Шахты завтрашнего дня смогут самостоятельно определять, где наблюдается нехватка воздуха или избыток газа: ученые РАН разработали метод, позволяющий решить одну из самых трудных задач вентиляции в рудниках.
В России предложено новое решение для так называемой «обратной задачи вентиляции» — одной из главных проблем при проектировании «умных» рудников. Эта разработка позволит более точно контролировать движение воздушных потоков под землей и быстрее реагировать на потенциально опасные изменения в составе газовоздушной смеси. Работа опубликована в международном журнале Mining, Metallurgy & Exploration (издательская группа Springer Nature).
Исследованием занимались специалисты Горного института Уральского отделения РАН. Их метод основан на математическом моделировании: система может восстанавливать параметры воздушных потоков по ограниченному набору данных. Другими словами, алгоритм определяет, что происходит в системе вентиляции шахты, даже если информация поступает только из небольшого числа контрольных точек.
Шахта как огромный «живой организм»
В современных рудниках вентиляция — это не только вопрос комфорта, но и безопасности. От правильного распределения воздуха зависят уровень пыли, газов и температура в выработках. Особенно это актуально после взрывных работ, когда в тупиковых участках могут скапливаться опасные примеси.
Тем не менее контролировать огромную сеть подземных тоннелей крайне сложно. Установить датчики везде невозможно, а любые изменения — от открытия новых выработок до работы техники — влияют на циркуляцию воздуха. Поэтому обратная задача вентиляции считается одной из самых сложных в горной инженерии.
Новая методика дает возможность вычислять недостающие параметры на основе имеющихся данных. Это открывает путь к созданию более автономных систем управления вентиляцией, которые смогут функционировать практически в реальном времени.
Рудники начинают «думать» самостоятельно
Разработка вписывается в глобальный тренд цифровизации горнодобывающей отрасли. В последние годы ученые активно работают над интеллектуальными системами вентиляции, использующими нейросети и методы нечеткой логики.
Современные исследования показывают, что автоматизированное управление воздушными потоками может значительно снизить энергопотребление шахт. По оценкам специалистов, вентиляция остается одной из самых энергозатратных систем горнодобывающих предприятий.
Интеллектуальные системы мониторинга обучаются отслеживать концентрацию шахтной пыли с помощью нейросетей и прогнозировать опасные изменения атмосферы даже до возникновения аварийной ситуации.