Лабораторная методика волоконно-оптического контроля измерительной линии для прогноза удароопасности

Удароопасность при ведении подземных работ на больших глубинах остается одной из наиболее сложных проблем для оперативного прогноза динамических явлений: микросейсмический мониторинг фиксирует преимущественно динамическую стадию разрушения, тогда как подготовка опасного состояния может сопровождаться длительным накоплением квазистатических деформаций. Предложена и лабораторно апробирована методика волоконно-оптического контроля состояния измерительной линии как элемента деформационного мониторинга, как комплементарного источника к микросейсмике. Измерительная линия (одномодовое волокно стандарта G.652, 60 м) содержит локальный чувствительный участок, сформированный за счет контролируемого макроизгиба, на котором фиксируется воспроизводимое рефлектометрическое событие (локальное увеличение потерь). Контроль выполнялся методом оптической рефлектометрии во временной области на длинах волн 1310 и 1550 нм. Для задания и контроля входного динамического воздействия применен трехосевой датчик, по данным которого нормировались уровни и воспроизводимость ударных серий. По результатам построена калибровочная шкала состояний чувствительного участка, оценена повторяемость показателей дополнительных потерь при повторной укладке, а также показано, что влияние ударных серий на состояние линии проявляется в режиме усиленного изгиба и практически отсутствует при умеренном изгибе. Научная новизна работы заключается в предложении воспроизводимой лабораторной методики контроля состояния измерительной линии и набора диагностических признаков (координата события, дополнительные потери на двух длинах волн, их разность и изменения до/после воздействий), пригодных для последующего переноса в подземные условия и интеграции с микросейсмическими данными.

Конурин А. И., Орлов Д. В. Лабораторная методика волоконно-оптического контроля измерительной линии для прогноза удароопасности // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2026. – № 10. – С. 141–155. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_10_0_141.

Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда № 25-27-00034.

Конурин Антон Игоревич¹ — канд. техн. наук, старший научный сотрудник, e-mail: konurin@misd.ru, ORCID ID: 0000-0003-3373-2382,
Орлов Дмитрий Витальевич¹ — аспирант, инженер, e-mail: dmiorl@gmail.com,
¹ Институт горного дела имени Н.А. Чинакала Сибирского отделения РАН.

Конурин А.И., e-mail: konurin@misd.ru. 

1. He X.-Q., Zhou C., Song D.-Z., Li Z.-L., Cao A.-Y., He S.-Q., Khan M. Mechanism and monitoring and early warning technology for rockburst in coal mines // International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials. 2021, vol. 28, pp. 1097—1111. DOI: 10.1007/s12613-021-2267-5.

2. Du K., Bi R., Khandelwal M., Li G., Zhou J. Occurrence mechanism and prevention technology of rockburst, coal bump and mine earthquake in deep mining // Geomechanics and Geophysics for Geo-Energy and Geo-Resources. 2024, vol. 10, article 98. DOI: 10.1007/s40948-024-00768-8.

3. Сидоров Д. В., Потапчук М. И., Сидляр А. В., Курсакин Г. А. Оценка удароопасности при освоении глубоких горизонтов Николаевского месторождения // Записки Горного института. — 2019. — Т. 238. — С. 392—398. DOI: 10.31897/PMI.2019.4.392.

4. Ломов М. А., Сидляр А. В. Оценка факторов удароопасности Николаевского месторождения с помощью системы 3D-моделирования результатов сейсмоакустического мониторинга // Проблемы недропользования. — 2021. — № 1 (28). — С. 64—72. DOI: 10.25635/2313-1586.2021.01.064.

5. Еременко А. А., Мулев С. Н., Штирц В. А. Мониторинг геодинамических явлений микросейсмическим методом при освоении удароопасных месторождений // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2022. — № 1. — С. 12—22. DOI: 10.15372/FTPRPI20220102.

6. Журавлева О. Г., Жукова С. А. Исследование пространственно-временных закономерностей развития сейсмической активности в подработанном массиве горных пород на Расвумчоррском руднике // Горная промышленность. — 2024. — № 3. — С. 105—111. DOI: 10.30686/1609-9192-2024-3-105-111.

7. Mu H., Song D., He X., Li Z., Su D., Xue Y. Regional local integrated rockburst monitoring and early warning for multi-seam mining // Journal of Geophysics and Engineering. 2021, vol. 18, no. 5, pp. 725—739. DOI: 10.1093/jge/gxab048.

8. Tang S., Wang J., Tang L., Ding S. Automatic early warning of rockbursts from microseismic events by learning the feature-augmented point cloud representation // Tunnelling and Underground Space Technology. 2024, vol. 147, article 105692. DOI: 10.1016/j.tust.2024.105692.

9. Разумов Е. Е., Простов С. М., Шабанов Е. А. Региональный, локальный и текущий прогноз удароопасности участков угольного пласта по данным сейсмического мониторинга // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. — 2024. — Т. 335. — № 8. — С. 174—186. DOI: 10.18799/24131830/2024/8/4420.

10. Разумов Е. Е., Рукавишников Г. Д., Мулев С. Н., Простов С. М. Основные принципы построения систем сейсмического мониторинга при отработке удароопасных угольных пластов // Горный журнал. — 2021. — № 1. — С. 8—12. DOI: 10.17580/gzh.2021.01.02.

11. Долгих А. С., Сенюк В. В., Коновалов О. Л. Создание системы геомеханического обеспечения подземных горных работ при разработке Старобинского месторождения // Горный журнал. — 2018. — № 8. — С. 42—47. DOI: 10.17580/gzh.2018.08.01.

12. Данилев С. М., Секерина Д. Д., Данилева Н. А. Локализация участков развития геомеханических процессов в подземных выработках на основе трансформационно-классификационного анализа данных сейсморазведки // Записки Горного института. — 2024. — Т. 266. — С. 260—271.

13. Nosov V. V., Borovkov A. I., Artyushchenko A. P. Predicting rock bursts in rock mass blocks using acoustic emission // Resources. 2022, vol. 11, no. 10, article 87. DOI: 10.3390/resources11100087.

14. Zhang X., Zhu H., Jiang X., Broere W. Distributed fiber optic sensors for tunnel monitoring: a state-of-the-art review // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2024, vol. 16, no. 9, pp. 3841—3863. DOI: 10.1016/j.jrmge.2024.01.008.

15. Monsberger C. M., Bauer P., Buchmayer F., Lienhart W. Large-scale distributed fiber optic sensing network for short and long-term integrity monitoring of tunnel linings // Journal of Civil Structural Health Monitoring. 2022, vol. 12, pp. 1317—1327. DOI: 10.1007/s13349-022-00560-w.

16. Xie J., Qu Q., Zhu W., Wang X., Xu J., Ning S., Hou T., Luo X. Distributed strain monitoring of overburden delamination propagation at a deep longwall mine // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2023, vol. 171, article 105589. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2023.105589.

17. Salazar Vásquez A., Rabaiotti C., Germanovich L. N., Puzrin A. M. Distributed fiber optics measurements of rock deformation and failure in triaxial tests // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2022, vol. 127, e2022JB023997. DOI: 10.1029/2022JB023997.

18. Мехтиев А. Д., Юрченко А. В., Калытка В. А., Нешина Е. Г., Алкина А. Д., Мади П. Ш. Волоконно-оптический длиннобазный деформометр для мониторинга деформаций бортов карьеров // Письма в журнал технической физики. — 2022. — Т. 48. — № 15. DOI: 10.21883/PJTF.2022.15.53129.19200.

19. Liu H., Zhao T., Zhang M. OTDR development based on single-mode fiber fault detection // Sensors. 2025, vol. 25, article 4284. DOI: 10.3390/s25144284.

20. Di Y., Wang E., Li Z., Liu X., Huang T., Yao J. Comprehensive early warning method of microseismic, acoustic emission, and electromagnetic radiation signals of rock burst based on deep learning // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2023, vol. 170, article 105519. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2023.105519.

21. Huang S., Meng X., Zhao G., Cheng X., Wang X., Xia K. Distributed fiber optic sensing for monitoring mining-induced overburden deformation // Coatings. 2025, vol. 15, article 1317. DOI: 10.3390/coatings15111317.

22. Mohd Arif N. A. A., Ehsan A. A. Sensitivity optimization of U-shaped fiber optics based on the Taguchi method // OSA Continuum. 2021, vol. 4, no. 7, pp. 2024—2035. DOI: 10.1364/OSAC.430129.