CC BY
42
© Н.И. Федунец, М.Р. Ахтямов, 2006
УДК 622.8
Н.И. Федунец, М.Р. Ахтямов
ИДЕНТИФИКАЦИЯ И АНАЛИЗ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОПАСНОСТЕЙ, ХАРАКТЕРНЫХ ДЛЯ ОЧИСТНЫХ ЗАБОЕВ УГОЛЬНЫХ ШАХТ ПРИ ПЛАНИРОВАНИИ ОПТИМАЛЬНОЙ СХЕМЫ РАЗМЕЩЕНИЯ БАЗОВЫХ СТАНЦИЙ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ПЕРСОНАЛА
Семинар № 14
Функционирование многих систем мониторинга местоположения персонала подземных горных предприятий основано на размещении в подземных выработках с определенным интервалом базовых станций (БС). Все БС объединены сетью связи. Абоненты сети снабжены носимыми индивидуальными терминалами. При перемещении персонала каждый индивидуальный терминал автоматически связывается с ближайшей БС и регистрируется в ней. Данные о местоположении персонала, в реальном времени, через информационный канал поступают на центральный диспетчерский пункт, где сопоставляются с графической моделью шахтной сети.
При развёртывании подобных систем возникает проблема оптимального размещения БС.
Анализ аварийности и производственного травматизма на угольных предприятиях РФ в 2003-2004 гг. показал, что практически все производственные процессы в очистных забоях угольных шахт травмоопасны.
Поскольку часто производственные опасности носят потенциальный, скрытый характер, то с целью формирования критерия эффективности оптимального
размещения базовых станций системы мониторинга местоположения персонала предпринята попытка идентификации опасностей, присущих производственным процессам очистных забоев угольных шахт.
Другими словами, важно обнаружить и установить количественные, временные и пространственные характеристики опасностей на анализируемых объектах. Процесс выявления опасностей, характерных для объекта исследования, основан на анализе места и условий труда, а также осо-бенностей его функционирования. Результатом анализа является разработка перечня опасных производственных факторов, характеризующих опасное состояние объекта и систематизированных по определенному признаку.
Опасность есть понятие качественное. Однако при планировании оптимального размещения базовых станций системы мониторинга персонала целесообразно оперировать коли-
чественными показателями.
Различные виды опасности отличаются друг от друга не только по степени тяжести вызываемых ими последствий, но и по частоте и вероятности их реализации. [1]
Для задачи размещения базовых станций системы мониторинга персонала необходимо учитывать те виды опасности, уровень риска которых превышает его приемлемую величину в соответствии с концепцией приемлемого риска. Фактический уровень риска каждого из рассматриваемых видов опасности, свойственный той или иной технологической схеме очистной выемки, определялся в соответствии и на основании статистических материалов по производственному травматизму.
Количественная оценка уровней риска с разбивкой их по технологиям очистной выемки угля приведена в табл. 1 .
Анализируя данные представленной таблицы, следует отметить, что риск реализации различных видов потенциальной опасности неоднозначен и колеблется от приемлемого до очень высокого уровня. Максимальную угрозу нормальной жизнедеятельности человека в очистных забоях при любой из рассматриваемых технологий угледобычи представляет опасность обрушения породы и угля, характеризующаяся очень высоким уровнем риска.
Для каждой из шести рассматриваемых схем добычных работ характерен свой комплекс опасностей, определяющих условия труда на рабочих местах.
Неравнозначность удельного веса одних и тех же видов опасности в очистных забоях с различной механизацией выемки угля объясняется, в основном, разнородностью производственных операций, порядком и временем их выполнения, затратами ручного труда и т. д.
Для определения количественной оценки производственной опасности, и оптимального размещения БС СММП, целесообразно использовать комплексный подход при выборе показателей, учитывая при этом концепцию приемлемого риска [2].
Классификация уровней риска представлена в табл. 2.
В качестве исходных данных для расчёта используются:
• Статистическая выборка травм по объектам контроля с учетом степени их тяжести;
• Численность сотрудников работающих на данном объекте;
• Выборка случаев возникновения на объекте опасных производственных факторов;
• Экономические потери, обу-
словленные травмами и авариями.
В результате расчётов определяются численные значения следующих показателей и критериев оценки уровня производственной опасности:
• вероятность возникновения аварийно-опасных ситуаций;
• интенсивность перехода опас-
ных производственных факторов в реальную угрозу;
• фактический риск при выполнении основных производственных процессов;
• экономический показатель за-
трат на повышение безопасности ведения работ.
Для проведения количественной
оценки уровня риска производственных процессов и его анализа использовались данные обследования 21 шахты в 8 производственных объединениях или акционерных обществах Восточного и Центрального Донбасса условно разделенных на 6 групп в зависимости от применяемых средств механизации выемки угля.
Выделено 46 типов несчастных случаев, связанных с выполнением основных производственных процессов.
Некоторые из них:
Таблица 1
Максимальный уровень риска различных видов опасности
Вид опасности Максимальный уровень риска при добыче угля, балл
Узкозахватный комбайн с индивидуальной крепью Узкозахватный комбайн с механизированной крепью Широкозахватный комбайн Струговые установки с индивидуальной крепью Струговые установки с механизированной крепью Скрепероструговые установки
Обрушение 810 600 729 729 576 700
Удар 144 150 256 30 78 75
Падение 50 15 75 20 24 15
Нарушение требований ТБ 576 729 700 810 250 575
Ошибочные действия 512 56 250 512 50 15
Перегрузка машин и механизмов 196 50 105 200 10 24
Вращающиеся части машин 224 200 50 12 10 15
Горячие поверхности 9 6 8 10 16 10
Движущиеся поверхности 288 148 250 300 156 164
Неровные поверхности 8 10 6 12 75 15
Прочие опасности 12 15 16 16 6 9
Средний уровень риска, балл 257,2 179,9 222,3 242,8 113,7 147
Таблица 3
Таблица 2
Классификация уровней риска
№ п/п Уровень риска Значение в баллах, Я Класс риска
1 Очень высокий 576-1000 5
2 Высокий 337-575 4
3 Средний 106-336 3
4 Низкий 25-105 2
5 Приемлемый 1-24. 1
- случаи, связанные с обрушением пород кровли в результате нарушения паспорта крепления лавы (отставание временной крепи, отсутствие исполнительной крепи, увеличение шага установки рам крепи...). При этом, как правило, наблюдалось тяжелое и смертельное травмирование работающих, поломка оборудования, оста-новка технологического процесса, что приводило к значительным материальным убыткам;
- случаи, связанные с обрушением пород кровли во время выполнения основных производственных процессов (выемке угля, передвижке секций крепи, ремонте добычной техники, монтаже-демонтаже оборудования, концевых операциях...). Здесь наблюдались несчастные случаи всех степеней тяжести и различной их локализации;
- травмирование тяговой цепью добычной машины или конвейера при их работе и ремонте. В этом случае, как правило, травмируются кисти рук и лицо работающих;
- травмирование разлетающимися кусками угля или породы при разбури-вании завала и выемке угля комбайном, как правило, связано с повреждением лица, иногда в тяжелой форме;
- случаи, связанные с транспортировкой материалов по лаве с использованием скребкового конвейера из-за нарушения ПБ. В этих случаях угрозе травмирования подвергаются не только рабо-
чие, непосредственно исполняющие эту операцию, но и "паевые" рабочие. При этом велика доля смертельных случаев;
- травмирование ручным инструментом или различными приспособлениями при креплении лавы, оформлении ниш, выкладке костров. При этом наиболее часто травмируются кисти рук, реже лицо и туловище;
- случаи, произошедшие при передвижении работающих по очистному забою с целью выполнения своих трудовых обязанностей, характеризуются частым, но легким травми-рованием рук, ног, реже головы;
- случаи, обусловленные перегревом оборудования, как правило, связаны с ожогами рук, плеч и туловища;
- травмирование вращающимися частями машин и механизмов при выемке угля комбайнами является следствием нарушений пострадавшим типовых инструкций по ОТ или нарушений ПТЭ горного оборудования (отсутствие защитных кожухов, неисправность блокировок и т. д.) Такие ситуации часто приводят к тяжелым и смертельным травмам.
На основании анализа множества несчастных случаев был определён уровень риска основных производственных процессов. Результаты приводятся в табл. 3.
Высокая динамичность функционирования угольной шахты приводит к значительным трудностям при формировании плана размещения базовых
Уровень риска при добыче угля, балл
Производственный процесс Узкозахватными комбайнами Струговыми установками Скреперо-
с индивидуальной крепью с механизированной крепью с индивидуальной крепью с механизированной крепью Широкозахват-ными комбайнами струговые установки
Механизированная выемка угля 224 216 288 175 125 512
Выемка и крепление ниш 288 264 125 64 96 105
Крепление лавы и управление кровлей 512 466 560 468 486 342
Крепление сопряжений 24 56 8 15 36 72
Зачистка лавы 164 40 144 12 196 84
Разборка завалов 105 16 84 16 6 224
Ремонт и профилактика горного оборудования 96 64 96 24 56 60
Концевые операции 288 60 84 72 96 84
Монтаж-демонтаж оборудования 12 48 24 6 164 48
Прочие 64 60 148 80 80 10
Таблица 4.
Пределы измерения природных, технологических и организационных факторов очистных забоев влияющих на уровень риска
Пределы измерения факторов по очистным забоям, оборудованным
Факторы Узкозахватный комбайн с индивидуальной крепью Узкозахватный комбайн с механизированной крепью Широкозахватный комбайн Струговые установки с индивидуальной крепью Струговые установки с механизированной крепью Скрепероструговые установки
Мощность пласта (т, м) 0,55-1,3 0,6-1,5 0,55-1,3 0,55-1,3 0,4-0,7 0,5-1,2
Угол падения пласта (а, град) 1-18 0,-18 1-14 2-18 0,12 0-12
Водообильность (Ш, м3/час) 5-100 10-150 5-40 0-100 10-110 0-90
Класс обрушаемости пород кровли (1обр, М) 1,0-8,0 1,0-5,5 1,0-7,0 1,0-5-0 1,5-4,0 0,5-5,0
Длина очистного забоя (Ь, м) 150-210 110-220 130-200 130-200 90-185 150-225
Скорость подвигания (V, м/мес) 10-50 10-80 10-80 10-60 10-50 10-50
Численность сменного звена рабочих в лаве (Ы, чел) 6-16 5-17 7-19 6-16 6-12 7-19
Производительность труда рабочего в лаве т/выход) 2,2-16 2,8-19 2,5-10,5 3,0-16,5 1,1-2,7 2,0-16,2
Текучесть рабочих кадров в лаве (Т, %) 1-7 1-5 1-10 1-9 1-4 1-5
Сменяемость рабочих кадров в лаве (С, %) 1-6 1-7 1-6 1-8 1-4 1-5
станций системы мониторинга персонала. В частности, возникает необходимость комплексного учета всего многообразия влияющих на условия труда, природных, технических и технологических факторов.
Однако не все они оказывают одинаковое воздействие: влияние одних факторов на уровень риска при прочих равных условиях значительное, воздействие других пренебрежительно мало. Кроме того, воздействие на уровень риска одних факторов остаётся постоянным, а влияние других переменно, в зависимости от изменяющихся условий.
Анализ, опыт практической работы и обобщение исследований в этой области показывают, что к числу факторов, влияющих на уровень производственной опасности на пологих негазовых угольных пластах на примере очистного забоя, можно отнести мощность (т, м) и угол падения пласта (а, град), глубину разработки (Н, м) , водообильность (Ж, м3/час), класс обрушаемости пород кровли (1обр , М ), коэффициент затяжки кровли (К3), длину (Ь, м) и скорость подвигания (V, м/мес) очистного забоя, состав сменного звена рабочих в лаве (М, чел), текучесть (Т, %) и сменяемость (С, %) рабочих кадров на выемочном участке, удельный вес ручных работ в лаве (у, %), производительность труда рабочего в лаве (д, т/выход) и удельный вес численности рабочих со специальным образованием в сменном звене (ум, %) [3, 4].
Исследование зависимости уровня риска (Д, балл) от различных природных и производственных факторов осуществлялось с помощью методов парной и множественной корреляции. Отбор фак-
торов, влияющих на уровень производственной опасности, изучался по данным статистических наблюдений в 204 очистных забоях 21 шахты, отрабатывающих пологие негазовые пласты угля Восточного и Центрального Донбасса.
Выбор формы связи между уровнем риска и влияющими на него факторами производится с учетом логического анализа физической сущности изучаемого процесса, а также путем подбора функций и оценки их адекватности по степени аппроксимации.
Оценка адекватности представленных результатов наблюдений с помощью уравнений регрессии целесообразно выполнить путем вычисления критерия Фишера (Р) с учетом средней ошибки аппроксимации (Е). При величине Е в пределах 10 % модель считать адекватной описываемому процессу, если расчетное значение F больше его табличного значения при выбранном уровне значимости. При определении табличного значения F-критерия в расчетах принята доверительная вероятность, равная 0,95, что обеспечивает достаточный для практических целей уровень надежности расчетных значений. Проведенные исследования показали, что из 15 рассматриваемых факторов превалирующее влияние на уровень риска в исследуемых очистных забоях оказывают лишь десять, причем для каждой технологии очистной выемки набор факторов различен [5].
Пределы изменения факторов, влияющих на уровень риска, приведены в табл. 4.
Таким образом, идентификация производственных опасностей, характерных для основных производственных процессов очистных забоев угольных шахт, оценка и анализ уровня риска производственных процессов и исследование влияния основных
горно-геологических и горнотехнических факторов на уровень риска, а так же переход от качественных показате-
1. Быков В.В., Казаков М.Н. Математи-
ческая модель для оценки уровня безопасности технологических процессов угольных шахт. // В сб.: Улучшение охраны труда и техники безопасности на предприятиях и стройках угольной промышленности. Макеевка-
Донбасс, 1999 г.
2. Забабурин В.М., Фролов А.В. Количественная оценка уровня риска производственных процессов в очистных забоях угольных шахт и эффективности профилактических мер. // Известия высших учебных заведений. СевероКавказский регион. Технические науки, №1 1995 г.
лей опасности к количественным, является первоочередной задачей для эффективного размещения базовых станций систем мониторинга местонахождения персонала подземных горных предприятий.
--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
3. Дэвис А. У. Факторы, влияющие на безопасность труда в угольной промышленности Великобритании в 90-е годы. // Глюкауф, №№ 3-4 1991г.
4. Капелюшников Г.И. Уменьшить влияние опасных производственных факторов. // Безопасность труда в промышленности. №6 1990 г.
5. Забабурин В.М. Научно-методические основы управления безопасностью труда на шахте. // Научн.-техн. проблемы строительства и охраны выработок. Сборник научных трудов ШИНГТУ. Новочеркасск, 1996 г.
— Коротко об авторах ---------------------------------------------------------------
Федунец Н.И. - академик РАЕН, профессор, доктор технических наук, заведующая кафедрой,
Ахтямов М.Р. - аспирант,
кафедра «Автоматизированные системы управления» (АСУ) Московский государственный горный университет.
Ф
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ ДИССЕР1АЦИ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ И ГАЗОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ - «НПИИГАЗ»
ГРЕКОВ Сергей Вячеславович Разработка системы контроля забойных параметров при бурении морских скважин 25.00.18 к. т. н.
