CC BY
9
Щ А.И. Фомин // A.I. Fomin ncvostnii@yandex.ru
■ Д.А. Бесперстов //
D.A. Besperstov
д-р техн. наук, ведущий научный сотрудник отдела АО "НЦ ВостНИИ", Россия, 650002, г. Кемерово, ул. Институтская, 3 doctor of technical sciences, department leading scientific researcher, JSC «ScC VostNII», 3, Institutskaya Str., Kemerovo, 650002, Russia
gpnbesperstov@yandex.ru
аспирант ФГБОУ ВО «КемГУ», Россия, 650056,. г. Кемерово, б-р Строителей, д. 47,корпус 7
postgraduate of FGBOU VO "KGU", Stroiteley Ave., 47 - 7, Kemerovo, 650056, Russia
УДК 622;331.45;614.84
АНАЛИТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СПОСОБА ОЦЕНКИ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ РАБОТНИКОВ ПРЕДПРИЯТИЙ УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
COAL INDUSTRY ENTERPRISE EMPLOYEES'
FIRE SAFETY EVALUATION METHOD ANALYTICAL MODEL
В статье изложены подходы к моделированию способа оценки уровня пожарной безопасности работников, находящихся в зданиях, сооружениях административного и производственного назначения поверхностных комплексов предприятий по добыче и переработке угля. Предложена аналитическая модель предлагаемого способа оценки состояния пожарной безопасности работников на предприятиях угольной отрасли. Установлен коэффициент пожарной безопасности, построена аналитическая трехмерная модель коэффициента пожарной безопасности. Представлена аналитическая модель предлагаемой методики обеспечения работников средствами спасения с высоты при возникновении пожара в зданиях поверхностных комплексов предприятий угольной промышленности. Определено минимально необходимое количество средств спасения работников с высоты при пожаре в зданиях в зависимости от их характеристик на одного работника и построены трехмерные модели для канатно-спусковых устройств с автоматическим и ручным регулированием скорости спуска и навесных спасательных лестниц.
The article outlines approaches to the workers who are in the buildings and structures for administrative and production purposes of coal mining and processing enterprises' surface complexes fire safety level assessing method modeling. An analytical model of the proposed method for assessing the fire safety of workers at coal industry enterprises is suggested. The fire safety coefficient was established, and the fire safety coefficient analytical three-dimensional model was built. The analytical model of the proposed method for providing workers with height rescue equipment in case of fire at surface buildings' complexes of coal industry enterprises is presented. The minimum amount of workers rescue means from height in case of fire in buildings is determined, depending on their characteristics per employee, three-dimensional models for rope descending devices with automatic and manual control of descent speed and hang-on rescue ladders are built. Ключевые слова: УГОЛЬНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ, ОХРАНА ТРУДА, ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ, СРЕДСТВА СПАСЕНИЯ С ВЫСОТЫ, УРОВЕНЬ БЕЗОПАСНОСТИ, УПРАВЛЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫМИ РИСКАМИ
Key words: COAL INDUSTRY, LABOR PROTECTION, FIRE SAFETY, HEIGHT RESCUE EQUIPMENT, SECURITY LEVEL, PRODUCTION RISKS MANAGEMENT.
ведение
Для определения области применения и установления целесообразности использования предлагаемого
- построение математического описания данной схемы.
- построение схемы исследуемого объекта;
стоит из двух основных этапов:
способа оценки пожарной безопасности работников и методики социально-экономического выбора средств спасения персонала из зданий и сооружений угледобывающих и углеперераба-тывающих предприятий необходимо провести ряд исследований на основе аналитических моделей [1 - 4].
Принципиальные проблемы моделирования решаются на первом (неформальном) этапе, а второй является процедурой преобразования форм представления моделей, что позволяет разработать и использовать различные компьютерные программы автоматизации составления уравнений по схемам.
Аналитический способ моделирования со-
Таблица 1 - Значения коэффициента пожаробезопасности К в зависимости от времени выхода работников в безопасную зону и расчетного времени наступления опасных факторов пожара
Table 1 - K fire safety coefficient values depending on the workers entering safe area time and estimated time of fire hazards factors occurrence tk.i
10 -9,00 -4,00 -2,33 -"1,50 -1.00 -0,67 -0,43 -0,25 9 -B.OO -3.50 -2.00 -1.25 -0.30 -0.50 -0.29 -0.13
-9,00 -3,00 -7,00 -6,00 -5,00 -4,00 -3,00 -2,00 -1.00 o.oo 1
-4,00 -3,50 -3,00 -2,50 -2,00 -1,50 -1.00 -0.50 0.00 0,50 2
33 00 67 33 00 67 33
0,00 0,33 0,67
3
-1,50 -1,25 -1.00 -0,75 -0,50 -0,25 0,00 0.25 0.50 0,75 4
-1,00 -0,30 -0.60 -0,40 -0.20 0.00 0,20 0,40 0.60 0,00 5
Так как необходимо учитывать свойства объекта, а именно обеспечения персонала средствами спасения с высоты, следует построить экспериментальную модель реально существующего объекта (производственного или административного здания, сооружения шахты, разреза, обогатительной фабрики), который физически не может быть приведен к требованиям, установленным нормативно-правовыми актами Российской Федерации. Исходя из наихудших условий, в данных зданиях опасные производственные факторы пожара наступают значительно быстрее, чем может быть проведена эвакуация персонала из горящего здания. Вместе с этим необходимо определить временные затраты на расчет обеспечения безопасности работников в случае возникновения опасных производственных факторов и социально-экономическую эффективность выбранных средств спасения.
Аналитическая модель предлагаемого способа оценки пожарной безопасности работников на предприятиях угольной промышленности
На основе вышеприведенных принципов моделирования построим аналитическую модель предлагаемого способа оценки пожарной безопасности объекта (производственного или административного здания, сооружения шахты,
Рисунок 1 - Диаграмма аналитической трехмерной модели коэффициента пожаробезопасности К Figure 1 - Fire safety coefficient K analytical three-dimensional model diagram
-0,67 -0,50 -0,33 -0.17 0,00 0,17 0,33 0,50 0.67 0,83 6
-0,43 -0,29 -0.14 0.00 0,14 0,29 0,43 0,57 0,71 0,86 7
-0.11
0,00 0,13 0,25 0,38 0,50 0,63 0,75 0,88
0,00 0,11 0,22 0,33 0,4+ 0,56 0,67 0,78 0,89 9
0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 10
tpxtfl.
разреза, обогатительной фабрики).
Для построения данной модели рассмотрим равенство оценки качественного показателя эвакуации работников:
К = 1-
рофп
(1)
где ^ - время выхода работников в безопасную зону или места возможного применения средств спасения до наступления опасных факторов пожара, мин.; 1рофп - время, которое возможно предварительно рассчитать для типичных объектов, от начала пожара до наступления опасных факторов пожара, имеющих предельно допустимые для людей значения, мин.
Подставив временные значения во время выхода работников в безопасную зону и расчетное время наступления опасных факторов пожара, можно получить значения коэффициента пожаробезопасности, приведенные в таблице 1
. Используя значения таблицы 1, построим аналитическую трехмерную модель коэффициента пожаробезопасности К.
Рисунок 2 - Диаграмма аналитической трехмерной модели минимально необходимого количества канатно-спусковых устройств с автоматическим регулированием скорости спуска на одного работника
Figure 2 - Diagram of the analytical three-dimensional model ofthe least required number of rope descending devices with descent speed automatic control per one worker
Таблица 2 - Характеристики средств спасения Table 2 - Rescue equipment characteristics
Тип устрои- Канатно-спусковые устройства С автоматическим регулированием скорости спуска Канатно-спусковые устройства с ручным регулированием скорости спуска Лестницы навесные спасательные Прыжковые средства спасения (пневматические маты) Спасательные устройства на базе эластичного рукава Спасательные устройства на базе спирального рукава Трапы желоба
t , мин. подг' 1 1,5 1 0,5 0,3 0,3 0,3
t , мин. актив' 1,5 2,5 1 5,5 1,5 1,5 2
V , м/с спуск 1 2,5 0,3 Свободное падение* 2,0* 0,5* 3,0*
*2 чел. в мин. *10 чел. в мин. *5 чел. в мин. *5 чел. в мин.
Таблица 3 - Минимально необходимое количество канатно-спусковых устройств с автоматическим регулированием скорости спуска на одного работника
Table 3 - The least required number of rope descending devices with descent speed automatic control per one worker
рофп,ин. 10 9 8 7 0,07 0,14 0,19 0,24 0,29 0,32 0,36 0,39 0,42 0,44
0,08 0,15 0,21 0,26 0,30 0,34 0,38 0,41 0,44 0,47
0,09 0,16 0,22 0,28 0,32 0,36 0,40 0,43 0,46 0,49
0,10 0,17 0,24 0,30 0,34 0,39 0,42 0,46 0,49 0,51
6 5 0,11 0,19 0,26 0,32 0,37 0,41 0,45 0,48 0,51 0,54
0,12 0,21 0,29 0,35 0,40 0,44 0,48 0,52 0,55 0,57
4 3 0,13 0,24 0,32 0,38 0,43 0,48 0,52 0,55 0,58 0,61
0,15 0,27 0,35 0,42 0,48 0,52 0,56 0,59 0,62 0,65
2 1 0,18 0,31 0,40 0,47 0,53 0,57 0,61 0,64 0,67 0,69
0,22 0,36 0,46 0,53 0,59 0,63 0,67 0,70 0,72 0,74
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Н
Таблица 4 - Минимально необходимое количество канатно-спусковых устройств с ручным регулированием скорости спуска на одного работника
Table 4 - The least required number of rope descending devices with descent speed manual control per one worker t
"р офп 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
0,04 0,08 0,12 0,15 0,19 0,22 0,25 0,28 0,31 0,33
0,04 0,09 0,13 0,16 0,20 0,23 0,27 0,30 0,33 0,35
0,05 0,09 0,14 0,18 0,21 0,25 0,28 0,32 0,35 0,38
0,05 0,10 0,15 0,19 0,23 0,27 0,30 0,34 0,37 0,40
0,06 0,11 0,16 0,21 0,25 0,29 0,33 0,36 0,40 0,43
0,06 0,12 0,18 0,23 0,27 0,32 0,36 0,39 0,43 0,46
0,07 0,14 0,20 0,25 0,30 0,35 0,39 0,43 0,47 0,50
0,08 0,15 0,22 0,28 0,33 0,38 0,43 0,47 0,51 0,55
0,09 0,18 0,25 0,32 0,38 0,43 0,48 0,52 0,56 0,60
0 11 0 21 0 29 0 36 0 43 0 49 0 54 0 59 0 63 0 67
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Н
Таблица 5. - Минимально необходимое количество навесных спасательных лестниц на одного работника Table 5. - The least required number of hang-on rescue ladders per one worker
t „
10 0,22 0,36 0,45 0,53 0,58 0,63 0,66 0,69 0,71 0,74
9 0,23 0,38 0,48 0,55 0,60 0,65 0,68 0,71 0,73 0,75
8 0,25 0,40 0,50 0,57 0,63 0,67 0,70 0,73 0,75 0,77
7 0,27 0,43 0,53 0,60 0,65 0,69 0,72 0,75 0,77 0,79
6 0,29 0,45 0,56 0,63 0,68 0,71 0,74 0,77 0,79 0,81
5 0,32 0,49 0,59 0,66 0,70 0,74 0,77 0,79 0,81 0,83
4 0,36 0,53 0,63 0,69 0,74 0,77 0,80 0,82 0,83 0,85
3 0,40 0,57 0,67 0,73 0,77 0,80 0,82 0,84 0,86 0,87
2 0,45 0,63 0,71 0,77 0,81 0,83 0,85 0,87 0,88 0,89
1 0,53 0,69 0,77 0,82 0,85 0,87 0,89 0,90 0,91 0,92
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
32
Н
спуск, м
Из данной аналитической модели видно, что при значениях коэффициента пожаробезо-пасности К выше нуля безопасность работников считается обеспеченной [5, 6].
Аналитическая модель предлагаемой методики обеспечения работников средствами спасения с высоты при возникновении пожара
С учетом требований по моделированию построим аналитическую модель предлагаемой методики обеспечения работников предприятий угольной отрасли средствами спасения с высоты, при возникновении пожара. Для построения модели данной методики используем следующую формулу определения минимально необходимого количества средств спасения в зависимости от расчетных значений наступления опасных факторов с учетом коэффициента по-
жаробезппяг.нгюти К-
[1П0ДГ + (Нспта/Усяуск)]^
w • (1 ■- К)+tm + (H^/v«™)+1
(2)
где п - количество спасательных устройств одного типа, шт.;
N - расчетное количество работников, не имеющих возможности покинуть сооружение в штатном режиме, чел.;
1подг - время подготовки работников к спуску (прыжку) на спасательном устройстве после спуска (прыжка) предыдущего человека, мин.; 1актив - время подготовки спасательного устройства к действию, перевод его из режима ожидания в работоспособное состояние, мин.; Нспуск - высота спуска (равная количеству этажей, умноженная на высоту этажа), м; Успуск - скорость спуска, м/мин.; 1рофп - время, которое возможно предварительно рассчитать для типичных объектов от начала пожара до наступления опасных факторов пожара, имеющих предельно допустимые для персонала значения, мин.
В данное выражение будут подставлены значения характеристик соответствующих средств спасения, приведенных в таблице 2. Так как построение модели будет осуществляться для одного работника и с учетом минимально необходимого количества средств спасения, то значение N принимается равным 1 и значение коэффициента пожаробезопасности К принимается равным 0.
Подставив значения таблицы 2. в выражение 2, получим построение табличных и трехмерных моделей минимально необходимого количества канатно-спусковых устройств с автоматическим и ручным регулированием скорости
Рисунок 3 - Диаграмма аналитической трехмерной модели минимально необходимого количества канатно-спусковых устройств с ручным регулированием скорости спуска на одного работника
Figure 3 - Diagram of the analytical three-dimensional model of the least required number of rope descending devices with manual descent speed control per one worker
Рисунок 4 - Диаграмма аналитической трехмерной модели минимально необходимого количества навесных спасательных лестниц на одного работника
Figure 4 - Diagram of the analytical three-dimensional model of the least required number of hang-on rescue ladders per one worker
спуска, лестниц навесных спасательных на одного работника, приведенных в таблицах 3 - 5 и рисунках 2 - 4.
Вывод
Из данных аналитических моделей видно, что выбор минимально необходимого количества средств спасения работников при пожаре с высоты не имеет линейное значение, т. е. приблизительно подобрать средства спасения не представляется возможным, значения будут грубыми, что может привести к негативным последствиям (травмам, гибели работников). Данное подтверждает необходимость проведения соответствующих математических расчетов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гловацкая А.П. Методы и алгоритмы вычислительной математики: Учебное пособие для ВУЗов. М.: Радио и связь, 1999. 408 с.
2. Бронштейн И.Н. Справочник по высшей математике для инженеров и учащихся втузов. М.: Наука, 1986. 544 с.
3. Грановский В.А., Сирая Т.Н. Методы обработки экспериментальных данных при измерениях. Энергоатомиздат. Ленингр. отделение, 1990. 288 с.
4. Голик Е.С., Афанасьева О.В. Теория и методы статистического прогнозирования: Учебное пособие. СПб: Изд-во СЗТУ, 2007. 182 с.
5. ГОСТ Р 51901-2002. Управление надежностью. Анализ риска технологических систем. М.: Госстандарт России, 2002. 52 с.
6. ГОСТ 15467-79 (СТ СЭВ 3519-81). Управление качеством продукции. Основные понятия. Термины и определения. М.: Издательство стандартов, 1981. 31 с.
REFERENCES
1. Glovatskaia, A.P. (1999). Metody i algoritmy vychislitelnoi matematiki: uchebnoie posobie dlia VUZov [Methods and algorithms of computational mathematics: A manual for high schools]. Moscow:Radio i sviaz [in Russian].
2. Bronshtein, I.N. (1986). Spravochnik po vysshei matematike dlia inzhenerov i uchashchikhsia vtuzov [Handbook of higher mathematics for engineers and students of technical colleges].Moscow: Nauka [in Russian].
3. Granovskaia, V.A., & Siraia T.N. (1990). Metody obrabotki ehksperimentalnykh dannykh pri izmereniiakh [Methods for processing experimental data in measurements]. Leningrad:Energoatomizdat [in Russian].
4. Golik, Ye.S., & Afanasieva, O.V. (2007). Teoriia i metody statisticheskogo prognozirovaniia: Uchebnoie posobie [Theory and methods of statistical forecasting: Students' manual]. Sankt-Petersburg: SZTU [in Russian].
5. GOST R 51901-2002 (2002). Upravleniie nadezhnostiu. Analiz riska tekhnologicheskikh system [Reliability management. Risk analysis of technological systems].Moscow: Gosstandart Rossii [in Russian].
6. GOST 15467-79 (ST SEV 3519-81). (1981). Upravlenie kachestvom produktsii. Osnovnye poniatiia. Terminy i opredeleniia [Product quality management. The basic concepts. Terms and Definitions].Moscow: Izdatelstvo standartov [in Russian].
научно-технический журнал № 2-2019
ВЕСТНИК
