Том 335 № 8 (2024)

DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2024/8/4418

Рациональный частотный диапазон и критерии диагностирования зон эндогенных пожаров в породоугольных массивах методом георадиолокации

Актуальность исследования обусловлена недостаточной изученностью влияния физических особенностей зон развития эндогенного пожара в породоугольном массиве на результаты диагностирования расположения и границ этих зон методом георадиолокации, что снижает точность прогноза. Целью исследования является экспериментально-теоретическое обоснование рационального частотного диапазона и критериев диагностирования зон эндогенных пожаров в породоугольных массивах методом георадиолокации с учетом физических особенностей этих зон. Объект: физические параметры зоны самовозгорания углепородного массива, влияющие на результаты георадиолокационного мониторинга: геометрия очага пожара; диэлектрическая проницаемость и удельное электрическое сопротивление. Методы: анализ по экспериментальным данным диапазонов изменения электромагнитных свойств горных пород при изменении температуры и влажности в диапазоне частот георадиолокации; выявление эффективных принципов расчета режимов георадара, обеспечивающих оптимальное сочетание глубинности и разрешающей способности; анализ банка практических радарограмм с аномальными зонами, аналогичными по свойствам зонам эндогенных пожаров. Результаты. Рациональный диапазон центральной частоты георадара может быть определен следующими методами: на основе комплексного параметра, включающего излучаемую мощность антенны, число накоплений и коэффициент отражения от границы объекта; по экстремальному значению функции, включающей глубину и детальность зондирования как функции частоты; решением системы уравнений функции ослабления сигнала и энергетического потенциала георадара. Физические особенности зоны эндогенного пожара состоят в высушивании породоугольного массива с образованием аномальной зоны с ярко выраженными диэлектрическими свойствами ( =4–6; >100 Ом·м), по форме близка к вытянутому эллипсоиду или сплюснутому по вертикали сфероиду. С учетом этих особенностей рациональный диапазон центральной частоты для георадара «ОКО-2» составил 49,2–132,6 МГц, при этом разрешающая способность составит 0,442–1,152 м. При интерпретации радарограммы запожаренные зоны диагностируют по участкам, отличающимся аномальным ослаблением осей синфазности, а зоны обрушенных пород и пустот над очагом – по аномальной хаотичной волновой картине.

Ключевые слова:

эндогенные пожары, самовозгорание угля, геофизический мониторинг, георадиолокационное зондирование, электрическое зондирование, центральная частота, разрешающая способность

Авторы:

Сергей Михайлович Простов

Всеволод Владимирович Калайгорода

Евгений Анатольевич Шабанов

Скачать pdf