворачивали. Направление на источник оценивали по соотношению амплитуд первых приходов импульса в элементах с разной ориентацией. Важна была не абсолютная сила удара, а относительная величина сигналов.

Лабораторный опыт проводили на образце песчаника. Конусы прижимали к подготовленной поверхности, а с противоположной стороны в одной точке наносили контролируемые удары молотком. Удары выполняли сериями по десять. После каждой серии подвижный конус поворачивали на 5°. Авторы сообщили, что результат согласовался с гипотезой Кусова. Разброс между сериями составил 4–25%.

Эта процедура проверяла возможность определить направление на источник механических импульсов в модельном объекте. Она не проверяла вычисление координат подземного пожара по данным одной точки. Разброс показывает изменчивость результатов, но в статье не приведены точность пеленгования в градусах и порог, при котором направление можно считать надёжным.

Затем метод испытали на действующем угольном разрезе с искусственным очагом горения. Это уже проверка за пределами лабораторной модели, однако в обзоре нет числа измерений, расстояния до источника, подробного протокола и численной ошибки. Поэтому сам факт полевого испытания подтверждает выход метода в реальные условия, но не позволяет оценить, насколько точно он определял направление.

Почему направление не равно координатам

Пеленг задаёт линию, на которой находится источник, но не выбирает точку на этой линии. Чтобы получить координаты обычным способом, нужно определить направления из нескольких мест и найти их пересечение. Именно этот вариант описывают авторы: несколько пеленгов позволяют постепенно сузить область поиска.

Теоретически расстояние до источника можно попытаться вычислить и из одной точки, если регистрировать продольные и поперечные волны и знать скорость звука в породе. Но эта скорость зависит от влажности, давления и трещиноватости массива. Авторы указывают, что такие факторы потребуется учитывать поправками, а математическое описание однопунктовой локализации ещё предстоит разработать.

Отсюда следует более узкий, но проверяемый вывод. Обзор Борисенко и Кобылкина систематизирует акустические способы поиска угольных пожаров и описывает испытания пеленгования в лаборатории и на разрезе. Он подтверждает проверку определения направления, но не доказывает, что координаты очага уже можно надёжно получить по сигналу из одной точки. Для такого вывода нужны подробный полевой протокол, количественная оценка точности и проверка того, как свойства реального массива меняют распространение волн. При чтении подобных сообщений полезно помнить, что помогает оценить достоверность и обоснованность исследования.

Источники

Борисенко Д. И., Кобылкин С. С. «Классификация и перспективы акустической диагностики очагов пожара в угольных пластах». Горные науки и технологии. 2026. Т. 11, № 2. С. 159–168. DOI: 10.17073/2500-0632-2025-07-996. Полный текст PDF.
НИТУ МИСИС. «Повысить безопасность при добыче угля поможет акустика». Сообщение университета.