CC BY
43
С.А. Прокопенко
д-р техн. наук, ведущий научный сотрудник ОАО «НЦ ВостНИИ» и Института угля СО РАН, профессор Юргинского технологического института (филиал) ФГБОУ ВПО НИ ТПУ
УДК 658.387:622.8:331.87
методика количественной оценки уровня промышленной безопасности горно-шахтного оборудования
Проанализированы требования экспертизы технического состояния горно-шахтного оборудования и показана сложность получения однозначной экспертной оценки ввиду большого количества обследуемых узлов и деталей и большого количества критериев их предельных состояний. Предложены комплексные показатели оценки безопасности конкретного оборудования и шахты в целом, представлены примеры их расчета.
Ключевые слова: УРОВЕНЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ, ШАХТА, МЕТОДИКА, ОЧИСТНОЙ, КОМПЛЕКС, КОНВЕЙЕР, ПОКАЗАТЕЛЬ
Проведение экспертизы промышленной безопасности горно-шахтного оборудования в настоящее время регламентировано рядом руководящих документов. Так, экспертиза безопасности ленточных конвейеров шахт проводится в соответствии с разработанными «Методическими указаниями по проведению экспертизы промышленной безопасности ленточных конвейерных установок» [1]. Порядок экспертизы очистных механизированных комплексов шахт регламентирован «Методическими указаниями по проведению экспертизы промышленной безопасности очистных механизированных комплексов» [2].
В последнем из указанных документов определены ключевые для экспертов понятия:
Исправное состояние - состояние очистного механизированного комплекса (ОМК), соответствующее требованиям нормативной (НД) и конструкторской (КД) документации.
Неисправное состояние - состояние очистного механизированного комплекса, не соответствующее хотя бы одному из требований НД или КД.
Предельное состояние - состояние очистного механизированного комплекса, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.
Критерий предельного состояния -признак или совокупность признаков предельного состояния очистного механизированного комплекса, установленные НД и (или) КД.
В документах обстоятельно изложены организация, программа и методика экспертизы; методы и средства проведения экспертизы; требования к оформлению результатов и т.д.
По результатам экспертизы принимается одно из решений [3]:
• продолжить эксплуатацию оборудования с установленными параметрами;
• продолжить эксплуатацию с ограниченными параметрами;
• провести ремонт оборудования;
• доработать (реконструировать) оборудование;
• использовать по иному назначению;
• вывести из эксплуатации.
Обязательным этапом экспертизы является экспертное обследование оборудования. Так, для очистного механизированного комплекса
предусматривается двухэтапное обследование:
I этап - на поверхности шахты при подготовке к монтажу или в процессе перемонтажа оборудования;
II этап - непосредственно на месте эксплуатации.
На первом этапе проверяется техническое состояние и параметры оборудования, к которым затруд-
нен доступ в процессе эксплуатации, а также проводится неразрушающий контроль (при необходимости). На втором этапе контролируются параметры безопасности при работе оборудования очистного механизированного комплекса. Заключение экспертизы промышленной безопасности может быть выдано только после опробования механизмов под нагрузкой.
Для оценки технического состояния горно-шахтного оборудования (ГШО) в руководящих документах приводятся перечни критериев предельного состояния (КПС) оборудования. Так, для экспертизы очистного механизированного комплекса предусматривается оценка:
• по очистному узкозахватному комбайну - 16 составных частей и 34 КПС;
• по механизированной крепи - 12 деталей и 23 КПС;
• по скребковому передвижному конвейеру - 16 изделий и 29 КПС и т.д.
Всего для оценки состояния безопасности очистного механизированного комплекса предусматривается обследование 54 узлов и деталей и оценка 104 КПС. При оценке технического состояния ленточной конвейерной установки обследуются 51 составляющая и анализируются 55 КПС.
Используемые КПС имеют качественный и количественный признаки, что позволяет точно оценивать исследуемую характеристику детали. Однако большое количество критериев, различные единицы их измерения, различные состояния и т.д. затрудняют для эксперта получение однозначной оценки в целом по машине или комплексу. Кроме того, для принятия решения о продлении эксплуатации с установленными или с ограниченными параметрами, а также для предписания ремонта или реконструкции нужны уровни соответствия состояния объекта требованиям безопасности.
Необходимость повышения обоснованности принятия экспертом решения привела к разработке методики количественной оценки уровня промышленной безопасности горно-шахтного оборудования. Согласно разработанной методике оценку фактического состояния безопасности объекта горно-шахтного оборудования предлагается осуществлять с использованием комплексного показателя безопасности объекта (КПБО), рассчитываемого по формуле:
КПБО
Л
хЮО, %,
(1)
где п - количество контролируемых критериев по виду горно-шахтного оборудования, шт.; хпред г - предельное значение /-того критерия;
X, - фактическое значение /-того критерия.
факт. г 1 11
Расчет КПБО выполним на условном примере обследования механизированной крепи очистного комплекса в соответствии с [2]. Рассмотрим три варианта состояния безопасности крепи:
1 вариант - фактические значения признаков ниже (хуже) предельных;
2 вариант - фактические значения признаков выше (лучше) предельных;
3 вариант - фактические значения отличаются от предельных и в лучшую, и в худшую сторону.
Условные значения признаков КПС и результаты расчета КПБО представлены в таблице 1.
Расчеты показывают, что для варианта 1 технического состояния крепи показатель КПБО имеет значение 67 % или на 33 % ниже установленного уровня. Такая крепь не соответствует правилам безопасной эксплуатации и требует ремонта или реконструкции.
По варианту 2 имеем значение КПБО 115 %, что свидетельствует о превышении критериев состояния безопасности на 15 % над установленными руководящим документом. Наблюдается сверхсоответствие состояния безопасности крепи над требуемым нормативным документом. При этом отсутствуют критерии, не соответствующие предельно установленным. Такой объект с уверенностью признается безопасным, область его применения может быть расширена, а режимы эксплуатации повышены.
Таблица 1 - Пример расчета комплексного показателя безопасности горно-шахтного оборудования для трех вариантов фактического состояния механизированной крепи очистного механизированного комплекса
Номер изде- лия (его части) Наименование изделия (составной части) или показателя состояния Критерий предельного состояния (КПС) Фактические зна количественного п чения ризнака
Качественный признак Количественный признак по РД 05-620-03 (приложение 2) 1 вариант 2 вариант 3 вариант
2 Механизированная крепь
2.1 Общее техническое состояние Давление в магистрали ниже номинального 90 % Рном 80 95 85
2.2 Козырьки Изгиб консолей козырьков Более 50 мм 52 45 48
2.3 Перекрытия Неплоскостность поверхностей верхних перекрытий Более 17 мм. Допускаются местные выпуклости (вмятины) до 20 мм верхнего листа в районе опор стоек 22 15 20
Трещины в металле, сварных соединениях Не допускаются - - -
2.4 Ограждения Неплоскостность ограждения, контактирующего с кровлей Более 20 мм. Допускаются местные выпуклости (вмятины) до 25 мм верхнего листа в районе опор стоек 22 17 16
Трещины в металле, сварных соединениях Не допускаются - -
2.5 Основания Неплоскостность поверхностей балок основания без учета изгиба передних консолей Более 20 мм 24 19 22
Трещины в металле, сварных соединениях Не допускаются - -
2.6 Ребра жесткости Местный прогиб ребер жесткости несущих элементов Более 5 мм 7 4 3
2.7 Отверстия под оси, пальцы Отклонение диаметров отверстий под оси, пальцы для соединения основных элементов крепи (козырьки, верхние перекрытия, ограждения, основания, траверсы) Более 1,07 Дт Цн - номинальный диаметр, мм 1,09 Д, 1.06Д, 1.05Д,
2.8 Выдвижные борта Стрела прогиба выдвижных бортов верхних перекрытий и ограждений Более 30 мм 35 27 32
Глубина местных вмятин на выдвижных бортах Более 40 мм 43 39 37
2.9 Противо- отжимные щиты Глубина местных вмятин на противоотжимном щите Более 20 мм 24 17 25
2.10 Гидростойки, гидродомкраты Внешняя и внутренняя негерметичность Не допускается
Глубина царапин, забоин, коррозии хромированных поверхностей штоков гидростоек Более 0,1 мм 0,2 0,08 0,08
Износ рабочей поверхности штоков гидростоек Более 1 % диаметра 1,5 0,9 1,2
Царапины,забоины, коррозия штоков гидродомкратов Более 0,15 мм 0,17 0,13 0,12
Износ рабочей поверхности штоков Более 2 % диаметра 3 1 2,4
Искривление штоков Заклинивание при раздвижке и сокращении
2.11 Гидро- оборудование Повреждения наружной поверхности, разрывы рукавов и их заделок Не допускаются
Нарушения крепления рукавов, труб и переходников на секциях крепи Ненадежное крепление и помехи проходу людей
2.12 Оси, пальцы Деформация осей и пальцев Изгиб более 1 мм на 200 мм длины 2 0,7 0,6
Износ осей и пальцев Более 3% диаметра 5 2 4
Значения КПБО, % 100 67 115 102
В варианте 3 вследствие отклонения фактических значений одних критериев оценки от предельных значений в лучшую сторону, а других - в худшую сторону общее состояние объекта на 2 % превышает требуемый уровень безопасности.
Для обоснования принятия того или иного решения экспертизы при обследовании горно-шахтного оборудования предлагается ввести следующие уровни соответствия требованиям безопасности с их балльной оценкой (таблица 2).
Ввиду того, что шахта имеет несколько очистных комплексов, проходческих комбайнов, конвейерных линий и т.п. оборудования с различной степенью соответствия требованиям безопасности, возникает необходимость выявления общего уровня безопасности всего технологического оборудования шахты. Для этого предлагается ввести коэффициент безопасности оборудования шахты (КБОШ), который может быть рассчитан по формуле:
КБОШ = —-----х 100 , % , (2)
6 К
где к. - фактическое количество комбайнов, ленточных конвейерных установок, очистных механизированных комплексов и т.д. с Т-тым уровнем безопасности, шт.;
Таблица 2 - Уровни соответствия требованиям безопасности объектов ГШО
Номер уровня Т Значения КПБО, % Уровень соответствия требованиям безопасности Вариант решения экспертизы Количественная оценка уровня, баллы
1 £102 Сверхсоответствие Возможна эксплуатация с большими нагрузками или в более сложных горногеологических условиях 6
2 98-102 Соответствие Продолжить эксплуатацию оборудования с установленными параметрами 5
3 91-97 Недосоответствие Продолжить эксплуатацию с ограниченными параметрами 4
4 71-90 Несоответствие 1 Провести ремонт оборудования 3
5 51-70 Несоответствие 2 Доработать (реконструировать) оборудование 2
6 2 50 Несоответствие 3 Использовать по иному назначению. Вывести из эксплуатации 1
^ научно-технический журнал № 1.1-2013
ВЕСТНИК
Б - балльная оценка уровня безопасности, баллы;
К - общее количество комбайнов, ленточных конвейерных установок, очистных механизированных комплексов и т.д. в шахте, шт.
В таблице 3 приведен условный пример расчета КБОШ для шахты в целом и ее участков.
Таблица 3 - Пример расчета коэффициента безопасности оборудования шахты (КБОШ)
Подразделение Количество оборудования, шт. (в знаменателе - балльная оценка уровня безопасности) КБОШ, %
очистной механизированный комплекс ленточная конвейерная установка проходческий комбайн Всего
Участок 1 1/6 1/5 - 4 79
(очистной) 1/4 1/4
Участок 2 - 2/5 1/4 6 61
(проходческий) 1/3 1/3
1/2
Участок 3 - 1/5 1/6 4 75
(проходческий) 1/3 1/4
Шахта в цепом 2 7 5 14 70
Использование КБОШ позволяет экспертной организации и директору шахты иметь как общую картину по уровню безопасности оборудования предприятия, так и по участкам. Расчет этого показателя по кварталам и годам позволяет оценивать динамику уровня безопасности оборудования для принятия управленческих решений.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1 РД 15-04-2006. Методические указания по проведению экспертизы промышленной безопасности ленточных конвейерных установок; утв. Ростехнадзором 26.02.2006, №125.
2 РД 05-620-03. Методические указания по проведению экспертизы промышленной безопасности очистных механизированных комплексов; утв. Госгортехнадзором России 10.06.2003, № 82.
3 Порядок продления срока безопасной эксплуатации технических устройств, оборудования и сооружений на опасных производственных объектах; утв. приказом Минприроды РФ 30.06.2009, №195.
METHODS OF QUANTITATIVE ASSESSMENT OF THE INDUSTRIAL Прокопенко
SAFETY LEVEL OF MINING EQUIPMENT Сергей Артурович
S.A. Prokopenko е-mail: sibgp@mail.ru
Examination requirements on mining equipment technical capacity-state
are analyzed and the complexity of obtaining unique peer review given the
large number of surveyed units and parts and admitting the large number
of criteria for their limit states is shown. Comprehensive indicators of safety
assessment of specific equipment and mine as a whole are suggested,
examples of their calculation are provided.
Key words: SAFETY, LEVEL, MINE, METHODS, SHEARER, COMPLEX,
CONVEYER, INDEX
научно-технический журнал № 1.1-2013
ВЕСТНИК
87
