Способ мониторинга углепородных отвалов

Изобретение относится к способам выявления очагов горения углепородных отвалов. Сущность: измеряют тепловые поля вдоль профилей над отвалами с помощью беспилотных летательных аппаратов (БЛА) с установленной на них контрольной аппаратурой для выявления очагов возгорания. При этом профили для пролета БЛА ориентируют вкрест простирания предварительно выявленной геодинамически опасной зоны под телом отвала. Технический результат: сокращение сроков мониторинга. 2 ил.

 

Изобретение относится к горной промышленности, может быть использовано при мониторинге углепородных отвалов и предназначено для выявления очагов горения углепородных отвалов.

Профилактика и предупреждение возгорания углепородных отвалов и поступления в атмосферу токсичных продуктов горения является одной из актуальных экологических проблем в горнопромышленных районах. Для своевременного обнаружения очагов возгорания и принятия мер по их тушению в горнопромышленных районах проводится мониторинг состояния отвалов. Изобретение направлено на снижение сроков и затрат на своевременное выявление очагов возгорания углепородных отвалов.

Известен способ мониторинга углепородных отвалов, заключающийся в проведении визуальных наблюдений за задымленностью атмосферы в зоне отвала, а также за состоянием растительного покрова (Кириллова Л.А. Обзор существующих способов контроля вредных выбросов из породных отвалов // Донбас - 2020: перспективи розвитку очима молодих вчених (24-26 квiтня 2012 року)).

Недостатком способа является позднее обнаружение очагов возгорания и их неконтролируемое разрастание, что приводит к увеличению затрат на тушение уже сформировавшихся очагов горения и неблагоприятному воздействию на окружающую среду продуктов горения.

Также известен способ мониторинга углепородного отвала с помощью цифровых термометров и термопар, который заключается в том, что в тело отвала на нужную глубину забиваются перфорированные металлические трубки длиной до 2,5 м, спустя 10-15 минут (время прогрева трубки) производится измерение температуры путем поочередного опускания термопары в каждую трубку. Термопары подсоединяют к термометру (регистрирующему прибору), с помощью которого снимают показания (Агапов А.Е., Навитний A.M., Терещенко, Т.Л. Игошин В.М., Каплунов Ю.В., Малышев А.А., Батраков Н.В., Агапитова О.В. Технико-технологические решения по формированию пожаробезопасных параметров и тушению горящих отвалов (террикоников): В 2 кн. Справочное пособие. Москва-Шахты: изд-во ЮРО АГН РФ. - 2008).

Недостатком данного способа является то, что для выявления полной картины состояния отвала (размеров очагов и температуры горения) требуется достаточно большое количество измерений, времени и трудозатрат. Кроме того, поверхность овала над очагом возгорания может разогреваться более чем на 800°С, в связи с чем проведение работ по мониторингу связано с большим риском для здоровья и жизни человека.

Наиболее близким по технической сущности является способ мониторинга углепородных отвалов с применением установленной на беспилотных летательных аппаратах (БЛА) контрольной аппаратуры (например, тепловизоров). Выявление очагов возгорания (мониторинг) осуществляется путем пролета БЛА с установленной контрольной аппаратурой для измерения тепловых полей по профилям, ориентировка которых задается произвольно или вдоль длинной оси отвала (Пономарев B.C., Каплунов В.Ю., Пономарева Е.С., Конев И.А. О рекультивации нарушенных земель и их ландшафтном окультуривании при ликвидации шахт и разрезов // Мониторинг. Наука и технологии №2. - 2014, с. 46-53) и дальнейшего анализа полученных данных. Для получения достоверных результатов мониторинг должен проводиться в ясную, безветренную погоду, в утренние часы, пока земля не прогрелась. В районах с теплым климатом мониторинг проводят только в прохладное время года - весна, осень.

Недостатком данного способа является то, что очаги возгорания линейной, удлиненной формы могут быть пропущены при совпадении их ориентировки с ориентировкой профилей пролета БЛА. Поэтому для их надежного выявления требуется сгущение профилей пролета БЛА. Поскольку для получения достоверных результатов мониторинг должен проводиться в ясную, безветренную погоду, в утренние часы, пока земля не прогрелась, сгущение профилей пролета БЛА увеличивает сроки и затраты на мониторинг и ограничивает возможности известного способа.

Техническим результатом изобретения является снижение затрат на мониторинг углепородных отвалов и сокращение сроков мониторинга за счет уменьшения количества профилей пролета БЛА или их суммарной длины.

Технический результат достигается следующим образом. В районе запланированного мониторинга предварительно выявляют ориентировку границы геодинамически активных блоков земной коры (геодинамически опасной зоны (ГОЗ)) под телом отвала. Профили для пролета БЛА с установленной на них контрольной аппаратурой ориентируют вкрест простирания ГОЗ.

Способ поясняется на фигуре 1. Цифрами обозначены следующие составные элементы: 1 - углепородный отвал; 2 - земная поверхность; 3 - массив горных пород; 4 - зона влияния границы геодинамически активных блоков (геодинамически опасной зоны, ГОЗ); 5 - изолирующий слой; 6 - зона разрушения изолирующего слоя в основании; 7 - зона разрушения изолирующего слоя на бортах; 8 - наносы; 9 - движение воздуха; 10 - очаг горения; 11 - БЛА; 12 - профили для пролета БЛА. Способ реализуется следующим образом.

С помощью метода геодинамического районирования на основе использования топокарт, аэро- и космоснимков разных масштабов, геологических, геофизических, геоморфологических и других материалов производят выделение границы геодинамически активных блоков (ГОЗ) (4), осуществляют идентификацию положения ГОЗ под телом отвала и полеты БЛА с установленной на них контрольной аппаратурой осуществляют вкрест простирания ГОЗ.

Реализация предлагаемого способа возможна на основании того, что геодинамически опасные зоны представляют собой места наиболее высокой опасности возникновения пожаров. Это связано с тем что, геодинамически опасные зоны являются зонами современной деструкции горного массива, обладающими повышенной проницаемостью (И.М. Ватутина, И.М. Петухов. Геодинамическое районирование месторождений при проектировании и эксплуатации рудников. М.: Недра. 1998. 166 с.). При взаимодействии блоков и их относительных смещениях на их границах происходят деформации инженерных и природных объектов на поверхности. При размещении углепородного отвала над геодинамически опасной зоной создаются условия для разрушения с течением времени изолирующего слоя в основании отвала (6) и на его бортах (7) и поступления воздуха в тело отвала, в результате чего очаги пожаров приобретают линейную форму, вытянутую вдоль ГОЗ.

Как известно из практики поисковой геологии и геофизики, от густоты сети наблюдений (расстояния между профилями (маршрутами) и точками наблюдений на профилях) зависит надежность и детальность получаемых результатов (Евдокимов Ю.Д. О некоторых количественных оценках надежности поисковой сети // Вопросы развития геофизики. - Вып. 4. М.: Недра, 1964). В нашем случае при неизвестной ориентации линейно вытянутого потенциального очага пожара расстояние между профилями должно соответствовать его поперечному размеру. Если же ориентация потенциального очага известна (что достигается в предлагаемом способе), то расстояние между профилями можно принимать равным его продольному размеру. При соотношении продольного и поперечного размеров очага как 3:1 и особенно 5:1 и более будет достигаться ощутимый технический эффект.

Пример. На территории Восточного Донбасса имеются горящие и склонные к возгоранию отвалы, что вызывает необходимость их регулярного мониторинга. При расположении отвала над ГОЗ очаг горения приобретает линейную форму. Пример поясняется на фигуре 2. Цифрами обозначены следующие основные объекты: 1 - очаг; 2 - профили для пролета БЛА по известному способу; 3 - профили для пролета БЛА по предлагаемому способу; 4 - ГОЗ. Как правило, отвалы Восточного Донбасса имеют размеры 1000×500 м. Если профили для мониторинга ориентировать вдоль длинной стороны отвала, то для надежного обнаружения имеющегося очага горения с размерами 400×50 м необходимо иметь три профиля (I-I, II-II, III-III) длиной 1000 м с расстоянием между ними A=130 м. В этом случае общая длина профилей составит Lиз.сп=3×А=3000 м. Если же ориентировка очага известна по данным геодинамического районирования (предлагаемый способ), то для обнаружения имеющегося очага горения достаточно иметь три профиля (а-а, б-б, в-в) длиной 300 м с расстоянием между ними В=400 м. В этом случае общая длина профилей составит Lпр.сп.=3×B=900 м. Итого, применение данного способа позволяет сократить общую длину профилей, вдоль которых выполняются наблюдения, что снизит затраты на мониторинг углепородных отвалов и сократит сроки мониторинга.

Способ мониторинга углепородных отвалов, включающий выполнение измерений тепловых полей вдоль профилей над отвалами с помощью беспилотных летательных аппаратов с установленной на них контрольной аппаратурой для выявления очагов возгорания, отличающийся тем, что предварительно выявляют ориентировку геодинамически опасной зоны под телом отвала и профили для пролета беспилотных летательных аппаратов ориентируют вкрест простирания геодинамически опасной зоны.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к исследованиям в области индикации и идентификации химических веществ, в частности к оптимизации способа проведения специального химического контроля.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для поиска высокопродуктивных нефтяных пластов в сложнопостроенных залежах нефти. Сущность: по сейсморазведке по методу "3D" осуществляют непрерывное определение сопоставлений толщин между кровлей и подошвой визейского яруса к изменяющимся глубинам подошвы визейского яруса.

Настоящее изобретение относится к способу определения карстовой области, модифицированной процессами карстообразования. Способ включает определение исходя из геологической модели исходной ячейки (103) и целевой ячейки (104) в этой модели.

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для определения показателя самоподобия поля эпицентров землетрясений. Сущность: на основе полученных экспериментальных материалов пространственное поле эпицентров землетрясений разделяют на сравнительно однородные участки.

Устройство для измерения деформаций земной поверхности относится к области измерительной техники, в частности к методу измерения относительных перемещений двух точек на земной поверхности или отдельных участков инженерных и строительных сооружений, разнесенных на значительные расстояния, происходящих из-за воздействия природных и экзогенных процессов.

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для выделения и технического контроля структуры разломной трещиноватости литосферы. Сущность: на основе экспериментальных материалов разнесенных на поверхности сейсмических станций строят карту эпицентров землетрясений исследуемой территории.

Изобретение относится к области геофизики, в частности к способам проведения сейсморазведки, и может быть использовано для поиска подводных полезных ископаемых, а также прогнозирования места, силы и времени сейсмического события, например, землетрясения, извержения подводных вулканов.

Изобретение относится к области энергетики и предназначено для определения темпов изменения температуры пород недр при извлечении или аккумулировании тепловой энергии.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для обеспечения безопасности нахождения на льду людей и материальных ценностей. Заявлен способ мониторинга состояния дрейфующего ледяного поля или припая и прогноза его разлома при сжатии льдов и воздействии волн зыби.

Изобретение относится к области экологии и может быть использовано для контроля участков нарушения вечной мерзлоты в Арктической зоне. Сущность: система включает средства дистанционного зондирования подстилающей поверхности, размещенные на высокоширотном космическом носителе (1), Центр (10) тематической обработки, автономные измерители (14) приземной концентрации метана, центральный диспетчерский пункт (17).

Изобретение относится к области геологии, включая поисковую геохимию на нефть и газ. При осуществлении способа в пределах первой половины мезокатагенеза анализируют органическое вещество, растворимое в органических растворителях (битумоид), полученное экстракцией полярным органическим растворителем (наиболее распространенные хлороформ, дихлорметан, смесь спирта и бензола). Проводят анализ битумоида и определяют абсолютное или относительное содержание изомеров бензонафтофурана. О зрелости нефтематеринской породы судят по бензонафтофурановому отношению - BNFR, которое определяют исходя из площадей пиков бензо[b]нафто[1,2-d]фуран и бензо[b]нафто[2,3-d]фуран, определяемых по результатам хроматографического анализа экстрактов из пород, по формуле при этом породу считают зрелой, если это отношение больше 0,62, при значениях BNFR от 0,40 до 0,72 фиксируют зону начального мезокатагенеза, соответствующую градации MK1 (по шкале Неручева, Вассоевича, Лоптина), при значениях BNFR от 0,72 до 1,14 фиксируют зону среднего мезокатагенеза МК2, а при значениях BNFR 1,14 и более фиксируют зону глубинного мезокатагенеза МК3. Достигается ускорение и повышение достоверности определения и уточнения. 1 табл., 1 ил.
Изобретение относится к способам поиска морских нефтегазовых месторождений. Сущность: на профилях над предполагаемым месторождением или перспективной площадью в слое воды производят непрерывное измерение концентрации тяжелых металлов с помощью ионоселективных электродов, избирательно реагирующих на ионы тяжелых металлов меди (Cu), свинца (Pb), кадмия (Cd), серебра (Ag) и ртути (Hg). Выделяют аномалии в концентрациях тяжелых металлов по превышению амплитуды колебаний концентрации над фоном. Если аномалии серебра (Ag) и ртути (Hg) отсутствуют, то по форме и расположению аномалий Cu, Pb и Cd оконтуривают месторождение, вводя поправки в концентрации Cu, Pb и Cd, исключая влияние Ag и/или Hg по экспериментальным зависимостям. Выделяют аномалии в исправленных значениях Cu, Pb и Cd. По форме и расположению аномалий оконтуривают месторождение. Дополнительно производят непрерывное измерение концентраций гелия посредством оптико-механического чипа, состоящего из нановолновода и прикрепленного к нему кантилевера. Регистрируют гелиевые аномалии посредством гелиевого детектора и модуля образцовых голографических матриц с записанными спектрами ЯМР атомов веществ в водной среде. Технический результат: расширение функциональных возможностей, повышение надежности поисков, снижение трудозатрат.

Изобретение относится к области исследования свойств горных пород. При этом осуществляют отбор по меньшей мере одного образца породы пласта-коллектора и на отобранном образце породы определяют плотность, пористость и компонентный состав породы. Но основе полученных значений создают петрофизическую модель породы пласта-коллектора. Измеряют теплопроводность образца. Используя созданную петрофизическую модель пласта-коллектора, рассчитывают теплопроводность образца породы. Сравнивают измеренную и рассчитанную теплопроводности образца породы и в случае совпадения значений измеренной и рассчитанной теплопроводностей определяют механические свойства породы, используя созданную петрофизическую модель пласта-коллектора. В случае наличия расхождения между значениями измеренной и рассчитанной тепловодности, по меньшей мере один раз осуществляют адаптацию созданной петрофизической модели пласта-коллектора путем изменения параметров модели. Используют адаптированную петрофизическую модель для расчета теплопроводности образца породы и сравнивают измеренную и рассчитанную теплопроводности до обеспечения совпадения значений измеренной и рассчитанной теплопроводностей. При совпадении значений измеренной и рассчитанной теплопроводностей определяют механические свойства породы, используя адаптированную петрофизическую модель пласта-коллектора. Достигается повышение эффективности и качества оценки свойств пласта за счет обеспечения возможности расчета значений неизвестных или не полностью известных механических и/или вмещающих свойств резервуара. 14 з.п. ф-лы, 7 ил.,1 табл.

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для контроля упругих деформаций в очагах землетрясений. Сущность: на основе экспериментальных материалов, полученных от разнесенных на поверхности сейсмических станций, строят карту эпицентров землетрясений исследуемой территории. Определяют кинематические и динамические характеристики толчков по амплитудам и периодам сейсмических колебаний. По сейсмическому моменту землетрясения, площади разрыва и скорости объемных поперечных волн вычисляют смещение в очаге землетрясения и длину очага. Определяют упругую деформацию в очаге землетрясения как отношение смещения в очаге к длине очага. Выполняют статистическую обработку полученных результатов и получают формулы корреляционной связи между логарифмом упругих деформаций и энергетическим классом землетрясений исследуемой территории. Технический результат: определение упругих деформаций в очагах землетрясений. 4 ил.

Изобретение относится к области геологии и может быть использовано для моделирования многофазного потока текучей среды. Структура пор горных пород и других материалов может быть определена посредством микроскопии и подвержена цифровому моделированию для определения свойств потоков текучей среды, проходящих сквозь материал. Для экономии вычислительных ресурсов моделирование предпочтительно осуществляют на стандартном элементе объема (СЭО). В некоторых вариантах осуществления способа определение многофазного СЭО может быть выполнено путем выведения параметра, связанного с пористостью, из модели пор и матрицы материала; определения многофазного распределения внутри пор материала; разделения модели пор и матрицы на несколько моделей фаз и матрицы; и выведения параметра, связанного с пористостью, из каждой модели фаз и матрицы. Затем можно определить и проанализировать зависимость параметра от фазы и насыщения для выбора подходящего размера СЭО. Технический результат – повышение точности и достоверности получаемых данных. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к области геодинамического моделирования и может быть использовано для построения векторного пространственно-временного поля тектонических напряжений на неограниченной площади и выделения блоков-концентраторов тектонических напряжений. Сущность: с помощью модуля “Gravity” строят гравитационно-динамическую модель рельефа исследуемой территории в масштабе, достаточном для трассирования ложбин стока, представляющих долины водотоков первого порядка. Ранжируют порядок водотоков модулем “Гидросеть”. Задают экстент территории модулем “Изолиния”, на котором строят равномерную решетку с постоянным регулируемым шагом и началом координат в нижней левой точке экстента, затем для каждого узла решетки производят поиск изогипсопахит. Вычисляют векторное пространственно-временное поле модулем “Градиент” через наибольший градиент мощности разностного слоя между базисными поверхностями смежных порядков в каждом узле решетки. Вычисляют параметры дифференциации тектонических напряжений в пределах тектонического блока по значениям величин наибольших градиентов мощности разностного слоя в каждом узле решетки, попадающих в границы тектонического блока. Вычисляют с помощью модуля “Блок” результирующий вектор, являющийся наибольшим градиентом мощности разностного слоя в границах тектонического блока, где величина относительной скорости блока равна модулю градиента. При этом направление вектора блока является направлением движения блока. Выявляют блоки-концентраторы тектонических напряжений по центростремительному направлению градиентов мощности разностного слоя окружающих блоков, характеризующих их движение к блоку-концентратору. По факту конвергенции наибольшего градиента мощности разностного слоя соседних блоков фиксируют тип тектонического напряжения сжатия. По факту дивергенции наибольшего градиента мощности разностного слоя соседних блоков фиксируют тип тектонического напряжения растяжения. Технический результат: построение векторного пространственно-временного поля тектонических напряжений и выделения блоков-концентраторов тектонических напряжений на неограниченной территории. 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области геологии и может быть использовано для определения стандартного элемента по статистическим данным кластерного анализа. Иллюстративный способ включает получение двухмерных (2D) или трехмерных (3D) цифровых изображений образца породы. Способ также включает итерационный анализ измерений свойств, собранных для всех цифровых изображений, с использованием частей образца разного размера, чтобы определить сходимость распределения свойств в зависимости от размера части образца. Способ также включает выбор наименьшего размера части образца, соответствующего сходимости распределения свойств, в качестве стандартного элемента площади или объема для образца породы. Технический результат – повышение репрезентативности получаемых данных. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для краткосрочного прогнозирования землетрясений. Сущность: определяют прогнозную дату землетрясения. Определяют вероятностные места возникновения землетрясения как окрестности радиусом 770 км от пересечений сейсмомагнитных меридианов с литосферными разломами. Выявляют на космических снимках окрестность пересечения сейсмомагнитных меридианов с литосферными разломами, над которой присутствует облачная сейсмоиндуцированная структура. Определяют максимальный линейный размер облачной сейсмоиндуцированной структуры. Определяют магнитуду землетрясения. В окрестности пересечения сейсмомагнитных меридианов с литосферными разломами, над которой присутствует облачная сейсмоиндуцированная структура, в одном масштабе с космическими снимками строят карты среднесуточного распределения поправки атмосферного химического потенциала в течение не более 18 суток, отсчитываемых от 5 суток, предшествующих прогнозной дате землетрясения. Карты дополнительно покрывают регулярной сеткой, имеющей ячейки со сторонами 2×2 градуса. Выявляют ячейки, содержащие локальные максимумы поправки атмосферного химического потенциала. Суммируют число локальных максимумов в каждой ячейке сетки для каждой карты. Строят карты распределения сумм локальных максимумов. Строят область, охватывающую локальные максимумы на картах распределения сумм локальных максимумов. Полученную область отождествляют с наиболее вероятным местом возникновения землетрясения. Технический результат: повышение точности при определении места наступления прогнозируемого землетрясения. 41 ил.

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для обнаружения предвестников землетрясений. Сущность: измеритель содержит мостовую схему (1) на постоянном токе от источника (2), работающую в режиме разбалансировки. В одно из плеч мостовой схемы (1) включено сопротивление, являющееся потенциометром датчика (3) атмосферного давления, а в другое плечо мостовой схемы (1) – сопротивление датчика (4) концентрации содержания водорода в атмосфере. Измерительная диагональ моста подключена к последовательно соединенным операционному усилителю (5), пороговому элементу (6), аналого-цифровому преобразователю (7), буферному запоминающему устройству (8), ноутбуку (9), соединенному с программируемой схемой (10) выборки измерений. Программируемая схема (10) выборки измерений предназначена для синхронизации работы порогового элемента (6), аналого-цифрового преобразователя (7) и буферного запоминающего устройства (8). Пороговый элемент (6) управляется напряжением от датчика (11) электростатического поля атмосферы. Технический результат: повышение достоверности обнаружения предвестников землетрясений и точности прогноза магнитуды. 5 ил.

Изобретение относится к способам выявления очагов горения углепородных отвалов. Сущность: измеряют тепловые поля вдоль профилей над отвалами с помощью беспилотных летательных аппаратов с установленной на них контрольной аппаратурой для выявления очагов возгорания. При этом профили для пролета БЛА ориентируют вкрест простирания предварительно выявленной геодинамически опасной зоны под телом отвала. Технический результат: сокращение сроков мониторинга. 2 ил.

Наверх