CC BY
37
----------------------------------- © С.Е. Германова, Л.Н. Кашпар,
2009
УДК 33+331.45+622.235.38
С.Е. Германова, Л.Н. Кашпар
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ МОЩНОСТИ ПРЕДПРИЯТИЯ С БОЛЬШИМ РИСКОМ ПРИРОДНЫХ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ
Рассмотрен вопрос финансовых затрат при внезапных выбросах метана и возможное снижение образования завала на штреках при чрезвычайной ситуации на угольных шахтах.
Ключевые слова: выделения метана, оповещение работающих в шахте, крепежные рамы.
Т} ост объемной скорости выделений метана является ос--яГ новной причиной возникновения опасных ситуаций, которые часто приводят к групповому летальному исходу. Впервые крупные взрывы газа были зарегистрированы на шахтах Англии и Бельгии в 30-40 годах XIX века. На шахтах России с 1990 года погибало при взрывах метана от 20 до 50 шахтеров ежегодно, а в 1997
- 1998 годах - свыше 150 человек. В XX веке от взрывов метановоздушных смесей и внезапных выбросов угля и газа в шахтах мира погибли около 100 000 шахтеров [1].
Внезапные выбросы угля и газа являются природными чрезвычайными ситуациями. Чрезвычайность заключается в том, что внезапно и мгновенно возникают опасные условия для персонала, находящегося в очаге и зоне выброса: нарушается ритм работы не только добычного или подготовительного участка, перекрываются завалами выходы рабочих из зоны взрыва, резко уменьшается содержание кислорода.
В России много лет ведутся работы по изысканию устройств, средств и технологий оповещения работающих в шахте о возможности выброса, работы по исключению выбросов. Есть сдвиги как в теории, так и в практике. Но все равно выбросы продолжаются, и при этом происходят взрывы газа.
Анализируя последствия выброса метана и его взрыва видим, что проявляющийся негатив можно сгруппировать по факторам:
- летальный исход рабочих забоя, где произошел взрыв и на пути распространения взрывной волны;
- обрушение крепления в откаточном и вентиляционном штреках;
- образование завалов, перекрывающих выход оставшихся в живых рабочих;
- исключается подача свежего воздуха в изолированное обвалами пространство.
Рассмотрим негативные показатели каждого фактора
Метан взрывается по достижении его содержания 5%. Допустимый уровень содержания метана в забое 1%. При превышении указанного уровня работы приостанавливаются. На шахтах ведется постоянный мониторинг содержания газа. Как отмечает ряд исследователей основными причинами выбросов являются нарушения технологии очистных работ (46%) и неэффективности используемых средств (42%). Названные причины можно отнести к человеческому фактору. Необходимо исключить или снизить негативное влияние человеческого фактора, учитывая высокий уровень разработок приборов и способов мониторинга с радиопередачей информации на диспетчерский пункт. При высоком уровне исполнения мониторинга газовыделения (суфлярного, внезапного) можно сократить до полного исключения взрыва газа или, по крайней мере, исключить человеческие жертвы. Своевременная информация о выделении газа в забое - команды к немедленному выходу рабочих из забоя. Напоминаем, что газ при определенном давлении в газовой среде при содержании 5% самопроизвольно взрывается. Исключение внезапных выбросов метана и угля во время работы горнорабочих или своевременный вывод рабочих из забоя в преддверии выброса газа можно оценить как сумму несостоявшихся затрат, связанных с выбросом: т С = С + С + С + С
" '-/лет 1 '-/тр 1 '-/ост 1 '-/чспас ?
где Слет - затраты, связанные с похоронами погибших рабочих; Стр -затраты, связанные с восстановлением трудоспособности травмированных рабочих; Сост - затраты на восстановление горных работ после выброса (взрыва); Счспас - затраты на оплату горноспасательной службы.
В СССР в ценах 1980-1985 годов данные выплаты составляли в зависимости от числа погибших до 200-800 тысяч рублей на один случай [1]. Во время аварии, на шахте «Распадская», которая про-
изошла 30 марта 2001 года погибло четверо горняков и еще шестеро получили ранения и ожоги различной степени тяжести. Администрация области направила каждой семье, где погиб кормилец, по 10 тысяч рублей. По 5 тысяч рублей было выделено рабочим, получившим во время аварии травмы. В Кемерово материальный ущерб от аварий в 2003 году составил 133,4 млн рублей. В Казахстане в 2004 году родственники горняков, которые погибли во время взрыва на шахте «Шахтинская» сразу получили 10 годовых окладов не вернувшихся домой отцов и сыновей. Семьям горняков, погибших при взрыве 20 сентября 2006 года в шахте им.Ленина, должна быть выплачена компенсация. Представители международной металлургической компании Mittal Steel, которой принадлежит шахта, заявили, что семья каждого погибшего шахтера получит компенсацию в размере около $12 тысяч.
Как правило, взорвавшийся газ или воздушная волна внезапного выброса со скоростью звука распространяется по откаточному и вентиляционному штрекам. На пути движения волны оказываются участки с недостаточной несущей способностью крепежных рам. В этих местах происходит обвал. Перекрывается движение воздуха. Довольно часто обрушение крепления происходит на обоих штреках, что закрывает выход рабочих на поверхность. Завалы разбираются горноспасатели. Необходимо исключить или свести до минимума возможность образования завалов. Мы считает, что такие возможности имеются.
Сила воздушного удара определяется зависимостью
mV2
F =------,
2
где m - объем обрушений; V - скорость распространения воздушной волны.
Воздушная волна силой F распространяется в противотоке движения струи вентиляции или в общем затоне. Резко снизить силу воздушной волны F можно уменьшением прежде всего скорости
V распространения волны.
По штреку волна распространяется с постоянной скоростью, которую можно уменьшить уширением сечения выработки (штрека):
V = &
X
Объем воздуха Qв воздушной волны в конкретных условиях, вызывает воздушный удар, постоянный. Увеличив сечение S, уменьшаем скорость воздушного потока, сократим силу удара F. Увеличить S можно и необходимо уширением сечение штрека.
Снижение силы воздушного удара происходит в геометрической прогрессии:
т (О-Т
Ш1Л
2
Коэффициент К увеличения площади поперечного сечения штрека с каждой стороны оси штрека изменяется от 1,1 до 2, что приводит к снижению силы удара воздушной волны с 1,2 до 8.
( О }2
Физическая сущность значения I I такова:
Воздушная сила удара с изменением сечения выработки оставалась неизменной; изменится в пересчете на единицу сечения вы-
тУ2 т¥;2
работки, что определяется решением уравнения:
2
где S1 - общая площадь поперечного сечения выработки, в которой собственно ЛS составляет: AS = S1 - S.
Отношение практически показывает величину удельного
роста поперечного сечения выработки 2К. Удвоенная величина
--- = 2К, принята по соображениям квазиравномерного расшире-
Xi
ния ударной воздушной волны, равномерно воздействующей на стенки выработки.
Таким образом, уширение сечения выработки (штрека) позволит снизить скорость распространения воздушной волны и исключит обрушение штрека.
2
1. Малышев Ю.Н., Трубецкой К.Н., Айруни А.Т. Фундаментально прикладные методы решения проблемы метана угольных пластов. - Москва: Изд. Академии горных наук, 2000. - 518 с.
Germanova S.E., Kashpar L.N.
ECONOMIC EVALUATION OF AN ENTERPRISE INDUSTRIAL CAPACITY WITH A HIGH RISK OF NATURAL EXTREME SITUATIONS
Here the questions of expenses while unexpected methane emissions and the possible reduction of heaps on the drifts while arising of an extreme situation in a coal mine are examined.
Key words: methane ejections, notification of workers in a mine, fastening carriage.
— Коротко об авторах -------------------------------------------------
Германова С.Е. - магистр техники и технологий по направлению «Горное дело», Российский университет дружбы народов. Аграрный факультет. Кафедра «Безопасность жизнедеятельности и управление природными и техногенными рисками», e-mail: se.germanova@mail.ru
Кашпар Л.Н. - доктор технически наук, профессор, Российский университет дружбы народов. Аграрный факультет. Кафедра «Безопасность жизнедеятельности и управление природными и техногенными рисками», тел./факс: 434-70-07.
