CC BY
19
А.Ф. Павлов
д-р техн. наук, проф., заведующий лабораторией ОАО «НЦ ВостНИИ»
А.М. Тимошенко
канд. техн. наук, исполнительный директор, заведующий лабораторией ОАО «НЦ ВостНИИ»
С.И. Голоскоков
канд. техн. наук, заведующий лабораторией ОАО «НЦ ВостНИИ»
Д.В. Никифоров
научный сотрудник ОАО «НЦ ВостНИИ»
А.В. Сурков
д-р техн. наук, проф.
УДК 622.8
НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ БЕЗОПАСНОСТИ УГОЛЬНЫХ ШАХТ
Приведены предложения по снижению опасности крупных аварий, связанных с газовыделением, пылеобразованием, самовозгоранием, выбросами, пожарами, взрывами и т.п.
Ключевые слова: СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ, ИНТЕНСИФИКАЦИЯ, ОБНОВЛЕНИЕ, ТРЕБОВАНИЯ, УПРАВЛЕНИЕ, ГАЗОВЫДЕЛЕНИЕ, ПЫЛЕОБРАЗОВАНИЕ, САМОВОЗГОРАНИЕ, ВЫБРОСЫ, ПОЖАРЫ, ВЗРЫВЫ
Введение
Было бы слишком прямолинейным ограничиваться любым одним направлением развития безопасности угольных предприятий России, если они даже соответствует современному развитию техники и технологии угледобычи наиболее развитых стран мира. Действительность многообразна в своих проявлениях, в том числе перспективных направлениях развития техники и технологии угледобычи и в обеспечении безопасности труда. Например, для различных горно-геологических условий требуются различные подходы в обеспечении безопасности труда, которые могут оказаться одинаково эффективными и приемлемыми. При этом важен не только прогноз возможных направлений перспективного развития техники и технологии угле-
добычи, обеспечения безопасности труда, но и принятие технических и организационных решений, обеспечивающих повышение безопасности и экономической эффективности горных работ. Любая концепция развития безопасности труда на угольных шахтах России должна разрабатываться применительно к заведомо определенным условиям угольных месторождений, условиям государственного устройства и хозяйственного управления, условиям развития техники и технологии добычи угля, ибо только так можно разрабатывать любые конкретные организационно-технические мероприятия.
Рассмотрим направления развития техники и технологии обеспечения промышленной безопасности на примере развития вентиляции угольных шахт.
Цель совершенствования вентиляции
Известно, что в соответствии с теоремой Геделя о достаточности цель функционирования любой системы определяется с позиций более общей системы. Таким образом, достигается согласование целей целого и его частей. Тогда оптимизация частей не приводит к гибели целого.
Отсюда следует, что цель функционирования системы вентиляции угольных шахт может и должна определяться с позиций более общей, то есть технологической системы, с позиций обеспечения безопасности и экономической эффективности угольной шахты. Поэтому любые решения по обеспечению проветривания горных выработок должны оцениваться по
тому, как они одновременно влияют на показатели экономической эффективности и безопасности угольной шахты в целом.
База развития вентиляции
Базовой основой развития производственных систем, в том числе и технологии угледобычи подземным способом, было и остается развитие техники угледобычи, включая и технику проветривания горных выработок, а базовой основой развития системы проветривания горных выработок - технологическая система угледобычи в целом. При этом развитие технологии угледобычи, безусловно, зависит и от развития средств и способов проветривания горных выработок.
Отсюда следует, что для того, чтобы определить направления возможного развития вентиляции угольных шахт, необходимо получить достаточно удовлетворительное представление о возможных путях развития техники и технологии угледобычи подземным способом применительно к различным горногеологическим условиям. При этом горно-геологические условия по углу залегания пластов условно можно разделить на две группы: на полого- и наклоннопадающие и на крутопадающие.
Интенсификация
производства
Развитие цивилизации в экономическом плане, то есть в плане хозяйствования, обеспечивается преимущественно не за счет снижения себестоимости и повышения качества продукции, а за счет повышения оборачиваемости ресурсов, то есть за счет снижения задалжи-вания ресурсов в производственном процессе путем повышения интенсивности производственных процессов.
Часто оказывается, что повышать интенсивность производства, например в два раза, гораздо легче, чем снизить в два раза себестоимость продукции, равносильность которых для эффективности производства очевидна из показателя эффективности производственной системы:
п = Ц/СЛ,
где п - оборачиваемость производственных ресурсов, 1/мес;
Ц - цена производства единицы продукции, руб.;
С - себестоимость единицы продукции, руб./ед. продукции;
Л - лаг, средняя продолжительность использования каждого рубля затрат в производстве, мес.
Отсюда следует, что одним из основных способов повышения эффективности горного производства была, есть и будет интенсификация угледобычи. Угольные шахты с одним, двумя очистными забоями с нагрузками на один забой 10-15 тыс. тонн в сутки из мечты горного инженера превращаются в реальность.
Новые представления об угледобыче
Такие сдвиги в интенсивности ведения горных работ привели к коренным изменениям в представлениях о технике и технологии горного производства.
Например, уходят и уйдут в прошлое представления об опережающей последовательности подготовительных работ над очистными и даже само разделение работ на подготовительные и очистные. Очистная выемка будет начинаться высокопроизводительными тупиковыми забоями с момента вскрытия и доступа к очередному пласту. Роль лав, скорее всего, сведется к погашению целиков.
Отсюда следует, что современная проблема механизации угледобычи сводится не только к механизации выемки угля в протяженных (очистных) забоях, а еще в большей степени к механизации работ в тупиковых забоях и доведению добычи угля из них соразмерно добыче из протяженных забоев. В равной степени это относится к технике и технологии проветривания, а еще в большей степени к технике и технологии пылеулавливания.
Взаимосвязанность вентиляции
Вопросы проветривания тесно переплетаются с вопросами газо-выделения, пылеобразования, самовозгорания, выбросов, пожаров, взрывов и т.п.
Отсюда следует, что практически любые решения вопросов проветривания сами по себе не могут быть самодостаточными, если они не учитывают особенности и не обеспечивают решение задач безопасности и эффективности угледобычи, связанных с газовыде-лением, пылеобразованием, самовозгоранием, выбросами, пожарами, взрывами и т.п.
Принципы
вентиляции
Принцип вентиляции, предусматривающий 100-кратное разбавление метана и вынос исходящих струй по сети действующих горных выработок с обычным оснащением и присутствием в них людей, практически себя исчерпал. Мероприятия, связанные с выбором привычных схем проветривания выемочных участков уже не могут существенно повышать их надежность и эффективность, что никак не решает современную проблему безопасности и эффективности горных работ. Отсюда следует, что необходимо изыскивать и находить иные спо-
собы вентиляции. Таковыми могут стать:
• отвод исходящих струй с неограниченной концентрацией метана по специальной вентиляционной, газоотводящей сети;
• использование принципов дегазации средствами вентиляции;
• единая технология добычи угля и газа на угольных месторождениях.
Обновление представлений об аэрогазодинамике
Сложившиеся представления о геомеханических и аэрогазодина-мических процессах, полученные статистическим путем из имеющегося опыта угледобычи, во многом оказались неадекватными при современном 5-7- кратном и более увеличении интенсивности ведения горных работ.
Отсюда следует, что действующие методические представления о ге-омеханических и аэрогазодинами-ческих процессах во многом оказались неприемлемыми для решения практических задач по обеспечению безопасности и эффективности угольного производства при использовании техники и технологии нового технического уровня. Требуется безотлагательное обновление методических пособий и нормативных требований на методологическом уровне.
Сбор и подготовка исходных данных
Современная измерительная и вычислительная техника, средства связи и оргтехника позволяют на новом методологическом уровне вернуться к воссозданию горностатистического метода, пригодного для оперативного использования непосредственно на шахте. Тогда на каждой шахте появится возможность сбора, подготовки исходных данных и прогнозирования газопо-ступления из отдельных источников
в отдельные элементы вентиляционной сети угольной шахты.
Отсюда следует, что можно будет отказаться от использования довольно неточных расчетных формул по определению газовыделения из отдельных источников, установленных по опытным данным различных месторождений и достаточно большому множеству определяющих характеристик угольных пластов, а в целом далеких от истинных свойств конкретных шахтопластов.
Обновление требований по пылевзрывоопасности
Современная проблема крупных аварий как проблема взрывов метана и угольной пыли - это прежде всего проблема пыли и еще раз пыли, которая практически непрерывно образуется в высокопроизводительных забоях и при интенсивном проветривании разносится по обширной сети горных выработок. Сложившиеся требования нормативных документов по обеспечению пылевзрывобезопасности не соответствуют современному уровню развития техники и технологии угледобычи: многооперационны,
трудоемки, неэффективны. Например, через 15-20 мин работы забоя отложения угольной пыли сводят на нет усилия по предыдущему осланцеванию. Необходимо финансирование и выполнение исследований по разработке новых подходов к решению указанной проблемы, обратив при этом внимание на разработку и изготовление импортозамещающей техники по пылеулавливанию и пылеподав-лению.
Управление влажностью шахтного воздуха
Принцип подогрева шахтного воздуха в зимнее время калориферами приводит к высушиванию горных выработок и выработанного про-
странства, и потому в зимнее время возрастает число эндогенных пожаров. Более сухой становится угольная пыль и чаще вовлекается во взрыв.
Необходимо внимательнее отнестись к идее профессора А.А. Атрушкевича отказаться от обычного использования калориферов, подавая в шахту увлажненный воздух, то есть управлять влажностью шахтного воздуха, представляя это как один из основных вентиляционных способов предотвращения высушивания угольной пыли и вовлечения ее во взрыв в обширной сети горных выработок.
Обновление требований по эндогенной пожарной безопасности
Современная проблема крупных аварий как проблема взрывов метана и угольной пыли все более и более провоцируется эндогенными пожарами из выработанного пространства. Выработанные пространства фактически стали частью вентиляционной сети. Сложившиеся требования нормативных документов по противопожарной защите горных работ не соответствуют современному уровню развития техники и технологии горных работ: многоопераци-онны, трудоемки, неэффективны. Необходимы изыскания по принципиально новым способам борьбы с эндогенными пожарами, обеспечивающим безопасную и эффективную отработку самовозгорающихся угольных пластов.
Управление давлением в вентиляционной сети горных выработок
Известный принцип проветривания горных выработок за счет общешахтной депрессии формирует большие перепады давления и значительные утечки воздуха через
вентиляционные сооружения и выработанные пространства, вызывая эндогенные пожары. Способ регулирования распределения шахтного воздуха системой пассивных регуляторов при больших перепадах давлений стал неэффективным. Идея управления давлением шахтного воздуха путем использования активных регуляторов (подземных вентиляторов) не нова, эффективность ее очевидна, как очевидна и экономическая эффективность. Сомнения обычно возникают по поводу ее надежности.
Относительно современных возможностей по обеспечению устойчивости и безопасности проветривания горных выработок при такой системе можно не сомневаться, а существующие требования относительно подземных вентиляторов можно считать устаревшими.
В отличие от прошлого, когда были сформированы требования по проветриванию горных выработок угольных шахт за счет общешахтной депрессии, в настоящее время есть все возможности для обеспечения надежности и безопасности проветривания подземными венти -ляторными установками так же, как и поверхностными. Например, современные технические средства позволяют обеспечить 100 %-ное резервирование, дистанционный контроль и управление. Кроме того, за все эти годы накоплен достаточный отечественный опыт использования не только вентиляторов местного проветривания, но и подземных вентиляторов главного проветривания.
Возрождение отечественного машиностроения
Материально-техническое обе-
спечение угольных предприятий, в том числе техникой безопасности, должно будет определяться отечественной промышленностью. На
приобретение зарубежной техники всегда будут требоваться большие финансовые затраты. Стоит вопрос о возрождении или о создании достойного отечественного угольного машиностроения.
Отсюда понятно стремление угольных компаний на паевых началах входить в управление объединениями горного машиностроения, как это наблюдается в Кузбассе. В этом направлении особое внимание должно быть отведено Кемеровскому экспериментальному заводу средств безопасности, специализирующемуся на изготовлении разнообразных технических средств охраны труда и промышленной безопасности.
Организация инженерной службы вентиляции угольных шахт
Современные многопараметрические задачи организации и управления вентиляцией угольных шахт характеризуются большой размерностью, и для успешного их решения с учетом различных форм проявления газовой, пылевой, пожарной и иного вида опасностей требуются глубокие инженерные знания и навыки, но одного этого мало. Необходима еще такая организация службы вентиляции, которая соответствовала бы уровню решаемых инженерных задач, то есть необходимо службу вентиляции из статуса производственного участка перевести в статус инженерной службы технического управления производством.
Для перевода службы вентиляции в состав инженерных служб необходима подготовительная работа по обновлению состава методических и организационно-правовых отраслевых и локальных документов.
Профессиональная
подготовка
Обострилась проблема профессиональной подготовки персонала угольных предприятий, в том числе по вопросам охраны труда и промышленной безопасности. Государство фактически отстранилось от финансирования учебных учреждений по профессиональной подготовке, как отстранилось от ответственности по любым обязательствам угольных предприятий. Профессиональная подготовка, профессиональный уровень персонала становятся всецело заботой угольных предприятий, заботой каждого работника в отдельности. Пока это плохо осознается как большинством руководителей угольных предприятий, так и работниками. Возврата к прошлой системе профессиональной подготовки не будет. Требуется иная система профессиональной подготовки, в том числе по вопросам охраны труда и промышленной безопасности, ориентированная на интересы предприятия и на интересы работника и совмещающая в себе системы самоподготовки и продвижения по службе.
Производственный
контроль
Производственный контроль, в том числе аэрогазовый, пылевой, противопожарный и иной, всецело стал исключительным делом персонала предприятия. Современное развитие производственного контроля определяется требованиями, изложенными в известных «Правилах организации и осуществления производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности на опасном производственном объекте».
Вместе с тем в содержательном плане и по форме представления организация производственного контроля может и должна следовать следующим нововведениям:
1 Требования, изложенные в ными участками в рамках нарядной и решить проблему, в том числе
«Правилах организации и осущест- системы, инструкций по организа- по охране труда и промышленной
вления производственного контроля ции и охране труда; безопасности. Смеем утверждать,
за соблюдением требований про- • производственный контроль, осу- что нет такого способа, не было и
мышленной безопасности на опас- ществляемый службой охраны тру- не может быть. В природе, в том
ном производственном объекте», да и промышленной безопасности, числе и в производственной си-
должны входить не только в один в части контроля компетентности и стеме, все взаимосвязано. Стоит в
документ - «Положение о произ- исполнительности по плановому и одном месте внести изменения, как
водственном контроле», а как мини- оперативному контролю работни- непременно что-либо проявится во
мум в три. Например, в собственно ков предприятия. многих иных ее частях, и заранее
«Положение о производственном 3 Во всех документах главной трудно предугадать, какими они бу-
контроле», в «Положение о служ- должна стать идея обеспечения вы- дут, - позитивными или негативны-
бе охраны труда и промышленной сокой трудовой дисциплины путем ми. Поэтому к сложным системам,
безопасности» и в «Должностную доведения ответственности за без- к которым относится и человек, и к
инструкцию руководителя служ- опасность труда, начиная с руково- нововведениям должен быть при-
бы охраны труда и промышленной дителя предприятия и заканчивая менен известный принцип «не на-
безопасности». Таким образом, все работником. На это должна быть вреди».
оказывается на своем месте наибо- направлена система ежесменной
лее естественно. приемки и браковки работ, в том Отсюда следуют важные выводы:
2 В «Положении о производствен- числе работ по обеспечению безо- 1 Любое нововведение должно
ном контроле» должны быть выде- пасности труда. быть комплексным, взаимоувязан-
лены следующие виды производ- ным со смежными видами проявле-
ственного контроля: Заключение ний опасности.
• плановый производственный кон- У многих руководителей и спе- 2 Любое нововведение требует со-
троль, осуществляемый специали- циалистов существует мнение провождения, наблюдения и выяв-
стами на основании требований и есть стремление найти такой ления реакций производственной
нормативных документов; способ решения той или иной системы на новации и оперативно-
• оперативный производственный организационно-технической за- го внесения корректирующих воз-
контроль, выполняемый производ- дачи, которым, как неким рыча- действий по любому негативному
ственной службой и производствен- гом, можно было бы «повернуть» проявлению.
COAL MINES SAFETY DEVELOPMENT TRENDS Павлов
A.F. Pavlov, A.M. Timoshenko, S.I. Goloskokov, D.V. Nikiforov, A.V. Архип Федорович
Surkov е-mail: ncvostnii@yandex.ru
Suggestions to reduce danger of vast accidents connected to gas
emission, dust accumulation, self ignition, outbursts, fires, explosions and Тимошенко
so on, are given. Александр Михайлович
Key words: IMPROVEMENT, INTENSIFICATION, RENOVATION, е-mail: ncvostnii@yandex.ru
DEMANDS, CONTROL, GAS EMISSION, DUST ACCUMULATION, SELF
IGNITION, OUTBURSTS, FIRES, EXPLOSIONS Голоскоков
Сергей Иванович
е-mail: ncvostnii@yandex.ru
Никифоров
Дмитрий Владимирович
е-mail: ncvostnii@yandex.ru
Сурков
Александр Васильевич
