CC BY
15
Ушаков В.К. - профессор, доктор технических наук, Баловцев С.В. - ассистент, аспирант кафедры «Аэрология и охрана труда»,
Московский государственный горный университет.
- © С.В. Баловцев, 2006
УДК 622.86
С.В. Баловцев
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ АЭРОЛОГИЧЕСКОГО РИСКА НА ОСНОВЕ УЧЕТА КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
Оценка аэрологического риска на угольных шахтах основывается на анализе причин (отказы технических устройств, ошибки персонала, внешние и внутренние воздействия, нарушение проветривания) возникновения и условий развития аварии [1, 2].
Нарушения нормального функционирования шахтной вентиляционной системы (ШВС) могут приводить к самым тяжелым последствиям как экономического, так и социально-
179
го характера. В экономическом аспекте отказы ШВС вызывают серьезные нарушения технологического процесса и приводят к возникновению аварийных ситуаций по фактору вентиляции, что обусловливает значительные убытки предприятия в виде потерь от сокращения добычи, ущерба от аварий (включая выплаты по травматизму) и затрат на устранение отказов. В социальном аспекте ненадежность и неэффективность функционирования ШВС снижают уровень безопасности и комфортности труда шахтеров, что негативно отражается как на здоровье работающих, так и на моральном климате трудовых коллективов.
Воздействие факторов аэрологического риска, даже если они находятся в пределах нормируемых величин, способно вызывать нарушение здоровья работников. Кроме того, подавляющее число предприятий не в состоянии достичь безусловного соблюдения нормативных значений факторов риска.
Степень риска определяется на основе соответствующих количественных показателей.
Основным количественным показателем аэрологического риска аварии является технический риск, который выражают как вероятность наступления неблагоприятного события [4]. Однако, для оценки степени опасности, приводящей к отказу ШВС, важны не только частота ее появления, но и тяжесть последствий для человека и окружающей среды. Под термином «технический риск» необходимо понимать вероятность отказа технических устройств с последствиями определенного уровня (класса) за определенный период функционирования ШВС.
Количественной оценкой уровня технического риска является величина
Я = РУ , (1)
где Р - вероятность наступления неблагоприятного события, У - ущерб в результате этого события.
Для расчета вероятности временной параметр принимают равным количеству смен за определенный период.
Если могут иметь место несколько неблагоприятных событий с различными вероятностями и соответствующими им ущербами, то формула приобретает следующий вид
180
Я = 1 РУ . (2)
г
Запишем выражение в виде интеграла:
Я = | ^(у)р(У)СУ , (3)
где ^(У) - весовая функция потерь, с помощью которой последствия различной природы приводятся к единой оценке ущерба, р(У) - плотность распределения случайной величи-
ныу .
В такой формулировке аэрологический риск фактически определяется как математическое ожидание ущерба вследствие отклонения параметров шахтной атмосферы от их нормативных значений
Я = РМущ, (4)
где Ыущ - математическое ожидание ущерба.
Выражая показатель технического риска (1), необходимо учитывать вероятность возникновения ущерба Р^ , поэтому
Я = Р-У-Рущ . (5)
В практике анализа риска чаще оперируют не с вероятностями, а со средним интенсивностями (частотами) нежелательных событий за определенное время. Этот показатель и его приближенные статистические оценки широко используются при оценке состояния ШВС. Интенсивность технического риска 1(0 является важной характеристикой в теории безопасности [3], так как она определяет вероятность того, что после безотказной работы до момента времени t авария произойдет в следующем отрезке времени Дt. Данный показатель является аналогом интенсивности отказов в теории надежности. Но отличительной особенностью теории риска является способность не только обнаруживать наиболее рискованные звенья ШВС, но и подсказывать, как будут развиваться события в случае той или иной аварийной ситуации, какие действия предпринять для предельного уменьшения последствий.
181
Интенсивность технического риска A(t) определяется по формуле
A(t) = h(t)/[1 - H(t)], (6)
где h(t) - плотность распределения случайной величины T, H(t) - функция распределения случайной величиныT .
При оценке риска зачастую целесообразно использование таких показателей, как индивидуальный и коллективный риск
= M
N_
U
= M [N ]• M
1
U
"V, (7)
/ и
Якол = М [М] = Хпр , (8)
1=1
где N - количество пострадавших в результате аварии (разрушение вентиляционных сооружений, горных выработок, отказ вентиляторов местного проветривания в тупиковых выработках), и - число рискующих людей, Кп - корреляционный
уи
момент случайных величин N и^, П - значения, принимаемые величиной N, pi - вероятность величины N принять значение ni.
Запишем выражение (8) по-другому:
Якол = Янд ■ и = [Р(А) ■ Р(В)] ■ и , (9)
где Р(А) - вероятность возникновения аварии, Р(В) - вероятность нахождения человека в опасной зоне, и - ожидаемое число людей в опасной зоне.
При аэрологическом риске, связанном со здоровьем, последствия могут быть частично оценены количественно в таких категориях, как простой в работе или расходы на оплату подменяющего персонала, страховые выплаты и т.п. При риске, связанном с летальным исходом, количественные оценки последствий в большинстве случаев отсутствуют. Для сравнения риска и выгод многие специалисты предлагают ввести финансовую меру человеческой жизни. В научной литературе часто встречается термин «цена жизни», т.е. цена смертельного не-
182
счастного случая, и приводится формула учета данного показателя при оценке полного ожидаемого ущерба от аварии
где Н - стоимостная оценка человеческой жизни (цена жизни), п - людские потери при аварии, g - материальные потери при аварии.
Такой подход вызывает возражение среди определенного круга лиц, которые утверждают, что человеческая жизнь свята и финансовые сделки недопустимы. Но на практике с неизбежностью возникает необходимость в такой оценке именно в целях безопасности людей, если вопрос ставится: «Сколько надо израсходовать средств, чтобы спасти человеческую жизнь». По зарубежным исследованиям человеческая жизнь оценивается от 650 тыс. до нескольких млн. долларов США.
В настоящее время в России подобная мера крайне низка и несопоставима с зарубежным аналогом. Во избежание большого резонанса в обществе часто ограничиваются оценкой вероятности наступления несчастного случая с летальным исходом (прим. автора). Особые проблемы ставят случаи, когда аэрологическая опасность грозит и материальным ценностям, и людям, поэтому меру аэрологического риска необходимо оценивать по нескольким компонентам.
Исходя из вышесказанного, приведем обзор ситуаций с риском возникновения нежелательных событий (рис. 1).
Не стоит забывать, что любой алгоритм оценки риска должен исходить из того, что твердо установлен экономический эквивалент угрозы. Этот эквивалент должен быть обоснован в том смысле, что он соответствует затратам, которые горное предприятие при данных условиях может себе позволить, чтобы предотвратить или уменьшить угрозу. Необходимо воспре-
(10)
183
Количественный показатель
Рис. 1. Ситуации риска и их измерения
пятствовать тому, чтобы, с одной стороны, ценой больших затрат был уменьшен и без того незначительный риск, а с другой - чтобы оставался большой риск, который можно было бы устранить с небольшими затратами.
Поэтому необходимо определить технический ожидаемый ущерб, т.е. математическое ожидание величины ущерба от возможной аварии за определенный период времени
да
Яру6 = И [О ]=\gf (g ^, (11)
0
в = g при /(g) ^ тах , (12)
где в - материальные потери при аварии.
в = У1 + У2 + Уз + У4 , (13)
где у1 - убытки предприятия в виде потерь от сокращения добычи, ответственность перед третьими лицами, у2 - техни-
184
ческий ущерб от аварии (разрушение систем, возникновение отдельных явлений аварии), у3- различные виды ущерба для жизни и здоровья людей (например, выплаты по травматизму), у4 - затраты на устранение отказов.
В частных случаях учитывают у5 - экологические последствия в результате аварии.
Показатели ущерба рассчитываются для каждого сценария аварий.
Наиболее приемлемым методом оценки аэрологического риска является метод дерева отказов [1], который отражает функциональные взаимосвязи элементов ШВС в виде логических схем и позволяет предсказывать, во что может развиться тот или иной отказ ШВС.
Практическая ценность метода зависит от тщательности оценки событий, а именно тех показателей, которые были рассмотрены выше. Используемые формулы описывают все значимые эффекты, характерные для аварий в горной промышленности. Таким образом, можно получить результаты, которые позволят лучше понять формы реализации аэрологических опасностей на угольных шахтах, выявлять слабые места объекта, обосновывать программу повышения безопасности и принимать своевременные решения по снижению риска.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ушаков В.К., Баловцев С.В. Методы оценки аэрологического риска на угольных шахтах. Горный информационно-аналитический бюллетень // Тематическое приложение. - М.: МП~У, 2006.
2. Ушаков В.К., Баловцев С.В. Информационно-организационное обеспечение процедуры анализа аэрологического риска горного производства. Горный информационно-аналитический бюллетень // Тематическое приложение: Безопасность. - М.: МГГУ, 2005.
3. Алымов В.Т., Тарасова Н.П. Техногенный риск: анализ и оценка. -М.: ИКЦ «Академкнига», 2004.
4. Аношина И.М. Расчет техногенного риска аварий на угольных шахтах. Горный информационно-аналитический бюллетень // Тематическое приложение: Безопасность. - М.: МГГУ, 2005.
|— Коротко об авторах-
Баловцев С.В. - ассистент, аспирант кафедры «Аэрология и охрана труда», Московский государственный горный университет.
