CC BY
98
A.M. Рыков
канд. техн. наук, научный консультант АО «НЦ ВостНИИ»
Ли Хи Ун
д-р техн. наук, профессор, зам. генерального директора по научной работе-ученый секретарь АО «НЦ ВостНИИ»
Ю.М. Филатов
канд. техн. наук, генеральный директор АО «НЦ ВостНИИ»
УДК 622+331.45
РИСК-ОРИЕНТИРОВАННЫЙ ПОДХОД В ОБЕСПЕЧЕНИИ БЕЗОПАСНОСТИ УГОЛЬНЫХ ШАХТ
В работе предложен способ комплексного обеспечения безопасности на угольных шахтах на основе оценки риска возникновения аварии в конкретных горно-геологических и горно-технических условиях в течение всего жизненного цикла угольной шахты.
Ключевые слова: РИСК-ОРИЕНТИРОВАННЫЙ ПОДХОД, ОЦЕНКА РИСКА ВОЗНИКНОВЕНИЯ АВАРИИ, КАРТА ОПАСНОСТЕЙ, ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ
На состоявшемся 28 июля 2011 заседании Президиума Правительства РФ года была одобрена «Концепция совершенствования государственной политики в области обеспечения промышленной безопасности с учетом необходимости стимулирования инновационной деятельности предприятий на период до 2020 года» (утверждена решением Коллегии Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору 26 сентября 2011 года). Руководящим принципом концепции обозначен риск - ориентированный подход к обеспечению безопасной эксплуатации опасных производственных объектов.
За прошедшее время риск -ориентированный подход в обосновании безопасности опасных производственных объектов получил широкое распространение в различных отраслях промышленности. Пришедшие из финансово-экономической сферы деятельности понятия риск, управление рисками в целях обеспечения безопасности на производстве уже показали свою эффективность в частности в электроэнергетике, нефтехимической, атомной промышленности. В различных отраслях промышленности различные подходы к оценке и управления рисками. Так, при обосновании безопасности в электроэнергетики особое внимание уделяется оценке износа генерирующего, трансформирующего и передающего оборудования. По уровню износа и оценке «значимости» отказа
того или иного узла в общей цепочки отказов, приводящих к аварии, производится ранжирование предприятий по уровню опасности. Оценку «значимости» получают с помощью статистической обработки случаев отказов на предприятиях отрасли. Управление рисками в этом случае в основном сводится к своевременной замене изношенного оборудования. Аналогичные подходы к обеспечению безопасности применяются в нефтехимической промышленности. В обоснование риска дополнительно к оценке износа оборудования с помощью различных математических моделей включают оценку влияния аварии на окружающую среду и человека, например, модель распространения в атмосфере продуктов сгорания топлива. Обеспечение безопасности на таких объектах в обязательном порядке предусматривает мероприятия по локализации аварии и ликвидации ее последствий. Для оценки риска на предприятиях атомной энергетики [1] применяется сочетание вероятностных и детерминистских методов. В качестве критериев оценки риска выбирается возможность повреждения активной зоны, сверхнормативного радиоактивного выброса, влияние отклонений параметров технологического процесса на систему безопасности и т.д. Результатом такого исследования является создание адекватной глубокоэ-шелонированной защиты.
Предприятия угольной отрасли традиционно относятся к особо опасным производствам. Согласно
Федеральному закону от 21.07.1997 п 116-ФЗ [2] в классификации опасных производственных объектов предприятия угольной отрасли (шахты) относятся к I классу опасности. Аварии на шахтах нередко приводят к гибели людей, утрате основных фондов и запасов угля, остановке предприятия и огромным финансовым потерям.
Традиционный подход к обеспечению безопасности, основанный на разработке нормативных документов в сфере промбезопасности, строгое соблюдение правил безопасности в целом позволяют организовать работу на угольной шахте на достаточно безопасном уровне, однако крупные аварии на шахтах России последних лет, связанные с массовой гибелью людей, заставляют искать новые подходы.
Угольная промышленность в отличие от других отраслей уникальна тем, что источником опасности наряду с нештатными, неплановыми аварийными событиями при эксплуатации оборудования производственного объекта является природная среда. Человек, вторгаясь в природную среду с помощью технологии и оборудования, нарушая целостность природного массива, нарушает и его природное равновесие. Как и любая система, природа стремится вернуться в состояние равновесия. Когда совокупность воздействий технологических процессов на массив превышает запас прочности системы, происходит скачкообразный переход к новому равновесному состоянию. Такой скачок носит порой катастрофический характер (динамические, газодинамические явления, самовозгорание угля и т.д.). Взаимодействие технологического процесса и горного массива непрерывно создает реальные опасности: выделение из горного массива взрывоопасного газа, пылеобразование, пожароопасность угольных пластов, проявление горного давления и т. д. Ведение горных работ создает особо опасную среду, в которой работает человек. Поэтому задача прогнозирования реакции массива на воздействие технологии является основополагающей для обеспечения безопасности работ в угольной шахте. В силу того, что природные свойства массива неоднородны во времени и в пространстве, даже в пределах одного шахтопласта, этот прогноз должен осуществляться непрерывно, в течение всего жизненного цикла угольного предприятия.
Одним из наиболее действенных, на наш взгляд, способов решения этой задачи является риск-ориентированный подход к созданию комплексной системы обеспечения безопасности в угольной шахте. Он основан на количественной и качественной оценке риска производственной
аварии. При этом сам риск понимается как мера опасности, характеризующая возможность возникновения аварии на опасном производственном объекте и тяжесть ее последствий [3]. Цель анализа рисков сложной социо-техническо-при-родной системы - выбор предпочтительного способа обеспечения безопасности, из ряда альтернатив, зависящих от существующей (разрабатываемой) технологии добычи и природных свойств массива.
Исходя из специфики угольной отрасли в области обеспечения безопасности правила безопасности, нормативные документы основаны на оценке возможности возникновения аварии. В силу того, что ПБ обязательны к исполнению на любом угольном предприятии, для обеспечения безопасности в любых условиях при разработке этих правил был принят самый консервативный подход (наихудшие условия). Вместе с тем, анализ опасностей, количественная оценка риска необходим для поиска «узких мест» в обеспечении промышленной безопасности в конкретных горно-геологических и горно-технических условиях подземной добычи, которые упускаются действующими требованиями ПБ с одной стороны, с другой этот анализ позволит создать достаточный уровень безопасности при необходимых отступлениях от требований ПБ. Понимание наличия и разнообразия угроз, цепочки событий, приводящих к реализации этих угроз, возможность выделения наиболее значимых событий и природных факторов, способствующих реализации аварийной обстановки в наибольшей степени, превентивная оценка тяжести последствий, разработка на основе этих знаний технологических, технических и организационных решений в итоге позволят создать качественную новую систему безопасности.
Построение комплексной системы безопасности на основе риск-ориентированного подхода состоит из нескольких этапов.
1. Построение карты опасностей
Построение карты опасных событий должно соответствовать закладываемым проектным решениям путем выявления всего комплекса наиболее опасных событий, которые могут привести к аварии, а также определения уровня аварии. По степени опасности последствий аварии на шахте можно разделить на три основные группы:
- катастрофа (гибель большого количества людей, разрушение всего предприятия вследствие детонации угольной пыли);
- крупная авария (вывод из строя крыла шахты, возможны групповые несчастные случаи
со смертельным исходом). К крупным авариям относятся вспышка метана, экзогенные и эндогенные пожары;
- авария (выход из строя отдельных выработок, возможны групповые несчастные случаи со смертельным исходом). К этой группе можно отнести горные удары, обрушения, затопления и т.д.
Для построения карты опасностей необходимо подвергнуть анализу весь технологический процесс: подготовку месторождения; выемку; проветривание; вспомогательные работы, обеспечивающие жизнедеятельность угольной шахты; возможные действия персонала с целью определения вида потенциальных опасностей, их источников, последовательность негативных событий (дерева событий), приводящих к возникновению угрозы. Далее, с помощью моделей, обработки статистической информации, экспертных оценок определяется возможная реакция природного массива как на сами события, так и на их сочетание. Результатом такого исследования станет определение возможности возникновения аварий как в отдельности, так и в сочетании (например, взрыв метано-воздушной смеси, инициируемый эндогенным пожаром) совокупности ключевых событий, факторов, формирующих риск, уязвимых мест; наиболее вероятных последствий и т.д.
2. Разработка системы проектных решений, организационных и профилактических мероприятий
По составленной карте опасностей для снижения аварийной опасности на этапе проектирования разрабатывается система проектных решений, организационных и профилактических мероприятий, с опорой на ПБ и результаты самой консервативной (наиболее опасной) оценки риска, поскольку предвидеть реальное состояние природного массива в течение всего периода эксплуатации предприятия на этапе проектирования не представляется возможным. Состав и объем таких мероприятий тесно связан с понятием допустимого риска, который характеризуется общественно-допустимым уровнем опасности аварий для сложившихся и будущих социально-экономических условий, а также современного технического и технологического состояния угольной отрасли. Для безусловного непревышения допустимых уровней риска аварий требуется неукоснительное соблюдение всех
действующих требований промышленной безопасности. При возможных отступлениях от требований ПБ необходимо установить обоснованные уровни допустимого риска аварии на шахте, которые непосредственно характеризуют возникновение угрозы аварий при данном отступлении, и достаточного объема профилактических мер, снижающих этот риск [4]. Кроме того, на данном этапе необходимо разработать систему организационных, административных мероприятий, программ обучения, направленных на повышение ответственности за действия всего производственного персонала в условиях выявленных рисков [5]. Выполнение всех выше перечисленных мероприятий на этапе проектирования закладывает необходимый уровень безопасности. На этапе строительства устанавливается контроль за соответствием проектным решениям. В период эксплуатации угольного предприятия организовывается непрерывный автоматизированный геомониторинг за состоянием рудничной атмосферы, горных выработок, технологического оборудования, целиков и выработанного пространства для построения системы оперативного реагирования в случае возникновения угрозы. На основе данных, полученных с помощью геомониторинга разрабатываются системы контроля и управления технологическими процессами и контроля за состоянием оборудования. Такая система должна быть полностью автоматизирована и скорость ее реакции должна быть выше, чем скорость развития аварии. На стадии завершения работ, ликвидации предприятия на основе анализа газодинамических проявлений в условиях остановки проветривания разрабатывается система мер для предотвращения аварий, выбросов парниковых газов в атмосферу и т.п.
Таким образом, применение количественной и качественной оценки риска вместе с положениями ПБ на этапе проектирования угольной шахты или ее части необходимо для разработки эффективных технологических решений не только с точки зрения производства, но и для создания наиболее безопасных условий эксплуатации угольного месторождения. Постоянный мониторинг окружающей среды, анализ риска в условиях меняющейся горно-геологической обстановки позволит построить оперативную систему реагирования на возникновение новых угроз безопасности.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Комаров, Ю. А. Обобщенный риск-ориентированный подход для повышения безопасности и эффективности эксплуатации атомных электростанций [Электронный ресурс]. - Режим доступа:
http://7universum.com/en/tech/archive/item/1260.
2. Федеральный закон от 21.07.1997 п 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.consultant.ru/document/ cons_doc_law_15234.
3. РД 03-418-01 Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200012878.
4. Гражданкин, А.И. Подходы установления допустимого риска аварии с использованием показателя опасности аварии на опасных производственных объектах нефтегазового комплекса [Электронный ресурс].- Режим доступа: http://riskprom.ru/.
5. Павлов, А.Ф. Анализ и управление риском аварий, травм и заболеваний на предприятиях по добыче и переработке угля / А.Ф. Павлов [и др.] - Кемерово, 2011. - 81с.
RISK-DIRECTED APPROACH IN COAL
MINES SAFETY PROVISION Рыков Александр Михайлович
Rykov A. M., Li Hi Un, Filatov Y. M. e-mail: a.rikov@nc-vostnii.ru
In the work a complex method of coal mine
safety provision based on risk evaluation of an Ли Хи Ун
accident possibility at specific mining and mine- e-mail: leeanatoly@mail.ru
technical conditions during the whole mine life
period. Филатов Юрий Михайлович
Key words: RISK-DIRECTED APPROACH, e-mail: y.filatov@nc-vostnii.ru
ACCIDENT POSSIBILITY RISK EVALUATION,
HAZARDS MAP, SAFETY RULES
76
