CC BY
20
УДК 614.8.084:331.453 © С.А. Панихидников, С.В. Новоселов, А.В. Кулинкович, 2018
Оценка и оптимизация энергетических затрат труда машинистов горно-выемочных машин очистных забоев - составная часть безопасности жизнедеятельности на шахтах России
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2018-11-64-69
я
»Ж»
éM
ПАНИХИДНИКОВ Сергей Александрович
Канд. воен. наук,
заведующий кафедрой экологии и БЖД СПб ГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, 193232, г. Санкт-Петербург, Россия, тел.: +7 (911) 985-17-28, e-mail: panihidnikov@mail.ru
НОВОСЕЛОВ Сергей Вениаминович
Канд. экон. наук,
ведущий научный сотрудник
лаборатории «Горноспасательного
дела» АО «НИИГД»,
академик Международной академии
наук экологии и безопасности
жизнедеятельности,
650002, г. Кемерово, Россия,
e-mail: nowosyolow.sergej@yandex.ru
КУЛИНКОВИЧ Алексей Викторович
Канд. хим. наук, доцент кафедры экологии и БЖД
СПб ГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, 193232, г. Санкт-Петербург, Россия, e-mail: geochem@mail.ru
В статье раскрыты вопросы безопасности жизнедеятельности работников очистного участка угольной шахты. В частности, в статье провиден метод оценки и оптимизации энергетических затрат труда машинистов горновыемочных машин (МГВМ) очистных забоев угольных шахт за смену. Интенсивное повышение объемов добычи угля в России одновременно влечет повышение интенсивности труда шахтеров. Это может привести к возникновению необратимых процессов для их здоровья. Повышение интенсивности и напряженности труда для человека имеет свои пределы, что делает актуальной проблему оптимального сочетания системы «машина - человек». Травматизм и аварийность зависят от человеческого фактора и работоспособности горняков в длительном периоде. В статье приведен метод расчета параметров энергозатрат МГВМ очистного участка угольной шахты на основе энергетических затрат мышц при выполнении механической работы. Предложен мультипликационный коэффициент сложности труда в очистном забое. Приведен пример оптимизации энергетических затрат МГВМ в условиях интенсивного технологического цикла в среде Excel. Обосновывается системный подход к управлению безопасностью жизнедеятельности в очистном забое. Приведены выводы и рекомендации по снижению напряженности труда МГВМ и мероприятия для повышения его работоспособности и снижения травматизма.
Ключевые слова: безопасность жизнедеятельности работников, метод, оптимизация энергетических затрат труда, напряженность труда, система «машина - человек», травматизм, аварийность, человеческий фактор, мультипликационный коэффициент сложности труда, системный подход.
АКТУАЛИЗАЦИЯ ПРОБЛЕМ БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ДЛЯ РАБОТНИКОВ ОЧИСТНЫХ ЗАБОЕВ УГОЛЬНЫХ ШАХТ В УСЛОВИЯХ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ДОБЫЧИ УГЛЯ
Безопасность производства очистных работ напрямую зависит от соблюдения правил безопасности (ПБ), соблюдения персоналом своих должностных инструкций и правильности разработанного паспорта выемочного участка. Однако есть факторы, которые невозможно регламентировать паспортом выемочного участка, это не-
предвиденные факторы, такие как горно-геологические условия и человеческий фактор, который проявляется нервно-психологическим напряжением, снижением работоспособности и др.
Горно-геологические факторы в значительной мере влияют на нормальное протекание рабочих процессов, так как меняются в масштабах даже одного выемочного участка: угол наклона и залегания пласта, наличие в пласте включений крепких пород, появление подземных вод, горно-геологических нарушений и т.п.
Кроме того, на безопасность ведения очистных работ влияют применяемая технология и техника, а соответственно, возникают дополнительные риски при разработке пластов, опасных по внезапным выбросам угля, породы, газа, а также пластов, склонных к горным ударам.
Но все же, как отмечает ряд ученых и практиков, особого внимания заслуживает человеческий фактор, который в большинстве аварийных случаев является основополагающим. Следующий момент - физиология человека. Он устает, теряет бдительность, внимание, так как на него влияют время суток, температура, шум, давление и другие отрицательные факторы внешнего воздействия, которые оказывают существенное влияние на функциональное состояние его организма и повышение вероятности травматизма. Статья доказывает, что знание энергетических затрат труда рабочих основной профессии - машинистов горно-выемочных машин (МГВМ), их оценка и оптимизация обеспечат повышение безопасности жизнедеятельности (БЖД) на угольных шахтах России.
ОЦЕНКА И ОПТИМИЗАЦИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЗАТРАТ ТРУДА МАШИНИСТОВ ГОРНОВЫЕМОЧНЫХ МАШИН ОЧИСТНЫХ ЗАБОЕВ ШАХТ КАК СОСТАВНАЯ ЧАСТЬ ДИСЦИПЛИНЫ «БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ РОССИИ» Не требует доказательств тот факт, что в угольной промышленности тяжелый физический труд присутствует как у рабочих основных специальностей: машинистов горно-выемочных машин (МГВМ - VI разряд, горнорабочих очистных забоев (ГРОЗ) - IV-V разряд, проходчиков - IV-V разряд), так и вспомогательных: горномонтажников - III-IV разряд, такелажников-доставщиков (горнорабочих подземных - ГРП) - III-IV разряд, машинистов подземных установок (МПУ) - III разряд. Разряд в большей степени учитывает квалификацию и сложность работ и определяет тарифную сетку по оплате.
Однако уровень фактических энергозатрат в какую либо смену у ГРП может быть выше, чем у МГВМ, но оплата его труда не будет большей, так как это связано с социальной неэффективностью ручного труда и низкой производительностью. Так, например, ГРП перенесет груз в 1 т на 30 м за смену, при этом нагрузка составит 30 000 кг-м при допустимой 25000 кг-м [1, с. 21], а МГВМ за смену может отрезать 30 тыс. т угля, с учетом длины лавы, например в 100 м, его «условно-прямой» результат работы составит 3000000 кг-м, и если у него отличное
здоровье и он квалифицированно работает, то реально может восстанавливать периодически свою работоспособность. Доказательством этому являлась рекордная работа МГВМ-бригад: Ю.П. Сапсина (шахта «Заречная»); В.И. Мельника (шахта «Котинская»), Ю.М. Глухова (шахта «Талдинская-Западная-2»); С.Д. Шахабутдинова (шахта им.7 Ноября); Е.В. Михалева (шахта им. С.М. Кирова); В.И. Дондерфера (шахта «Комсомолец») [1, с. 106; 2, с. 63; 3, с. 26], которые в течение длительного времени поддерживают высокую рабочую активность своего организма. При этом продолжительность рабочей смены - 8 ч, суточная нагрузка достигает 54000 т/сут. при скорости резания комбайна 0,2-0,5 м/с, а значит, и непрерывного движения МГВМ за комбайном при повышенной степени напряженности [4].
У некоторых МГВМ могут произойти чрезмерное переутомление и накопленный стресс в течение, допустим, ночной смены (ряда ночных смен), где обязательно наличие снижения трудоспособности в период времени с 3 до 4 часов ночи, что повышает вероятность травматизма.
Поэтому обеспечение безопасности жизнедеятельности шахтеров, повышение безопасности на угольной шахте являются первоосновой обязанностей горного менеджмента, так как последствия аварий - катастрофичны (особенно взрывы метана и угольной пыли). Следует учитывать логическую цепь условий труда [5, с. 42]:
- безопасные (оптимальные и допустимые);
- вредные (вызывающие обратимые функциональные изменения, приводящие к стойким функциональным нарушениям, к развитию профессиональной патологии, к возникновению выраженных форм профессиональных заболеваний;
- травмоопасные (экстремальные) условия труда , при которых в течение и рабочей смены и ее части создается угроза или высокий риск возникновения тяжелых форм острых профессиональных заболеваний.
Вопросы предотвращения производственного травматизма актуализируются и решаются руководством ведущей угольной компании России АО «СУЭК» [6, с. 73], о чем свидетельствует практика с 2000 г. по настоящий период - коэффициент частоты травматизма со смертельным исходом на 1 млн т добычи снизился с 0,67 до 0,11, согласно официальным данным [7, с. 59].
Оценка тяжести и напряженности трудовой деятельности направлена на оценку уровня функционального напряжения организма. Здесь необходимо подчеркнуть, что физический труд оценивается энергетическими затратами, а умственный - в большей степени характеризуется информационной перегрузкой. Хотя никто не станет опровергать, что в труде МГВМ имеют место переработка определенного уровня информации и эмоциональные перегрузки.
Кроме того, никто не станет отрицать профессиональную значимость МГВМ. Уровень энергозатрат может служить критерием тяжести и напряженности выполняемой работы в очистном забое, актуализирующим оптимизацию условий труда и рациональную их организацию. С увеличением тяжести труда значительно возрас-
Таблица 1
Энергетические затраты МГВМ за смену при выполнении мышцами механической работы (при минимальной и максимальной степени интенсивности работы [2]
Время работ за восьми часовую смену, мин. ■ s н е Суммарные энергетические затраты за смену (по операциям), кгм Нормативы тяжести трудового процесса при общей нагрузке (мышцы рук , корпуса, ног) для мужчин, кпм
Рабочие Части тела, Параметр кДж/мин. £ S. 3 -г е зн Оптимальная Допустимая Вредный (тяжелый труд)
операции занятые в работе ые е isS рк с 3g 3 s т у 12500* До 25000 От 35000 до 45000 и более
Проверка работы комбайна Кисти и пальцы рук 1,7 15 25,5 2500 Ниже нормативных
Выемка угля комбайном Руки, туловище и работа трех или четырех конечностей 13,9 405 5629,5 28147,5 Энергетические затраты превышают нормативные в 2,25 раза
Замена зубков Руки 4,6 30 138 690 Ниже нормативных
Устранение мелких неисправностей Руки 4,6 10 46 230 Ниже нормативных
Технологические перерывы Отдых 1 (min) 20 20 100 Ниже норматива
Суммарные сменные энергозатраты 31667,5 Превышение энергетических затрат по сравнению с нормативными в 2,53 раза
* Примечание: нормы приведены из расчета пути 5 м, очистной забой находится в пределах 100 м, 200 м и 300 м, поэтому полученные энергозатраты необходимо уменьшить соответственно в 20,40 и 60 раз в зависимости от длины передвижения МГВМ.
тают потребление кислорода и количество расходуемой энергии, отсюда наблюдаются различные суточные энергетические затраты человека. Так, в работах [5], [8] и ряде других ученые определяют следующие диапазоны суточных энергозатрат человека (в МДж, для справки: 1 Дж равен 1 Н-м):
- работники умственного труда - 10,5 -11,7 МДж/сут.;
- работники механизированного труда и сферы обслуживания - 11,3-12,5 МДж/сут.;
- работники, выполняющие работу средней тяжести, -12,5-15,5 МДж/сут.;
- работники, выполняющие тяжелую работу, - 16,318,0 МДж/сут.
Тяжесть физической работы определяется энергетическими затратами в процессе трудовой деятельности и подразделяется на следующие категории: легкая, средней тяжести и тяжелая. При расчетах возникает сложность при переводе ккал в кг-м, делается промежуточный перевод в Дж для получения килограммов (кг), так как 1 Дж = 1 Нм, то есть принимается 1 кг = 10 Дж, а 1 кал = 4,18 Дж, что в конечном счете дает кг-м и может быть сравнено с размерностью нормативов [2, с. 66].
Определим более конкретно энергетические затраты машиниста горно-выемочных машин за смену при выполнении мышцами механической работы согласно технологическому паспорту работника, испытывающего наиболее разноаспектные динамические нагрузки в очистном забое (табл. 1).
Анализируя табл. 1, можно сделать вывод, что возможно удерживаться в допустимых пределах напряженности работы и перейти в запредельные нагрузки. Основываясь на анализе полученных результатов, можно сде-
лать вывод, что труд рабочих очистного забоя относится к классу труда во вредных условиях от 1 до 4 степени (вредный, тяжелый труд). А при грубых нарушениях технологии и паспорта выемочного участка условия труда априори будут экстремальные, конечно, сюда можно отнести и условия при действии факторов непреодолимой силы (внезапные выбросы угля, газа, пыли, породы).
Приведенные расчеты ориентированы на максимальный коэффициент машинного времени (рекордные показатели), в данном случае он равен 0,84, а фактически он может находиться в диапазоне 0,34-0,85, соответственно изменятся и суммарные сменные энергозатраты, то есть изменяя коэффициент машинного времени, скорость комбайна, время операций, технологические перерывы, мы можем оптимизировать напряженность труда МГВМ.
Основными параметрами оптимизации (снижения) энергетических затрат МГВМ при условии непревышения установленных нормативов будут рабочая и маневровая скорость движения добычного комбайна, время технологических перерывов, время на личные надобности, время простоев и, конечно же, оптимальное время резания угля комбайном и прочие технологические операции, все эти периоды можно или нормировать, или оптимизировать. Следовательно, в конкретных условиях выемочного участка будет свой оптимизированный баланс времени технологического цикла с оптимизированной продолжительностью операций и, следовательно, с соответствующей ей напряженностью труда МГВМ и ее энергетическими затратами. На основе данных табл. 1 решим задачу оптимизации энергетических затрат МГВМ в технологическом цикле, введя не-
Таблица 2
Фрагмент электронной таблицы в среде Excel результата решения оптимизационной задачи с помощью надстрой «Поиск решения»
X1 X2 X3 X4 X5 X6
2346 19182 490 170 100 100
1,7 13,9 4,9 1,7 1 1 273508
1,7 3988,2 2500
13,9 266629,8 28147,5
4,9 2401 690
1,7 289 230
1 100 100
1 100 100
обходимые нормативы отдыха (Т)-Х5 и личные надобности (Тлн )-X6 согласно существующим «Межотраслевым методическим рекомендациям по определению нормативов времени на отдых и личные надобности», которые должны составлять не менее 10 мин в смену каждый. С учетом расчетов табл. 1 целевая функция оптимизации примет вид: f(X) = 1,7Xj + 13,9X2 + 4,6X3 + 1,7X4 + 1X5 + 1X6 ^ min (1) Ограничения: X1 > 2500 X2 < 28147,5 X3 > 690 X4 > 230 ' X5 = 100 X6 = 100
Минимальные энергетические затраты МГВМ в данных условиях представлены в виде электронной таблицы в среде Excel (табл. 2).
При проведении оптимизации в заданных условиях получено снижение энергозатрат с 28147,5 до 19182 кг-м согласно ограничению целевой функции (1), при этом компьютер выдает решение: «чаще проверяйте комбайн и сократите время на замену «зубков», нормативные затраты на отдых и личные надобности неизменны». Оптимизация в заданных условиях позволила сократить энергозатраты МГВМ в 1,46 раза. В принципе можно расширить варианты оптимизации для получения заданных параметров.
Для повышения достоверности оценки и оптимизации рассчитанные параметры напряженности труда МГВМ предлагается скорректировать на мультипликационный коэффициент сложности труда (Кмульт), который учитывает как сложность горно-геологических условий (Кгг.), так физиологические и эмоциональные перегрузки работников (К ), по формуле:
К
= П d + *г-п ) + П d + Кф-а )•
(2)
Понятно, что рассматриваются факторы отрицательного характера (шум, вибрация, горное давление, капеж воды, сильная вентиляционная струя, температура и подобное), выраженные в долях, поэтому при сложении в формуле они будут увеличивать напряженность труда.
При расчете факторов-рисков обрабатываются большие объемы информации, выбирается информационная модель, то есть многомерное пространство, поэтому для обработки больших массивов информации необходимо применение информационных технологий [9, 10, 11].
В научной литературе по БЖД присутствуют нормативы ПДВ, ПДК, температурный индекс WBGT, излучение, вибрация. Долевое превышение какого-либо параметра может создать определенный ряд нормированных коэффициентов, которые можно вводить в формулу (2) как негативные факторы, и, в принципе, это будет «условный» мультипликационный коэффициент увеличения напряженности труда.
При проведении хронометражей в конкретном очистном забое при использовании данного метода определения энергетических затрат можно планировать технологический процесс в координатах: минимум энергетических затрат работника - максимум производительности труда с учетом мультипликационного коэффициента сложности труда.
Для обеспечения повышенной безопасности жизнедеятельности на очистном участке необходим системный подход в управлении ею, который включает следующую иерархию: административное управление безопасностью, технологическая безопасность, техническая безопасность, организационная безопасность, психологический менеджмент, промсанитария, профосмотр.
Эффективность системного подхода в управлении определена свойствами систем, которые дают так называемые синергетические эффекты - мультипликацию результата, что отражено в трудах ряда ученых, на этой основе и введен мультипликационный коэффициент. Из множества методов управления, применяемых для решения глобальных и актуальных проблем, в ряде отраслей жизнедеятельности человека очевиден приоритет системного подхода [12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23].
Современная практика доказывает, что системный подход актуален в аспекте безопасности на угольных шахтах, и это доказывается применением ряда систем: диспетчерского мониторинга процессов в режиме он-лайн, аэрогазового контроля, автоматизации производственных процессов, управления производственной безопасностью и другими структурными подсистемами уголь-
ной шахты (система электроснабжения, система водоотлива, система вентиляции, система транспорта и так далее). К рассмотрению любого процесса можно подойти с системных позиций. Актуальность проблем безопасности определяется и темпом роста добычи, так как в угольной отрасли идет постоянное увеличение объемов добычи, за десять лет, с 2006 по 2016 г., диапазон роста составил 310-385,7 млн т угля [18, с. 58], то есть средний темп - 8,6 млн т в год.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основе данного методического подхода можно провести детальную оценку работоспособности и профпригодности персонала выемочного участка, провести оптимизацию производственного цикла, выявить резервы повышения производительности труда и снижения трав-моопасности работников, как и требуют принципы про-мсанитарии и БЖД.
Можно утверждать, что формирование системы БЖД в масштабах очистного участка даст синергетический эффект при взаимозаменяемости, резервировании элементов и подсистем безопасности в технологическом процессе, при гармонизации факторов условий труда и технологий добычи угля.
Список литературы
1. Новоселов С.В., Панихидников С.А. Методика определения профессионального рейтинга машиниста горновыемочных машин высоконагруженных очистных забоев шахт Кузбасса и связь человеческого фактора с риском взрыва метана // Уголь. 2017. № 7. С. 62-64. URL: http:// www.ugolinfo.ru/bgdev/Jour/072017.pdf (дата обращения: 15.10.2018).
2. Безопасность жизнедеятельности. Производственная безопасность и охрана труда / П.П. Кукин, В.А. Лапин, Н.А. Пономарев и др. М.: Высшая школа, 2003. 439 с.
3. Ютяев Ю.П., Лупий Л.М., Пальцев А.И. Из опыта работы очистной бригады В.И. Мельника шахты «Котинская» ОАО «СУЭК-Кузбасс» в 2009 г. // Уголь. 2010. № 4. С. 26-28. URL: http://www.ugolinfo.ru/Free/042010.pdf (дата обращения: 15.10.2018).
4. О рекордной длине и производительности очистного забоя шахты имени В.Д. Ялевского / А.А. Мешков, М.А. Волков, А.А. Ордин, А.М. Тимошенко, Д.В. Ботвенко // Уголь. 2018. № 7. С. 4-7. doi: 10.18796/0041-5790-20187-4-7.
5. Каракеян В.И., Никулина И.М. Безопасность жизнедеятельности. М.: Издательство Юрайт, 2013. 455 с.
6. Механизм предотвращения реализации опасной производственной ситуации / В.Б. Артемьев, В.А. Галкин, А.М. Макаров и др. // Уголь. 2016. № 5. С. 73-77. URL: http://www.ugolinfo.ru/bgdev/Jour/052016.pdf (дата обращения: 15.10.2018).
7. Таразанов И.Г. Итоги работы угольной промышленности России за январь-март 2012 года // Уголь. 2012. № 6. С. 48-59. URL: http://www.ugolinfo.ru/bgdev/Jour/062012. pdf (дата обращения: 15.10.2018).
8. Маринченко А.В. Безопасность жизнедеятельности. М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°», 2007. 360 с.
9. Степанов А.Н. Информатика. СПб.: Питер, 2015. 720 с.
10. Hastie Т., Tibshirani R., Friedmam J. The elements of statistical learning: data mining, inference and prediction. Springer, 2003. 552 p.
11. Min Chen, Shiwen Mao, Yin Zhang, Victor C.M. Leung. Big Data. Related Technologies, Challenges and Future Prospects. Springer, 2014. 100 p.
12. Буторин В.К., Ткаченко А.Н., Шипилов С.А. Прикладной системный анализ: концептуальный подход. Кемерово - М.: Издательское объединение Российские университеты, Кузбассвузиздат «АСШТ», 2006. 323 с.
13. Bertalanffy L. An Outline of General System Theory // British J. For Phil. of Sci. 1950. Vol. 2. Рр. 134-165.
14. Gharajedaghi J., Ackoff R.L. Toward Systemic Education of System Scientists // System Research. 1985. Vol. 2. N 1. Рр. 21-27.
15. Lewandowski A., Werzbicki A. Theory, Software and Testing Examples in Decision Support System. Working paper WP - 88 - 071. Internationnal Institute for Applied System Analysis, Laxenburg, Austria, 1988.
16. Новоселов С.В. Системная оценка стратегического развития топливно-энергетического комплекса региона: вопросы теории, методологии и практики (на примере ТЭК Кемеровской области на период 2020-2035 гг.). Кемерово, 2017. 194 с.
17. Панихидников С.А., Новоселов С.В. Инновации в обеспечении безопасности жизнедеятельности на угольных шахтах России: Монография. СПб: СПбГУТ, 2017. 212 с.
18. Таразанов И.Г. Итоги работы угольной промышленности России за январь-декабрь 2016 года // Уголь. 2017. № 3. С. 36-50. URL: http://www.ugolinfo.ru/Free/032017.pdf (дата обращения: 15.10.2018).
19. Яновский А.Б. Основные тенденции и перспективы развития угольной промышленности России // Уголь. 2017. № 8. С. 10-14. URL: http://www.ugolinfo.ru/ Free/082017.pdf (дата обращения: 15.10.2018).
20. Таразанов И.Г. Итоги работы угольной промышленности России за январь-декабрь 2017 года // Уголь. 2018. № 3. С. 58-73. doi: 10.18796/0041-5790-2018-3-58-73. URL: http://www.ugolinfo.ru/bgdev/Jour/032018.pdf (дата обращения: 15.10.2018).
21. Глинина О.И. Угольная промышленность в России: 295 лет истории и новые возможности // Уголь. 2017. № 10. С. 4-11. URL: http://www.ugolinfo.ru/Free/102017. pdf (дата обращения: 15.10.2018).
22. Артемьев В.Б. СУЭК - итоги 2017 года // Уголь. 2018. № 3. С. 4-13. doi: 10.18796/0041-5790-2018-3-4-13. URL: http://www.ugolinfo.ru/bgdev/Jour/032018.pdf (дата обращения: 15.05.2018).
23. Вержанский А.П. Экологизация угольной генерации. Из доклада на круглом столе «О программе экологизации угольной генерации Российской Федерации» // Уголь. 2017. № 9. С.11-16. URL: http://www.ugolinfo.ru/ Free/092017.pdf (дата обращения: 15.10.2018).
ECONOMIC OF MINING
UDC 614.8.084:331.453 © S.A. Panihidnikov, S.V. Novoselov, A.V. Kulinkovich, 2018
ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2018, № 11, pp. 64-69
Title
ASSESSMENT AND OPTIMIZATION OF ENERGY COSTS OF THE WORK OF DRIVERS OF MINING AND EXTRACTION MACHINES OF COAL MINE FACE TREATMENT - AN INTEGRAL PART OF THE SAFETY OF LIFE IN THE TREATMENT AREAS OF COAL MINES IN RUSSIA
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2018-11-64-69
Authors
Panihidnikov S.A.1, Novoselov S.V.2, 3, Kulinkovich A.V.1
1 Professor M.A. Bonch-Bruevich Saint-Petersburg State University of Telecommunications, Saint-Petersburg, 193232, Russian Federation
2 "Research Institute of Mine-rescue Business" JSC, Kemerovo, 650002, Russian Federation
3 International Academy of Ecology and Life Protection Sciences (IAELPS), Kemerovo, 650002, Russian Federation
Authors' Information
Panihidnikov S.A., PhD (Military), Head of Department of Ecology and Life Protection Sciences, tel.: +7 (911) 985-17-28, e-mail: panihidnikov@mail.ru Novoselov S.V., PhD (Economic), Leading Researcher of Laboratory"Mine-rescue business", Academician of IAELPS, e-mail: nowosyolow.sergej@yandex.ru Kulinkovich A.V., PhD (Chemicals), Associate Professor at Department of Ecology and Health and Safety, e-mail: geochem@mail.ru
Abstract
The paper deals with the current topic of safety of workers of the coal mine treatment site. In particular, the paper provides a method of evaluation and optimization of energy costs of labor of mining and mining machines of coal mines face treatment for the shift. The intensive increase in coal production in Russia simultaneously leads to an increase in the intensity of work of miners, after which irreversible processes may occur for their health, in view of the fact that the duration of the working shift is 8 hours. Increasing the intensity and intensity of labor for a person has its limits, which determines the actual problem of the optimal combination of the "machine - man" system. Injury and accident rate depends on the human factor and its performance in the long term, which is revealed in the paper. The paper presents a method for calculating the parameters of energy consumption of MGVM coal mine treatment, based on the energy costs of muscles in the performance of mechanical work. The proposed multiplier coefficient of difficulty of the in a breakage face. An example of optimization of energy costs of mining machines drivers in conditions of intensive technological cycle in Excel is given. The system approach to safety management of life activity in a clearing face is proved. The findings and recommendations for reducing the intensity of work operators of mining and excavation machines and activities with the aim of increasing its efficiency and reducing injuries.
Keywords
Health and safety of employees, Method, Optimization of energy costs of labour, Intensity of work, System "machine - man", Injury, Accident, Human factor, Multiplier coefficient of the complexity of the work, System approach.
References
1. Novoselov S.V. & Panihidnikov S.A. Metodika opredeleniya professional'nogo re-jtinga mashinista gorno-vyemochnykh mashin vysokonagruzhennykh ochistnykh zaboev shakht Kuzbassa i svyaz' chelovecheskogo faktora s riskom vzryva metana [Methodology for Kuzbass mines heavily loaded working faces mining - extraction machinery operators' professionalism rating and human factor relationship with methane explosion risks]. Ugol'- Russian Coal Journal, 2017, No. 7, Pp. 62-64. Available at: http://www.ugolinfo.ru/bgdev/Jour/072017.pdf (accessed 15.10.2018).
2. Kukin P.P., Lapin V.A., Ponomarev N.A. et al. Bezopasnost' zhiznedeyatel'nosti. Proizvodstvennaya bezopasnost' i okhrana truda [Fundamentals of health and safety. Health, safety and environment]. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 2003, 439 p.
3. Yutyaev E.P., Lupy M.G. & Paltsev A.I. Iz opyta raboty ochistnoj brigady V.I. Mel'nika shakhty "Kotinskaya" OAO "SUEK-Kuzbass" v 2009 g. [From an operational experience of brigade V.I. Melnik of mine"Kotinskaya" of'SUEK-Kuzbass" Company in 2009]. Ugol' - Russian Coal Journal, 2010, No. 4, Pp. 26-28. Available at: http://www.ugolinfo.ru/Free/042010.pdf (accessed 15.10.2018).
4. Meshkov A.A., Volkov M.A., Ordin A.A., Timoshenko A.M. & Botvenko D.V. O rekordnoj dline i proizvoditel'nosti ochistnogo zaboya shakhty imeni V.D. Ya-levskogo [On record length and productivity of highwall mining the V.D. Yalevsky mine]. Ugol' - Russian Coal Journal, 2018, No. 7, Pp. 4-7. doi: 10.18796/0041 -57902018-7-4-7.
5. Karakeyan V.I. & Nikulina I.M. Bezopasnost' zhiznedeyatel'nosti [Fundamentals of health and safety]. Moscow, Yurayt Publ., 2013, 455 p.
6. Artemiev V.B., Galkin V.A., Makarov A.M., Kravchuk I.L. & Galkin A.Val. Mekha-nizm predotvrashheniya realizatsii opasnoj proizvodstvennoj situatsii [Tool for hazardous industrial event occurrence elimination]. Ugol'- Russian Coal Journal, 2016, No. 5, Pp. 73-77. Available at: http://www.ugolinfo.ru/bgdev/Jour/052016. pdf (accessed 15.10.2018).
7. Tarazanov I.G. Itogy raboty ugol'noy promishlennosty Rossii za yanvar - mart 2012 [Russia's coal industry performance for January - March, 2016]. Ugol'- Russian Coal Journal, 2012, No. 6, Pp. 48-59. Available at: http://www.ugolinfo.ru/ bgdev/Jour/062012.pdf (accessed 15.10.2018).
8. Marinchenko A.V. Bezopasnost'zhiznedeyatel'nosti [Fundamentals of health and safety]. Moscow, Publishing and Trading Corporation "Dashkov and K°", 2007, 360 p.
9. Stepanov A.N. Informatika [Computer science]. Saint Petersburg, Piter Publ., 2015, 720 p.
10. Hastie T., Tibshirani R. & Friedmam J. The elements of statistical learning: data mining, inference and prediction. Springer, 2003, 552 p.
11. Min Chen, Shiwen Mao, Yin Zhang, Victor C.M. Leung. Big Data. Related Technologies, Challenges and Future Prospects. Springer, 2014, 100 p.
12. Butorin V.K., Tkachenko A.N. & Shipilov S.A. Prikladnoy sistemnyy analiz: kontseptual'nyy podkhod [Application system-based analysis: conceptual approach]. Kemerovo - Moscow, Publishing Association Russian Universities, Kuz-bassvuzizdat "ASShT", 2006, 323 p.
13. Bertalanffy L. An Outline of General System Theory. British J. For Phil. of Sci., 1950, Vol. 2, Pp. 134-165.
14. Gharajedaghi J. & AckoffR.L. Toward Systemic Education of System Scientists. System Research, 1985, Vol. 2, No. 1, Pp. 21-27.
15. Lewandowski A. & Werzbicki A. Theory, Software and Testing Examples in Decision Support System. Working paper WP - 88 - 071, Internationnal Institute for Applied System Analysis, Laxenburg, Austria, 1988.
16. Novoselov S.V. Sistemnaya otsenka strategicheskogo razvitiya toplivno-ener-geticheskogo kompleksa regiona: voprosy teorii, metodologii i praktiki (na primere TEKKemerovskoy oblastina period2020-2035gg.) [System-based evaluation of the strategic development of the fuel and energy sector of the region: questions of theory, methodology and practice (by the example of the fuel and energy sector of the Kemerovo region for the period 2020 to 2035)]. Kemerovo, 2017, 194 p.
17. Panikhidnikov S.A. & Novoselov S.V. Innovatsii v obespechenii bezopasnosti zhiznedeyatel'nosti na ugol'nykh shakhtakh Rossii. Monografiya [Innovations in life safety in the coal mines of Russia. Monograph]. Saint- Petersburg, St. Petersburg State University of Telecommunications Publ., 2017, 212 p.
18. Tarazanov I.G. Itogy raboty ugol'noy promishlennosty Rossii za yanvar -dekabr 2016 [Russia's coal industry performance for January - December, 2016]. Ugol' - Russian Coal Journal, 2017, No. 3, Pp. 36-50. Available at: http://www. ugolinfo.ru/Free/032017.pdf (accessed 15.10.2018).
19. Yanovsky A.B. Osnovnye tendentsii i perspektivy razvitiya ugol'noy promysh-lennosti Rossii [Main trends and prospects of the coal industry development in Russia]. Ugol' - Russian Coal Journal, 2017, No. 8, Pp. 10-14. doi: 10.18796/00415790-2017-8-10-14. Available at: http://www.ugolinfo.ru/Free/082017.pdf (accessed 15.10.2018).
20. Tarazanov I.G. Itogy raboty ugol'noy promishlennosty Rossii za yanvar -dekabr 2017 [Russia's coal industry performance for January - December, 2017]. Ugol' - Russian Coal Journal, 2018, No. 3, Pp. 58-73. doi: 10.18796/0041-57902018-3-58-73. Available at: http://www.ugolinfo.ru/bgdev/Jour/032018.pdf (accessed 15.10.2018).
21. Glinina O.I. Ugol'naya promyshlennost' v Rossii: 295 let istorii i novye voz-mozhnosti [The coal industry in Russia: 295 year history and new opportunities]. Ugol' - Russian Coal Journal, 2017, No. 10, Pp. 4-11. Available at: http://www. ugolinfo.ru/Free/102017.pdf (accessed 15.10.2018).
22. Artemiev V.B. SUEK - itogi 2017 goda [SUEK - Results of 2017]. Ugol'- Russian Coal Journal, 2018, No. 3, Pp. 4-13. doi: 10.18796/0041-5790-2018-3-4-13. Available at: http://www.ugolinfo.ru/bgdev/Jour/032018.pdf (accessed 15.10.2018).
23. Verzhanskiy A.P. Ekologizatsiya ugol'noy generatsii. Iz doklada na kruglom stole"O programme ekologizatsii ugol'noy generatsii Rossiyskoy Federatsii" [Coal-fired generation greening. Excerpts from the roundtable report "On the Program of coal-fired generation greening in the Russian Federation"]. Ugol'- Russian Coal Journal, 2017, No. 9, Pp. 11-16. Available at: http://www.ugolinfo.ru/Free/092017. pdf (accessed 15.10.2018).
