Распознавание неисправностей подсистемы автоматизированного контроля метана в угольных шахтах

Рассмотрена проблема обеспечения безопасности эксплуатации опасных по метану угольных шахт. Рассмотрена и оценена роль подсистем автоматизированного контроля метана и автоматической газовой защиты для безопасности шахт. Оценена эффективность их работы, исходя из текущего состояния датчиков метана и каналов связи. Показано, насколько важно распознавать неисправные состояния контрольного оборудования. Особенно в условиях непредсказуемости проявления тех или иных опасных газодинамических явлений. Для решения данной задачи используются методы допускового контроля и проверки статистических гипотез. Исходя из результатов выполненного библиографического обзора классических подходов к допусковому контролю, сделан вывод, что использование методов проверки статистических гипотез весьма затруднительно ввиду большой размерности информации, сложности выбора разделяющей поверхности и оценки достоверности принятия решения. В качестве примеров были подробно разобраны метод информационной идентификации, а также формула Байеса. Сформулированы достоинства и недостатки методов. На основании проведённых исследований сделана попытка формализации достоверности обработки информации подсистемы автоматизированного контроля метана. Исходили из того, что достоверность информации имеет вероятностно-статистическую трактовку и измеряется вероятностью принадлежности параметра допускам, исходя из предельно допускаемой погрешности искажений истинной информации. Оценка достоверности цифровой информации была определена на основании зависимости между погрешностью и вероятностью непревышения ее допустимого значения.

Куприянов В. В., Иванников А. Л., Солодов С. В., Гудилина Р. М. Распознавание неисправностей подсистемы автоматизированного контроля метана в угольных шахтах // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2025. – № 12. – С. 159–168. DOI: 10.25018/0236_1493_2025_12_0_159.

Куприянов Вячеслав Васильевич¹ — д-р техн. наук, профессор, e-mail: kupriyanov.vv@misis.ru,
Иванников Александр Любимович¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: ivannickov@bk.ru, ORCID ID: 0000-0003-4680-4584,
Солодов Сергей Владимирович¹ — канд. техн. наук, директор Института компьютерных наук, e-mail: solodov.sv@misis.ru, ORCID ID: 0000-0002-8917-2524,
Гудилина Рената Маратовна¹ — ассистент кафедры, e-mail: renata.10@bk.ru,
¹ НИТУ МИСИС.

Иванников А.Л., e-mail: ivannickov@bk.ru.

1. Krasyukova E., Aynbinder I., Ivannikov A. A rational approach to the management of underground mining in complex hydrogeological and geomechanical conditions based on a risk assessment // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021, vol. 684, no. 1, article 012006. DOI: 10.1088/1755-1315/684/1/012006.

2. Босиков И. И., Клюев Р. В., Хетагуров В. Н. Анализ и комплексная оценка газодинамических процессов на угольных шахтах с помощью методов теории вероятности и математической статистики // Устойчивое развитие горных территорий. — 2022. — Т. 14. — № 3. — С. 461—467. DOI: 10.21177/1998-4502-2022-14-3-461-467.

3. Трофимов В. А., Шляпин А. В., Филиппов Ю. А., Белоусов Ф. С. Прогноз динамики выделения метана в протяженную скважину // Безопасность труда в промышленности. — 2025. — № 6. — С. 42—48. DOI: 10.24000/0409-2961-2025-6-42-48.

4. Bondarev A. E., Kuvshinnikov A. E. Comparative evaluation of the accuracy of numerical methods on reference solutions // Scientific Visualization. 2023, vol. 15, no. 3, pp. 58—71. DOI: 10.26583/ sv.15.3.07.

5. Шадрин А. В., Плаксин М. С., Фомин А. И., Трубицын А. А., Трубицына Н. В. Исследование влияния газовыделения в выработку на показатель выбросоопасности угольного пласта // Безопасность труда в промышленности. — 2025. — № 6. — С. 91—96. DOI: 10.24000/04092961-2025-6-91-96.

6. Клюев Р. В. Циркулярное управление шахтным метаном при энергоснабжении буровых установок // Уголь. — 2025. — Т. 2. — С. 106—109. DOI: 10.18796/0041-5790-2025-2-106-109.

7. Tsvetkov P., Samuseva P. Heterogeneity of the impact of energy production and consumption on national greenhouse gas emissions // Journal of Cleaner Production. 2024, vol. 434, article 139638. DOI: 10.1016/j.jclepro.2023.139638.

8. Kim M. L., Pevzner L. D., Temkin I. O. Development of automatic system for Unmanned Aerial Vehicle (UAV) motion control for mine conditions // Mining Science and Technology (Russia). 2021, vol. 6, no. 3, pp. 203—210. DOI: 10.17073/2500-0632-2021-3-203-210.

9. Lorenzo-Bayona J. L., León D., Amez I., Castells B., Medic L. Experimental comparison of functionality between the main types of methane measurement sensors in mines // Energies. 2023, vol. 16, article 2207. DOI: 10.3390/en16052207.

10. Qiang L., Rongzben Z., Zeben Y. Research of fault recognition method of rolling bearings based on envelope entropy and SVM // Noise Vib. Control. 2022, vol. 42, no. 3, pp. 92—97.

11. Modern American Coal Mining: Methods and Applications. Ed. by C.J. Bise. Englewood, Colorado: SME, 2013, 576 p.

12. Batugin A., Kobylkin A., Kolikov K., Ivannikov A., Musina V., Khotchenkov E., Zunduijamts B., Ertuganova E., Krasnoshtanov D. Study of the migrating mine gas piston effect during reactivation of tectonic faults // Applied Sciences. 2023, vol. 13, article 12041. DOI: 10.3390/app132112041.

13. Данилевич С. Б., Арсютин К. П. Обеспечение достоверности результатов допускового измерительного контроля // Компетентность. — 2024. — № 1. — С. 18—24.

14. Данилевич С. Б., Третьяк В. В. Оценка достоверности контроля приборов, поверяемых в нескольких точках диапазона // Научный вестник НГТУ. — 2020. — № 1(78). — С. 157—164. DOI: 10.17212/1814-1196-2020-1-157-164.

15. Зубков Б. В., Лебедев А. М., Мехоношин В. С. Построение критерия качества на основе функций опасности отказов бортового оборудования // Научный вестник МГТУ ГА. — 2008. — № 135. — С. 34—38.

16. Деревянкин В. П. Обнаружение нештатных ситуаций и предотвращение критических режимов полета самолета // Известия вузов. Авиационная техника. — 2004. — № 2. — С. 54—57.

17. Андронов М. В., Хайдаров Р. А. Оценка достоверности контрольных параметров в системе контроля воздушных судов // Научный вестник МГТУ ГА. — 2009. — № 149. — С. 12—18.

18. Александровская Л. Н., Круглов В. И., Кузнецов А. Г. Теоретические основы испытаний и экспериментальная обработка сложных технических систем. — М.: Логос, 2003. — 664 с.

19. Евланов Л. Г. Контроль динамических систем. — М.: Наука, 1982. — 432 с.

20. Лемешко Б. Ю., Веретельникова И. В. Критерии проверки гипотез о случайности и отсутствии тренда. Руководство по применению. — М.: НИЦ ИНФРА-М., 2021. — 221 с.

21. Лебедев А. М. Исследование достоверности допускового контроля // Научный вестник МГТУ ГА. — 2009. — № 149. — С. 40—48.

22. Александровская Л. Н., Розенталь О. М. Статистический допусковый контроль в нормативной модели управления // Контроль качества продукции. — 2008. — № 6. — С. 32—37.

23. Статистические методы оценивания и проверки гипотез: Межвузовский сборник научных трудов. Сост. Чичагов В. В. Вып. 25. — Пермь: ПГУ, 2013 — 192 с.

24. Саушев А. В. Метод синтеза многопараметрических динамических систем на основе информации о границе области работоспособности / Труды Международного симпозиума «Надежность и качество». — Пенза, 2014. — С. 21—27.

25. Куприянов В. В., Бондаренко И. С. Информационные методы идентификации трудноуправляемых факторов, влияющих на аварийное загазирование горных выработок шахт // Безопасность труда в промышленности. — 2024. — № 3. — С. 65—72. DOI: 10.24000/0409-29612024-3-65-72.