CC BY
52
УДК 622.86 С.В. Баловцев
АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ АЭРОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НА УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ
Одним из основных направлений реструктуризации угольной промышленности являлась последовательная ликвидация особо травмоопасных, убыточных и неперспективных шахт и разрезов (с 1994 года добычу угля прекратили 187 производственных единиц), а также увеличение производительности труда на действующих предприятиях. Несмотря на некоторые положительные результаты в ходе реализации государственной программы, противоаварийная устойчивость угольных предприятий находится на низком уровне, о чем свидетельствует ряд аварий и рост производственного травматизма. Следует отметить, что на протяжении последних нескольких лет спрос на угольное топливо возрастает, и объемы добычи постепенно увеличиваются, с 2003 года отмечен рост добычи угля как подземным (в 90-е годы добыча угля подземным способом имела четкую тенденцию к снижению), так и открытым способом (рис. 1).
250 £ 200 *
І
* 150
I
5 юо
Ч 50
о
1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
Годы
□ Подземная добыча ш Добыча открытым способом
Рис. 1. Динамика добычи угля в России
Крайне низкие объёмы капитальных вложений в развитие шахт приводят к вынужденному и зачастую небезопасному, изменению технологии ведения горных работ, изменению режимов эксплуатации производств и объектов повышенной опасности, что создает условия для возникновения аварийных ситуаций. Производственный травматизм в угольной промыш-ленности остается наиболее высоким по сравнению с любой другой отраслью промышленности.
Статистические показатели аварийности и травматизма являются основным объективным фактором, отражающим со-стояние промышленной безопасности. Сведения о травматизме включают в себя число смертельно травмированных работников в единичных и групповых несчастных случаях (рис. 2), ежегодное число аварий и ряд других показателей. Согласно докладам Федерального горного и промышленного надзора России «О состоянии промышленной безопасности опасных производственных объектов, рационального использования и охраны недр Российской Федерации», статистическим материалам ИГД им. А.А. Скочинского и Центрального штаба ВГСЧ аварийность и травматизм в угольной промышленности в подавляющем большинстве относится к подземному способу добычи угля.
Рис. 2. Динамика травматизма со смертельньш исходом в угольной промышленности России
э
о
1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
Гось'
общий травматизм • травматизм при подземной добыче
Рис. 3. Травматизм в угольной промышленности России в перерасчете на 1 млн. т добытого угля по годам
Исходя из расчета на 1 млн т добытого угля, травматизм со смертельным исходом в целом в угольной промышленности России составил: в 1994 г. - 1,07; 1995 г. - 1,03; 1996 г. - 0,74; 1997 г. -1,37; 1998 г. - 0,78; 1999 г. - 0,57; 2000 г. - 0,67; 2001 г. - 0,52; 2002 г. - 0,34; 2003 г. - 0,46; 2004 г. - 0,56; 2005 г. - 0,41 (рис. 3). Максимальный травматизм со смертельным исходом в перерасчете на 1 млн. т добытого угля отмечен в период наибольшего спада производства в 1997 г. (1,37), минимальный - в 2002 г. (0,34). Доля смертельно травматизма в шахтах составляет до 87 % от общего количества случаев, на открытых работах - менее 10 %, на поверхности шахт и обогатительных фабрик - около 3 %.
Основные причины аварийности и травматизма - пожары, взрывы метана и угольной пыли, обвалы и обрушения пород и угля, подземный транспорт, несоблюдение ТБ (в частности при ведении взрывных работ), нарушение технологии ведения горных работ, нарушение производственной дисциплины и конструктивные
недостатки машин и механизмов. Технические и организационные причины распределяются поровну.
1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
Годы
Рис. 4. Динамика взрывов на угольных шахтах России
К основным техническим причинам аварий относятся отступ-ление от требований проектной и технической документации. Недостаточная изученность технологических процессов, несоответствие проектных решений условиям производства и обеспечения безопасности.
К числу наиболее распространенных аварий, наносящих отрасли наибольший материальный ущерб и сопровождающих-ся максимальным риском для жизни и здоровья горнорабочих, относятся взрывы метана и угольной пыли и подземные пожары.
Анализ статистических данных показывает, что ежегодно происходит от 5 до 13 вспышек газа и пыли (принятых к учету), в том числе взрывов, количество погибших в результате взрыва метана составляет в среднем 34 человека в год (рис. 4, 5). За последние 12 лет в результате взрывов травмировано более 700 чел., в том числе с легким и тяжелым исходом.
Если все взрывы, произошедшие за 15 лет по России, принять за 100 %, то взрывы метана составят 70 %, взрывы метана с участием угольной пыли - 25 %, взрывы пыли - 5 %. Основной причиной
взрывов является нарушение техники безопасности при производстве взрывных работ.
Годы
обіцее число пострадавших —число погибших Рис. 5. Динамика травматизма в результате взрывов на угольных шахтах
Вентиляция шахт является основным технологическим фактором создания безопасных условий работы на угольных шахтах. Затраты на безопасность горного производства повы-шают себестоимость продукции и являются сдерживающими факторами увеличения производственной мощности.
Около 80 % обслуживаемых угольных шахт газовые, в том числе 52 % шахт с категорией по метану выше III. Наибольшее количество шахт с выделением метана обслуживается Новокузнецким и Кемеровским ОВГСО и составляет около 60 % от общего количества метанообильных шахт, а в целом в Кузбассе отрабатывается более 70 % всех метанообильных шахт. Основное количество негазовых угольных шахт обслуживается ОВГСО Ростовской области (около 74 % от общего количества негазовых шахт). Приведем диаграмму распределения шахт по категориям метана (рис. 6).
Анализ данных депрессионных съемок показал, что на большинстве угольных предприятий России (около 60 %) при-
свехкатегорные
19%
III категории 12%
опасные по выбросам
16%
I категории 16%
II категории 16%
негазовые
21%
Рис. 6. Диаграмма распределения шахт по категориям метана
меняется нагнетательный способ проветривания. Всасывающий и комбинированный способы проветривания составляют 31 и 9 % соответственно. При этом более 70 % этих шахт находится в Кузбассе и составляют около 74 % от всех шахт Кузбасса. Нагнетательный способ проветривания применяется на всех шахтах, расположенных на острове Сахалин и в Мосбассе.
Всасывающий способ проветривания применяется на всех шахтах Печорского бассейна и на 90 % шахтах Ростовской области. В этих регионах находится около 64 % шахт проветриваемых всасывающим способом.
Все шахты, проветриваемые комбинированным способом находятся в Кузбассе и 80 % из них обслуживаются Кемеровским
На 68 шахтах (47 %) применяется фланговая схема проветривания, на 34 шахтах (около 24 %) - центральная схема проветривания. На 42 шахтах (29 %) проветривание организовано по комбинированной схеме.
По результатам целевой проверки Центральным штабом ВГСЧ состояния проветривания шахт анализ данных показал, что на 30 % действующих вентиляторных установках отсутствовал резерв аэродинамических параметров рабочей точки, т.е. за счёт работы вентиляторных установок невозможно обеспечить подачу дополнительного количества воздуха в шахту. Данные вентиляторные установки (ВУ), как правило, работали на максимальных углах установки лопаток рабочих колёс и направляющих аппаратов. Наи-
ОВГСО.
большее количество таких ВУ (около 50 %) эксплуатировалось на шахтах обслуживаемых Новокузнецким и Кемеровским ОВГСО. В тоже время на шахтах Урала около 50 % ВУ также не имели резерва проветривания. Резервные агрегаты отсутствовали на 27 ВУ (около 11 %) не газовых шахтах, в том числе на 10 шахтах были резервные электродвигатели, а на 17 ВУ сланцевых шахтах отсутствовали резервные двигатели.
Самопишущие приборы контроля депрессии и производительности вентиляторной установки отсутствовали на 34 % ВУ.
Как отмечалось выше, вентиляционные системы шахт являются основным фактором обеспечения безопасной работы горнодобывающих предприятий. При этом происходит непрерывное физическое старение парка вентиляторов, 74 вентиляторных установки (31 % от общего парка ВУ) эксплуатируются более 25 лет, при сроках службы до списания 14 лет для вентиляторов с диаметром роторов до 3150 мм и 20 лет для вентиляторов большего диаметра.
Совместный анализ показателей работы газоуправления говорит о том, что на ряде шахт управление газовыделением организовано в основном за счёт общешахтной депрессии, и газоотсасывающие вентиляторные установки (ГОВУ) служили не для управления газовыделением на выемочных участках, а для повышения устойчивости (надежности) проветривания выемочных участков при резком увеличении аэродинамического сопротивления выработанного пространства, аварийном разрушении вентиляционных сооружений и повышении газовыделения из выработанного пространства, в результате изменений барометрического давления на поверхности.
Необходимо учитывать, что по мере отработки лав изме-няется аэродинамическое сопротивление выработанного про-странства, и число изоляционных перемычек возрастает. Эти изменения приводят к постоянному изменению показателей эффективности работы ГОВУ и при определённой длине вы-работанного пространства к усилению влияния общешахтной депрессии на процесс газоуправ-ления из выработанного про-странства лав, т.е. к снижению требуемой по газовому факто-ру эффективности ГОВУ.
Оценка аэрологической безопасности при пожаре на выемочных участках, на которых проветривание организовано с помощью ГОВУ, не производилась. Кузнецкое управление Госгортехнадзора России письмом № 05-958 от 23.07.2001 г. запретило проведение
практических работ по оценке аэрологической безопасности. Данное распоряжение не позволяет заблаговременно получить информацию о газообильности выемочного участка и эффективности работы газоотсасывающей системы. Отсутствие информации об абсолютной газообильности, в свою очередь, не позволяет во время пожара на выемочном участке выполнить в полном объёме требования Устава ВГСЧ, в части определения времени загазирования выемочного участка при возможной аварийной остановке ГОВУ, расчёта времени, необходимое отделениям ВГСЧ, чтобы выйти на безопасное расстояние, определения объёма возможного загазова-ния а, следовательно, разрушающей и поражающей энергии взрыва газовоздушной смеси и зоны её поражения.
Способы преодоления «метанового барьера» шахт не всегда эффективны, в 30-40 % случаев требуемая по газовому фактору эффективность ГОВУ (70 %) не обеспечивается. Нередки случаи, когда использование комбинированных схем с ГОВУ является неоправданным и с точки зрения борьбы с газом.
Приведенный выше анализ производственного травма-тизма и аварийности на угольных шахтах позволяет сделать вывод об актуальности проблемы обеспечения безопасных условий труда. Результаты выполненного анализа свидетельствуют, что система обеспечения аэрологической безопасности на угольных шахтах имеет низкую эффективность. Решение данной проблемы предполагает выполнение комплекса работ, связанных с анализом и оценкой риска возможных аварий, происходящих вследствие отклонения параметров шахтной атмосферы от их нормативных значений.
Значительной части аварий удалось бы избежать в случае выявления основных закономерностей между опасностями, приводящими к отказу шахтных вентиляционных систем, и своевременного выполнения мероприятий, направленных на снижение риска.
Основными факторами, обусловившими увеличение числа взрывов метана, являются отсутствие финансирования и отток квалифицированных кадров. Решения в области обеспечения аэрологической безопасности основываются на мнение экспертов и практиков, а не научной методологии. Следствием этого является несостоятельная и непоследовательная политика по управлению риском.
Методика оценки уровня аэрологической опасности требует уточнений и дополнительных исследований.
Исходя из вышеизложенного, необходим переход к новой стратегии управления риска путем анализа существующего научнометодического аппарата и формирования принципов управления аэрологическим риском с целью повышения аэрологической безопасности.
Следует отметить, что оценка риска базируется на основе изучения закономерностей проявления опасностей с учетом горногеологических, горнотехнических условий, технологии проведения выработок, технологии отработки угля, органи-зации работ и «человеческого» фактора; алгоритмическое обеспечение управления аэрологическим риском должно быть основано на построении деревьев отказов и имитационном моделировании аварийных ситуаций; повышение эффектив-ности работы шахтной вентиляционной системы может быть обеспечено за счет создания информационной базы принятия решений по снижению аэрологического риска.
Увеличение энергоемкости, усложнение технологий и режимов управления современными производствами требуют разработки механизма получения обоснованных оценок и критериев безопасности таких производств с учетом всей совокупности социально-экономических факторов, в том числе вероятности и последствий возможных аварий.
— Коротко об авторах -------------------------------------------
Баловцев С.В. - ассистент, аспирант кафедры «Аэрология и охрана труда», Московский государственный горный университет.
