CC BY
123
III. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ БЕЗОПАСНОСТИ
ГОРНЫХ РАБОТ III. TECHNOLOGICAL QUESTIONS OF MINING WORK
SAFETY
■ В.И. Бунин // V.I. Bunin [email protected]
доктор технических наук, главный научный сотрудник, АО «НИИ ГД», Россия, 650002, г. Кемерово, пр-т Шахтеров, 14 doctor of technical sciences, chief researcher of JSC "Scientific Research Institute of Mine Rescue", 14, Shahterov Avenue, Kemerovo, 650002, Russia
■ В.Б. Попов // V.B. Popov [email protected]
доктор технических наук, руководитель лаборатории горноспасательного дела АО «НИИ ГД», Россия, 650002, г. Кемерово, пр-т Шахтеров, 14 doctor of technical sciences, head of the mine rescue laboratory of JSC "Scientific Research Institute of Mine Rescue", 14, Shahterov Avenue, Kemerovo, 650002, Russia
■ A.A. Черепов // A.A. Cherepov [email protected]
технический директор ООО «РУК», Россия, 654027, г Новокузнецк, пр-кт Кура-ко, 33
technical director of Ltd. "Raspadskaya Coal Company", 33, Kurako Avenue, Novokuznetsk, 654027, Russia
УДК 622.411.33
ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБОТКИ МОБИЛЬНОГО МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО ГОРНОСПАСАТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА, С ЭЛЕМЕНТАМИ РОБОТИЗАЦИИ, ДЛЯ ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ АВАРИЙ В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ ШАХТ И РУДНИКОВ RATIONALE FOR THE DEVELOPMENT OF A MOBILE MULTIFUNCTIONAL MINE RESCUE COMPLEX, WITH ELEMENTS OF ROBOTICS, FOR THE ELIMINATION OF THE CONSEQUENCES OF ACCIDENTS IN MINE WORKINGS
В статье дан краткий обзор аварий на шахтах Кузбасса за последние 16 лет, связанных с обрушениями и завалами выработок. Описано современное состояние выполнения производства спасательных работ при обрушениях и завалах. Научный поиск в области горноспасательного дела, в частности наличие эффективных средств механизации для ликвидации завалов на зарубежных угольных шахтах, не дал положительных результатов, кроме сведений, что в данном случае применяются легкие переносные механизмы с ручным приводом. Изложена концепция создания мобильного многофункционального оборудования (устройства) для механизации разборки и ликвидации завалов. Сформулированы требования к созданию мобильного многофункционального оборудования. Предложено устройство (горноспасательный комплекс), которое может быть основой для разработки новых средств механизации горноспасательных работ при ликвидации завалов. Отмечено, что создание комплекса позволит: сократить время на поиск и освобождение
} A.C. Ярош // AS. Yarosli [email protected]
кандидат технических наук, генеральный директор АО «НИИ ГД», Россия, 650002, г. Кемерово, пр-т Шахтеров, 14 candidate of technical sciences, general director of JSC "Scientific Research Institute of Mine Rescue", 14, Shahterov Avenue, Kemerovo, 650002, Russia
] Ю.В. Малахов // Yu.V. Malakhov [email protected]
заместитель генерального директора AO «НИИ ГД», Россия, 650002, г. Кемерово, пр-т Шахтеров, 14 deputy general director of JSC "Scientific Research Institute of Mine Rescue", 14, Shahterov Avenue, Kemerovo, 650002, Russia
| AC. Голик//AS. Golik [email protected]
доктор технических наук, зам. руководителя лаборатории горноспасательного дела АО «НИИ ГД», Россия, 650002, г. Кемерово, пр-т Шахтеров, 14 doctor of technical sciences, deputy head of the mine rescue laboratory of JSC "Scientific Research Institute of Mine Rescue", 14, Shahterov Avenue,
_А
людей из завала, оказать им первую медицинскую помощь и обеспечить выход людей из-за завала; обеспечить безопасность проведения горноспасательных работ и сохранность жизни и здоровья горноспасателей; сократить или полностью исключить тяжелый ручной труд; в короткие сроки ликвидировать завалы и обрушения с целью восстановления жизнеобеспечения предприятия; повысить престижность профессии горноспасателя;- снизить социальную напряженность при аварийных ситуациях. Определено наименование новой разработки «Создание мобильного многофункционального горноспасательного комплекса с элементами роботизации (ММГСК)». Представлено мнение о возможном исполнителе по созданию данной инновационной работы. The article provides an overview of accidents in the Kuzbass mines in the last 16 years related to the collapse of the rubble and excavations. A modern state of the performance of rescue operations in case of caving and blockages is described. Scientific research in the field of mine rescue work, in particular the availability of effective means of mechanization to eliminate blockages in overseas coal mines, has not given positive results, except for information that in this case, the light, portable machines with manual drive. The concept of creating a mobile multifunctional equipment (device) for mechanization of disassembly and elimination of blockages is outlined. The requirements for the creation of mobile multifunctional equipment are formulated. A device (mine-rescue complex) is proposed, which can be the basis for the development of new means of mechanization of mine rescue work in the event of the elimination of debris. It is noted that the creation of the complex will allow: to shorten the time for the search and release of people from the dam, to provide them with the first medical aid and to ensure people's escape from the obstruction; ensure the safety of mine rescue work and the safety of life and health of mine rescuers; reduce or completely eliminate heavy manual labor; in a short time to eliminate blockages and caving in order to restore the life support of the enterprise; increase the prestige of the profession of a mine rescuer, - reduce social tension in emergency situations. The name of the new development "Creation of a mobile multifunctional mine rescue complex with robotic elements (MMGSK)" is defined. An opinion on a possible performer on the creation of this innovative work is presented. Ключевые слова: РАЗБОР ЗАВАЛОВ, ЛИКВИДАЦИЯ ПОСЛЕДСТВИЙ АВАРИИ, ЭФФЕКТИВНЫЕ СРЕДСТВА МЕХАНИЗАЦИИ, ДИСТАНЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ, ГОРНЫЕ ВЫРАБОТКИ, СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ, ШАГАЮЩАЯ КРЕПЬ, МОБИЛЬНЫЙ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГОРНОСПАСАТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС С ЭЛЕМЕНТАМИ РОБОТИЗАЦИИ (ММГСК)
Key words: DISASSEMBLE OF BLOCKAGES, LIQUIDATION OF CONSEQUENCES OF THE ACCIDENT, EFFECTIVE MEANS OF MECHANIZATION, REMOTE CONTROL; MOUNTAIN WORKINGS, AUTOMATED CONTROL SYSTEM, STEPPING SUPPORT, MOBILE MULTIFUNCTIONAL MINE RESCUE COMPLEX WITH ROBOTIC ELEMENTS (MMGSK)
Угольная и горнорудная промышленность одна из наиболее, если не самая трудоопасная. Взрывы метана и угольной пыли, подземные пожары, обрушения, завалы в большинстве случаев приводят к трагическим последствиям с гибелью людей, в том числе горноспасателей, а также к большим материальным потерям, вплоть до закрытия шахт. За период с 2000 года, то есть за 16 лет, на 10 шахтах Кузбасса произошли крупные аварии, связанные с взрывами метана и угольной пыли, которые сопровождались широкомасштабными обрушениями и завалами [1].
На шахте «Распадская» при аварии обрушениями было охвачено более 300 км выработок. Затраты на ликвидацию аварии и восстановление шахты составили около 10 млрд. руб. [2].
Подобные аварии по разрушительным последствиям произошли на шахтах «Ульяновская», «Юбилейная», «Есаульская», «Тайжина» [1].
Обстановка, которая возникла на шахтах
Кузбасса в последнее время, в связи с авариями привлекла повышенное внимание как федеральных, так и региональных властей.
Завалы представляют собой горную массу с включением искореженной металлической крепи, труб, рельсов, кабелей и других материалов. Колоссальный обьем ручного труда, который затрачен на ликвидацию завалов, и риски, которым при этом подвергаются горноспасатели, происходят по причине полного отсутствия средств механизации для производства этих работ. Когда горноспасатель спускается в шахту для борьбы со стихией и спасения людей, в его распоряжении находятся только респиратор, лопата, лом и кайло, в лучшем случае гидравлические кусачки и резаки с ручным приводом. Если на поверхности возникают аварийные ситуации, связанные с обрушением зданий и сооружений и возникновением завалов, то в этих случаях может прибыть любое количество разнообразной легкой и тяжелой техники, которая необходима для максимально быстрого спасения людей
и ликвидации аварий. В то же время разборка подобных завалов в шахтах проводится горноспасателями в настоящее время вручную и представляет весьма длительный, трудоемкий и травмоопасный процесс. Между тем, «главным условием обнаружения максимального количества еще не погибших после взрыва в шахте тяжелопораженных, является такая организация их поиска, при которой на обнаружение всех находящихся под землей уйдет не более трех часов» [3].
Научный поиск в области горноспасательного дела, в частности наличие эффективных средств механизации для ликвидации завалов на зарубежных угольных шахтах, не дал положительных результатов, кроме сведений, что в данном случае применяются легкие переносные механизмы с ручным приводом. Эту парадоксальную ситуацию и огромную диспропорцию между объемами горноспасательных работ по разборке и ликвидации завалов в шахте, уровнем механизации этих работ и уровнем механизации спасательных работ на поверхности недопустимо сохранять в нынешнем состоянии.
На многих угольных предприятиях Кузбасса современное оборудование для горнопроходческих и выемочных работ, средства для транспортировки материалов горно-шахтного оборудования и полезного ископаемого по подземным выработкам шахт и рудников, системы контроля за состоянием газовоздушной среды, за работой вентиляторов и за вентиляцией всей шахты оснащены современным оборудованием, передовой техникой высокого технического уровня. Новые разработки в научно- исследовательских институтах ведутся с прицелом на безлюдную выемку угля, руды роботизированными системами с дистанционным автоматизированным управлением. Многие новые разработки российских институтов и университетов по механизации и автоматизации производственных процессов, а также унифицированные агрегаты, стандартные детали и узлы российского производства могут быть эффективно использованы при создании инновационного оборудования (устройства) для спасательных работ при подземных авариях. К этому можно также отнести роботизированную шагающую крепь с автоматизированной системой управления (АСУ), которая может быть применена как элемент защиты горноспасателей от падения кусков породы (от травматизма) в создаваемом оборудовании [4,5,8].
Проблемы механизации горноспасательных работ, в частности для разборки завалов,
необходимо решать кардинально на самом современном научно-техническом уровне в кратчайшие сроки. Эта проблема является весьма актуальной. Огромный опыт, накопленный горноспасательными службами и горняками по разборке, ликвидации завалов в подземных условиях шахт и рудников, позволяет сформулировать основные требования к созданию высокоэффективного горноспасательного оборудования (устройства). А именно оно должно:
1. Обеспечивать комплексную механизацию производства всех работ по разборке завалов, вплоть до их ликвидации в максимально короткие сроки.
2. Быть многофункциональным для выполнения всех операций, связанных с селективной разборкой завала.
3. Быть выполнено на принципе агрегатирования унифицированных узлов и механизмов.
4. Быть выполнено из отдельных модулей, каждый из которых должен иметь ходовое устройства, при этом один из модулей должен быть самоходным (тяговым), а также должны иметь быстроразъемные соединения и сцепки между отдельными модулями, определенное функциональное назначение, определенные габариты для возможности транспортировки в автотранспорте, клетях по вертикальным стволам и наклонным горизонтальным выработкам, а также модуль, обеспечивающий операции по разборке завалов должен быть роботизированным.
5. В целом работа всего оборудования (устройства) должна производиться автономно.
6. Управление оборудованием должно производиться на первом этапе с переносного пульта управления; на втором этапе - дистанционно с автоматизированной системой и с элементами роботизации отдельных модулей.
7. Должно быть мобильным и иметь монтажные отверстия и петли для быстрой погрузки, разгрузки автокранами.
8. Обеспечивать дробление больших кусков породы, выгрузку и транспортировку горной массы из зоны обрушения, рубку и резку метал-локрепи, рельсов, кабеля и других материалов и оборудования, удаление отдельных элементов из завала.
9. Обеспечить работу всех модулей в средах опасных по газу и пыли.
10. Иметь средства и способы обнаружения людей, оказавшихся в зоне завала, их извлечение и оказание первой медицинской помощи.
11. Иметь возможность его использования при проведении специальных и поисковых
выработок по углю и породе, в том числе проведение спасательных выработок по обрушенным породам, при восстановительных работах после аварии, а также на поверхности при разборке обрушенных зданий и сооружений после аварий и катастроф [9].
12. Быть выполнено на высоком современном научно-техническом уровне высокоразвитых зарубежных стран.
Перечисленным требованиям в большей степени отвечает «Устройство для ликвидации завалов в шахте при спасении людей, застигнутых аварией», защищенном в Федеральной службе по интеллектуальной собственности патентом на полезную модель. В дальнейшем в описании патента устройство получило наименование
«Горноспасательный комплекс» (ГСК), который не имеет аналогов в мировой практике горного машиностроения [6].
ГСК включает в себя погрузочное, крановое, вспомогательное и силовое оборудование, выполненное в виде отдельных функционально - транспортных блоков, каждый из которых имеет ходовое устройство и транспортные габариты, не превышающие по длине 4000 мм, по ширине 1400 мм, по высоте 1700 мм. Для передвижения этого комплекса должно быть разработано устройство, имеющее колесно - рельсовый и гусеничный ход. Поэтому ГСК может быть принят за основу для разработки новационного спасательного оборудования.
Исходя из выше изложенного и из того, что наиболее востребованные на современном этапе развития спасательных технологий МЧС России являются дистанционно - управляемые ро-бототехнические средства [7], обеспечивающие безлюдную работу механизмов в зоне обрушений, а также учитывая современные требования
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
по безопасности к ведению горноспасательных работ и тенденцию развития горной техники перед наукой и производством, должна быть поставлена задача создать мобильный многофункциональный горноспасательный комплекс (ММГСК) с дистанционным и автоматизированным управлением, с элементами роботизации отдельных функциональных модулей.
Создание такого комплекса позволит:
- сократить время на поиск и освобождение людей из завала, оказать им первую медицинскую помощь и обеспечить выход людей из-за завала;
- обеспечить безопасность проведения горноспасательных работ и сохранность жизни и здоровья горноспасателей;
- сократить или полностью исключить тяжелый ручной труд;
- в короткие сроки ликвидировать завалы и обрушения с целью восстановления жизнеобеспечения предприятия;
- повысить престижность профессии горноспасателя;
- снизить социальную напряженность при аварийных ситуациях.
Наиболее к решению описанной проблемы приблизился АО «Научный исследовательский институт горноспасательного дела» (АО «НИИГД»), который имеет соответствующие наработки и высококвалифицированный кадровый состав, обладающий большим опытом научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ по горноспасательной тематике.
В настоящее время институт готов приступить к разработке технического задания и принять участие в конкурсе на создание горноспасательного комплекса для разборки завалов, который может быть объявлен техническим руководством МЧС.
10 крупнейших аварий на угольных шахтах России [Электронный ресурс]. - Режим доступа : https://pikabu.ru/ 81огу/10_кгирпеу5ЫкИ_ауапу_па_идо1пу1кИ_зЬакМакИ_го55и_4124534, свободный. - Загл. с экрана. В.В.Путин: на восстановление "Распадской" потребуется около 10 миллиардов рублей [Электронный ресурс]. - Режим доступа : http://www.interfax.ru/russia/142595, свободный.
Организация ликвидации медицинских последствий взрывов в шахтах с целью сокращения количества жертв. Кемеровский областной центр медицины катастроф [Электронный ресурс]. - Режим доступа : И«р://рапсКа. ги/77/469/8096.рИр, свободный.
Пат. Р11 1604472 111 Российская Федерация. Крепь для отработки мощных крутых платов угля подэтажной выемкой [Текст]. / Клишин В.И., Кокоулин Д.И. - зарегистрировано 24.11.2015
Малахов, Ю. В. Стандартизация как инструмент развития технологий и инноваций в ТЭК. - Инновации в Топливно-энергетическом комплексе и машиностроении / Ю. В. Малахов. // Сборник трудов. Международной научно практической конференции. 18-21 апреля 2017г.. - 2017. - . - С. 62-68.
Пат. Р1) 112270 1)1 Российская федерация. Устройство для ликвидации завалов в шахте при спасении людей, застигнутых аварией [Текст] /Бунин В.И.- зарегистрировано 16.05.2011
Симанов, С. Е. Стандартизация и унификация в области экстремальной робототехники (пути и решения на примере МЧС России) / С. Е. Симанов. и др. // Робототехника и техническая кибернетика. - 2015. - 1(6). - С.
3-5.
Никитенко, М. С. Роботизированный комплекс по отработке мощных крутонаклонных пластов угля и рудных месторождений / М. С. Никитенко, Ю. В. Малахов, С. М. Никитенко. // Наукоёмкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. - 2017. - 3. - С. 249-251.
Устав ВГСЧ по организации и ведению горно-спасательных работ. Ликвидация последствий обрушений в горных выработкахМ. : Недра, 1986. - 61-63 с.
REFERENCES
10 krupneyshikh avariy па ugol'nykh shakhtakh Rossii [10 Major Accidents at Coal Mines in Russia], (2016). pikabu. ru. Retrieved 20 September 2016, from https://pikabu.ru/story/10_krupneyshikh_avariy_na_ugolnyikh_shakhtakh_ rossii_4124534 [In Russian]
V.V.Putin: na vosstanovleniye "Raspadskoy" potrebuyetsya okolo 10 milliardov rubley [Vladimir Putin: the restoration of Raspadskaya will require about 10 billion rubles], (2010). Interfax.ru. Retrieved 24 June 2010, from http://www. interfax.ru/russia/142595 [In Russian]
Organizatsiya likvidatsii meditsinskikh posledstviy vzryvov v shakhtakh s tsel'yu sokrashcheniya kolichestva zhertv. Kemerovskiy oblastnoy tsentr meditsiny katastrof [Organization of elimination of medical consequences of explosions in mines in order to reduce the number of victims. Kemerovo Regional Center of Disaster Medicine], (2003). Retrieved 20 September 2017, from http://pandia.ru/77/469/8096.php [In Russian],
Klishin, V., & Kokoulin, D. (2015). Krep' dlya otrabotki moshchnykh krutykh platov uglya podetazhnoy vyyemkoy [Strength for working out powerful steep coal plates with a subterranean notch ]. RU 1604472 U1. [in Russian] Malakhov, Y. (2017). Standartizatsiya kak instrument razvitiya tekhnologiy i innovatsiy v ТЕК. - Innovatsii v Toplivno-energeticheskom komplekse i mashinostroyenii [Standardization as a tool for the development of technologies and innovations in the fuel and energy sector. - Innovations in the Fuel and Energy Complex and Mechanical Engineering], Sbornik Trudov. Mezhdunarodnoy Nauchno Prakticheskoy Konferentsii. 18-21 Aprelya 2017 - Collected Works. International Scientific And Practical Conference. 18-21 April 2017, 62-68. [In Russian],
Bunin, V. (2011). Ustroystvo dlya likvidatsii zavalov v shakhte pri spasenii lyudey, zastignutykh avariyey [Device for the elimination of blockages in the mine to save people caught by an accident ]. RU 112270 U1. [In Russian]. Simanov, S., & et al. (2015). Standartizatsiya i unifikatsiya v oblasti ekstremal'noy robototekhniki (puti i resheniya na primere MCHS Rossii) [Standardization and Unification in the Field of Extreme Robotics (Ways and Solutions by the EMERCOM of Russia)]. Robototekhnika I Tekhnicheskaya Kibernetika - Robotics And Technical Cybernetics, 1(6), 3-5.[ln Russian],
Nikitenko, M., Malakhov, Yu., & Nikitenko, S. (2017). Robotizirovannyy kompleks po otrabotke moshchnykh krutonaklonnykh plastov uglya i rudnykh mestorozhdeniy [Robotic complex for the development of powerful, steeply-inclined coal seams and ore deposits], Naukoyomkiye Tekhnologii Razrabotki I Ispol'zovaniya Mineral'nykh Resursov - High Technology Of Development And Use Of Mineral Resources, (3), 249-251. [In Russian]. Ustav VGSCH po organizatsii i vedeniyu gorno-spasatel'nykh rabot. Likvidatsiya posledstviy obrusheniy v gornykh vyrabotkakh [The Charter of VGSCH for the organization and conduct of mining and rescue operations. Elimination of the consequences of caving in mine workings ]. (1986) (pp. 61-63). Moscow: Nedra. [In Russian]
Портал промбезопасности
группы компаний "ВостЭКО и Горный-ЦОТ"
indsafe.ru
