​​​​​​​Зверь, пробуждающийся в угле

На шахтах Караганды застопорилось внедрение сконструированного местными учеными прибора, который позволяет прогнозировать риск выброса метана.

Главная опасность карагандинских угольных шахт кроется во внезапных выбросах газа. А они провоцируют обвалы горной массы, заваливающей шахтеров и перекрывающей выходы из забоев. При этом если возникнет искра, возможны взрыв и пожар.

Выброс метана – явление неконтролируемое, но его можно спрогнозировать. Для этого специалисты используют прибор, называющийся напоромер. Его в карагандинских шахтах применяют давно – с 70-х годов минувшего века. По сути, это манометр, который измеряет давление метана, идущего из специально пробуренного в груди забоя отверстия.

Напоромер считается устаревшим и дает серьезную погрешность – более 20%, которая может стоить шахтерам жизни. Ведь по показаниям прибора специалист по прогнозу решает, опас­но продолжать горные работы или нет. Карагандинские ученые давно пытаются решить проблему взрывоопасности угольных шахт. Они разработали и сконструировали прибор для текущего прогноза выбросоопасности угольных пластов, получивший название CoalAwakeningBeast, то есть «Зверь, пробуждающийся в угле».

Авторами расходомера стали Константин Абрамсон, Янис Байсагов и Алексей Греков. Они разработали принцип его действия, подготовили программное обеспечение, сделали чертежи и своими руками собрали первую, экспериментальную партию из десяти шахтных приборов. Важно, что карагандинцы смогли отработать методику поверки расходомера на современном оборудовании.

– Мы спроектировали наш прибор на грант от Министерства образования и науки, – говорит создатель портативного расходомера газа Константин Абрамсон. – Грант выделили Карагандинскому техническому университету. Мы не смогли бы его получить без помощи доктора технических наук, профессора, академика КазНАЕН Николая Дрижды. Он был научным руководителем нашего проекта.

Расходомер газа made in Karaganda работает по принципу термоанемометра. Внутри него расположены два датчика-терморезистора. Один из них измеряет температуру потока метана, который проходит через прибор, а второй, нагретый током до 100 градусов, – расход газа. Прибор делает вычисления по заложенным в него алгоритмам и выдает результат: «опасно» или «неопасно».

– Расходомеры мы собирали сами, – напоминает ученый. – Корпуса из ADS-пластика – тайваньские. Потом их дорабатывали: делали дисплей и панели. Печатные платы заказывали на заводе в Новосибирске. Там их изготавливали по нашим чертежам. А сборку производили в Караганде. Этим занимался талантливый конструктор Алексей Греков.

Прибор получился легким – его вес около килограмма – и высокоточным, поскольку для его создания применялись IT-технологии. Карагандинский расходомер метана позволяет сохранять в памяти информацию об измерениях, а потом «перегонять» все данные на компьютер.

Электронная фиксация результатов измерения – важная особенность изобретения карагандинских ученых. Ведь в шахтах специалисты до сих пор записывают показания старых напоромеров карандашом в блокноте. А здесь можно допустить ошибку – случайно или намеренно. Не секрет, что шахтеры идут на такой риск, опасаясь не выполнить план по добыче угля.

Важно отметить, что карагандинский расходомер метана получил Евразийский сертификат безопасности. Его выдал Научный центр ВостНИИ в российском Кемерове.

Прибор испытывали не только в лабораторных, но и в реальных условиях. Весной 2021 года его тестировали в шахтах компании «АрселорМиттал Темиртау» – имени Кузембаева, имени Ленина и на «Саранской». В забой с расходомером в руках спускался программист Янис Байсагов. Он проводил испытания в присутствии штатного специалиста по дегазации, а потом сохранял все полученные данные.

– Мне в силу преклонного возраста нельзя было спускаться. Поэтому я ждал Яниса на поверх­ности, – рассказывает Константин Абрамсон. – В первый день его повезли на шахту имени Кузембаева, спустили на глубину более 1 000 метров. Знаете, результаты испытаний нашего прибора удивили сотрудников участков вентиляции и прогноза. У них к нам не возникло никаких замечаний.

«За время проведенных испытаний расходомера газа шахтного переносного CoalAwakeningBeast установлено, что прибор является работоспособным в подземных шахтных условиях на разных – угрожаемых и особо выбросоопас­ных пластах Карагандинского бассейна, – говорится в одном из протоколов испытаний. – Электронный блок прибора показал устойчивую и бесперебойную работу. Не было отказов системы энергопитания. Расходомер обладает достаточной механической прочностью, сравнительно небольшими габаритами и весом».

Разработчики надеялись, что компания «АрселорМиттал Темиртау» заключит с ними конт­ракт и возьмет их прибор на вооружение. Но дальше обещаний дело не пошло.

А спустя полгода после испытаний, в ноябре минувшего года, на шахте «Абайская» случилась авария. Произошел непрогнозируемый выброс угля и газа, под завалами погибли шестеро… Двое проходчиков остались живы, но попали в больницу с отравлением метаном.

Константин Абрамсон считает, что этой трагедии можно было избежать, если бы на шахте применяли расходомер метана, разработанный его командой.

– После той аварии я отправил письмо министру по ЧС Юрию Ильину, в котором рассказал о нашей разработке, – продолжает карагандинец. – Возможно, оно дало эффект. После оглашения итогов расследования был принят план мероприятий по обеспечению промышленной безопасности. В их числе значилось оснащение шахт приборами для измерения начального газовыделения.

Чтобы его выполнить, угольный департамент АО «АрселорМиттал Темиртау» провел закупки расходомеров газа. Всего их нужно было 40 штук. В январе состоялся первый тендер, весной – второй, летом – третий. Карагандинские ученые участвовали во всех. По итогам второго их признали победителями, но контракт не заключили. Организатор потребовал залог, а его у разработчиков расходомера метана CoalAwakeningBeast не оказалось.

Тогда был объявлен третий тендер. Его карагандинцы проиграли. Угольный департамент сослался на «неприемлемые результаты по итогам технической оценки» прибора. Какие именно, не уточнил.

Победу одержал поставщик с прибором под названием Angel-M. Он в экспериментальном порядке применяется в Кузбассе для прогноза горных ударов, которых в шахтах Карагандинского угольного бассейна не бывает.

– Наш прибор успешно прошел испытания в шахтах. Замечаний к его работе нет. А если так, то дайте ему дорогу! – резонно рассуждает инженер Константин Абрамсон. – Но почему-то этого не происходит. Нашу многолетнюю работу обесценивают. Ну ладно мы! Шахтеры остаются крайними! Они каждый день подвергают себя опасности. Ведь прогнозы выбросов газа строят по неверным показаниям старых напоромеров. Опасность можно как недооценить, так и пере­оценить. А это, с одной стороны, чревато трагедией, а с другой – остановкой процесса добычи угля и излишней дегазацией забоя. Производственники это понимают, но ничего сделать не могут.