CC BY
17
I К.А. Кольвах //K.A. Kolvakh [email protected]
аспирант кафедры Безопасности производств, ФГБОУ ВО "Санкт-Петербургский горный университет" 199106, Санкт-Петербург, Васильевский остров, 21 линия, д. 2 post-graduate student of Department of Industrial safety,
Saint-Petersburg Mining University (199106, Saint-Petersburg, Vasilievsky island, 21 line, h. 2
УДК 331.438
ОЦЕНКА ВЕЛИЧИНЫ ИНДИВИДУАЛЬНОГО РИСКА И РИСКА ГРУППОВОГО НЕСЧАСТНОГО СЛУЧАЯ РАБОТНИКОВ УГОЛЬНЫХ ШАХТ ПРИ ОБРУШЕНИИ ГОРНЫХ ПОРОД ASSESSMENT OF THE INDIVIDUAL RISK PROBABILITY AND THE RISK OF COAL MINE WORKERS GROUP ACCIDENT IN CASE OF MINE ROCK COLLAPSE
На сегодняшний день число случаев смертельного травмирования в результате обрушений горных пород является недопустимо высоким. Вследствие этого существует необходимость создание эффективной методики оценки риска, обусловленного данным фактором, а также выбора мероприятий, направленных на управление риском. В данной статье проанализированы статистические данные по смертельному травмированию работников угольных шахт в результате обрушений за период с 2015 по 2020 года для профессий работников, подверженных смертельному травмированию, для Кузнецкого угольного бассейна, определена величина индивидуального риска для каждой из них. Также, установлена зависимость величины индивидуального риска смертельного травмирования от вероятности обрушения горных пород для каждой профессии. В целях проведения выбора мероприятий, направленных на управление риском группового несчастного случая, осуществляется переход от расчета индивидуального риска к коллективному. Обосновано применение организационно-технических мероприятий в зависимости от величины риска группового несчастного случая.
To date, the number of fatal injury cases as a result of rock collapses is unacceptably high. As a result, there is a need to create an effective methodology for assessing the risk caused by this factor, as well as the choice of measures aimed at risk control. This article analyzes the statistical data on fatal injuries of coal mine workers as a result of collapses for the period from 2015 to 2020 for the professions of workers who are subject to fatal injuries as a result of rock collapses, for the Kuznetsk coal basin, the probability of the individual risk for each of them is determined. Also, the dependence of fatal injury individual risk probability on the probability of rock collapse for each profession is established. In order to carry out the selection of measures aimed at group accident risk control, the transition from the calculation of individual risk to collective risk is carried out. The use of organizational and technical measures depending on a group accident risk probability is justified.
Ключевые слова: ТЕОРЕМА БАЙЕСА, ОБРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД, СМЕРТЕЛЬНЫЙ ТРАВМАТИЗМ, УГОЛЬНЫЕ ШАХТЫ, ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ РИСК, РИСК ГРУППОВОГО НЕСЧАСТНОГО СЛУЧАЯ.
Keywords: BAYES THEOREM, MINE ROCK COLLAPSES, FATAL INJURIES, COAL MINES, INDIVIDUAL RISK, GROUP ACCIDENT RISK.
Введение. Обрушения горных пород являются нарушением устойчивого состояния массива, проявляясь в виде вывалов глыб и кусков породы в горные выработки при подземной разработке угольных месторождений, а также в виде отделения части пород кровли либо сдвижения всей под-
работанной толщи [1].
Согласно данным Ростехнадзора за период с 2015 по 2020 года на шахтах Кузнецкого угольного бассейна произошло 17 случаев смертельного травмирования в результате обрушений горных пород. Обрушения горных пород составляют 34% от общего числа смертельных
несчастных случаев на угольных шахтах Кузбасса за данный период 2, 3, 4].
К основным видам работ, в ходе осуществления которых произошли случаи смертельного травмирования в результате обрушения горных пород, относятся:
• горнопроходческие работы (проведение работ по проходке штреков, проведение камер);
• работы по креплению и перекреплению выработки (передвижение секций механической крепи, возведение крепи в забое, работы по извлечению крепи);
• проведение ремонтных и строительных работ (выполнение ремонтных работ в лаве, монтажные работы в монтажной камере, работы по зачистке почвы демонтажного ходка) [5, 6].
Методика исследования.
В целях проведения оценки величины индивидуального риска смертельного травмирования (год-1) для конкретных профессий, была проведена обработка статистических данных для Кузнецкого угольного бассейна.
Согласно данным Сибирского управления Ростехнадзора за период с 2015 по 2020 года на угольных шахтах Кузбасса в результате обрушения горных пород произошло 17 случаев смертельного травмирования следующих профессий работников (Табл. 1).
Величину индивидуального риска смертельного травмирования (год-1) предлагается рассчитывать на основе теоремы Байеса, позволяющей определить вероятность какого-либо события при условии, что произошло другое статистически связанное с ним событие. Данный метод позволит расширить область применения формулы с учетом особенностей оценки индивидуального риска для угольных бассейнов на основе ее преобразования. Теорема Байеса позволяет получить вероятность истинного положительного результата. Известный математический аппарат, простота обработки, возможность компьютерной реализации делает использование данного метода оценки актуальным направлением в управлении профессиональным риском, обусловленным обрушениями горных пород 7].
Формула имеет следующий вид:
Р(В|Л)Р{А) 0)
Р(Л|В) =
НЮ
где Р(А) - априорная вероятность гипотезы А; Р(А\В) - вероятность гипотезы А при наступлении события В;
Р(В\А) - вероятность наступления события В при истинности гипотезы А;
Р(В) - полная вероятность наступления события
В 7].
В данном исследовании в качестве события А принимается смертельный несчастный случай на угольной шахте. В качестве события В
- обрушение горных пород. Соответственно, Р(А)
- вероятность смертельного несчастного случая. Р(В) - вероятность обрушения горных пород. Р(В\А) представляет собой апостериорную вероятность - событие В (обрушение горных пород) при условии, что событие А (смертельный несчастный случай) уже произошло. Величина Р(А\В) - вероятность события А (смертельного несчастного случая) при условии, что событие В (обрушение горных пород) произошло.
Производится вычисление вероятности смертельного несчастного случая на угольной шахте Р(А). Следовательно, формула будет преобразована и иметь следующий вид (формула
Р(А) = (2)
PCs
Введем следующие обозначения: P(A) обозначим как RuHd; P(A\B) - A; P(B) - R; P(B\A) - B.
Применительно к оценке величины индивидуального риска смертельного травмирования при обрушении горных пород формула имеет следующий вид (формула 3):
(3)
где Яи1н(У1 - величина индивидуального риска смертельного травмирования для конкретной профессии работников, год-1; г - профессия работников угольных шахт; А. - отношение числа работников г-ой профессии, получивших смертельную травму в результате обрушений, к общему число работников, которые были заняты на участках ведения горных работ в среднем за год;
Яобр - вероятность обрушения горных пород, вычисляемая на основе критерия максимального правдоподобия [8];
В - отношение числа работников, получивших смертельную травму в результате обрушений, к общему числу смертельных несчастных случаев на угольных шахтах [8].
Для расчета величины индивидуального риска необходимо определить значение показателей А и В. Обработка статистических данных проводилась за период с 2015 по 2020 года для Кузнецкого угольного бассейна.
Показатель^ определяется по формуле:
4 =^1
(4)
где N - число работников г-ой профессии, полу-
Таблица 1. Смертельные несчастные случаи на угольных шахтах Кузбасса [2, 3, 4]
Table 1. Fatal accidents at coal mines of Kuzbass [2, 3, 4]
Профессия Количество случаев смертельного травмирования
Горнорабочий очистного забоя (ГРОЗ) 6
Строитель 2
Проходчик 2
Машинист горно-выемочных машин (МГВМ) 7
Таблица 2. Величина показателя A для каждой профессии работников Table 2. The value of the indicator A for each profession of workers
Профессия Величина показателя A
ГРОЗ 0,0009
Проходчик 0,0003
МГВМ 0,001
Строитель 0,0003
Таблица 3. Величина индивидуального риска для каждой профессии работников Table 3. The value of individual risk for each profession of workers
Профессия Величина показателя A
ГРОЗ 0,00066
Проходчик 0,0002
МГВМ 0,0007
Строитель 0,0002
Таблица 4. Зависимость величины индивидуального риска от вероятности обрушения горных пород Table 4. Dependence of individual risk probability on the probability of rock collapse
Профессия Величина показателя A
ГРОЗ 0,0026* . ' ООО
Проходчик 0,0009* О
МГВМ 0,0029* О
Строитель 0,0009* О ' ООО
чивших смертельную травму в результате обрушений;
N - общее число работников, которые были заняты на участках ведения горных работ в среднем за год [2, 9].
Результаты исследования. Показатель А для ГРОЗа на угольных шахтах Кузбасса будет определяться следующим образом (формула 4)
И:
А =
6487
= 0,0009
Показатель В определяется по формуле: в - ^овр
(5)
где Ыобр - число работников, получивших смертельную травму в результате обрушений; Ыо6ш - общее число смертельных несчастных случаев на угольных шахтах [2, 3, 4].
Для угольных шахт Кузбасса формула будет иметь вид:
17
0,34
Вероятность обрушения горных пород принимаем равной 0,25 [8].
Соответственно, величина индивидуального риска для ГРОЗа Кузбасса будет иметь вид:
Р.
0,0009 ■ 0,25
нндгроз =---~-—-~ 0,0007 год
£> и, Л*
В рамках исследования была установлена зависимость величины индивидуального риска смертельного травмирования (год-1) от вероятности обрушения горных пород для каждой профессии путем преобразования формулы Байеса с учетом известных параметров А. и В.
Так, зависимость величины индивидуального риска от вероятности обрушения горных пород для ГРОЗа будет представлена следующим соотношением:
0,0009 -Па6
Яинд =-—-Ь = 0-0026 ■ Я^р
0,34
В целях разработки мероприятий, направленных на управление риском группового несчастного случая, необходимо перейти от расчета индивидуального риска к коллективному. Согласно приказу Ростехнадзора от 11.04.2016 № 144 "Об утверждении Руководства по безопасности "Методические основы по проведению анализа опасностей и оценки риска аварий на опасных производственных объектах" величина коллективного риска определяется по следующей формуле [10]:
Д,
= О
(6)
где Qj - частота j-го сценария, при котором ожидаемое количество погибших лиц равно Nj.
В данном исследовании рассматривается один сценарий - гибель работников угольных шахт в результате обрушения горных пород. Следовательно, риск группового несчастного случая вследствие обрушения горных пород будет определяться по следующей формуле:
Л
ГНС
= д„
(7)
где ЯГНС - риск группового несчастного случая, характеризующий вероятность получения группой работников смертельной травмы в результате обрушения горных пород, (чел/год); Яинд - величина индивидуального риска смертельного травмирования для конкретной профессии работников, (год-1); N. - число работников данной профессии.
К примеру, для трех строителей риск группового несчастного случая будет равен (формула 7):
Дгнс = 0,0002 ■ 3 = 0,0006 = 6 ■ 10~4 чел/год
Расчетное значение риска группового несчастного случая предлагается соотносить с величиной 1-10-5 - 110-6, соответствующей среднему уровню риска причинению вреда здоровью работника согласно Постановлению Правительства РФ № 806 «О применении риск-ориентированного подхода при организации отдельных видов государственного контроля (над-
зора) и внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации» [11].
В случае, если полученная величина риска группового несчастного случая ниже данного диапазона, проведение организационно-технических мероприятий не обязательно.
В случае, если полученная величина риска группового несчастного случая входит в данный диапазон, предлагается проведение технических мероприятий.
В случае, если величина риска группового несчастного случая превышает данный диапазон, предлагается проведение организационных и технических мероприятий.
Если на участках ведения горных работ заняты работники разных профессий, рекомендуется проведение организационных и технических мероприятий в тех случаях, когда величина риска группового несчастного случая (чел/год) превышает величину 110-5 хотя бы для одной из данных профессий.
Заключение.
В данной статье содержится решение актуальной задачи оценки величины риска группового несчастного случая работников угольных шахт в результате обрушения горных пород, позволяющее повысить безопасность труда персонала угольных шахт.
В результате анализа статистических данных установлено важнейшее влияние обрушений горных пород на отраслевые показатели смертельного травмирования. Проведен расчет величин индивидуального риска смертельного травмирования для различных профессий работников угольных шахт для Кузнецкого угольного бассейна.
Установлены зависимости величины индивидуального риска смертельного травмирования от вероятности обрушения горных пород для профессий работников угольных шахт. Зависимости носят линейный характер.
С целью выбора мероприятий, направленных на управление риском группового несчастного случая, проводится его определение с учетом величины индивидуального риска смертельного травмирования для конкретной профессии.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
2.
3.
4.
Коршунов, Г.И. Разработка методики оценки рисков аварий на угольных шахтах с учетом конкретных горногеологических условий / Г.И. Коршунов, О.И. Казанин, М.Л. Рудаков, А.О. Недосекин, Е.И. Кабанов // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2017. - № 4. - С. 374-383.
Годовой отчет «Годовой отчет о результатах деятельности федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору» / Сибирское управление федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору: Кемерово, 2016-2019. [Электронный ресурс] / Ростехнадзор. - http://usib.gosnadzor.ru/info/.
[Электронный ресурс] / Обзор аварийности угольных шахт / Всероссийская научно-практическая конференция
«Россия молодая». 21-24 апреля 2020г. - http://science.kuzstu.ru/wp-content/Events/Conference/RM/2020/RM20/ pages/Articles/10101.pdf
5. Статистический сборник ТЭК России - 2016: Выпуск июнь 2017 [Электронный ресурс] / Аналитический центр при Правительстве Российской Федерации. - URL: http://ac.gov.ru/fNes/publication/a/13691.pdf
6. Пути обеспечения безопасности при проектировании интенсивной угледобычи в Кузбассе / А.Н. Шабаров, С.В. Цирель, Е.П. Ютяев, А.И. Пальцев // Записки Горного института. 2013 Т.205. С. 103-107.
7. Тулупьев А.Л., Николенко С.И., Сироткин А.В. Байесовские сети: логико-вероятностный подход. - СПб: Наука, 2006. - 608 с.
8. Rudakov M.L., Rabota E.N., Kolvakh K.A. Assessment of individual risk of fatal injury to coal mine workers during collapses // Naukovyi visnyk Natsionalnoho Hirnychnoho Universytetu. - 2020 №4. - P. 88 - 93.
9. Ежегодные отчеты о деятельности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору [Электронный ресурс] / Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору. - URL: http://www.gosnadzor.ru/public/annual_reports/
10. Об утверждении Руководства по безопасности "Методические основы по проведению анализа опасностей и оценки риска аварий на опасных производственных объектах": Приказ Ростехнадзора от 11.04.2016 № 144 [Электронный ресурс] / Техэксперт. - URL: http://docs.cntd.ru/document/420347908
11. О применении риск-ориентированного подхода при организации отдельных видов государственного контроля (надзора) и внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации: Постановление Правительства Российской Федерации от 17 августа 2016 г. № 806 (с изм. на 19 февраля 2018 г.) [Электронный ресурс] / Техэксперт. - URL: http://docs.cntd.ru/document/420372694.
REFERENCES
1. Korshunov, G.I., Kazanin, O.I., Rudakov, M.L., Nedosekin, A.O., & Kabanov, Ye.I. (2017). Razrabotka metodiki otsenki riskov avariy na ugol'nykh shakhtakh s uchetom konkretnykh gorno-geologicheskikh usloviy [Development of a methodology for assessing the risks of accidents at coal mines, taking into account specific mining and geological conditions]. Gorny informatsionno-analiticheskii biulleten - Mining Informational Analytical Bulletin, 4, 374-383 [in Russian].
2. Godovoy otchet o rezul'tatakh deyatel'nosti federal'noy sluzhby po ekologicheskomu, tekhnologicheskomu i atom-nomu nadzoru [Annual report on the results of the activities of the Federal Service for Environmental, Technological and Nuclear Supervision]. Siberian Department of the Federal Service for Environmental, Technological and Nuclear Supervision: Kemerovo, 2016-2019 [in Russian].
3. Rostekhnadzor. Retrieved from: http://usib.gosnadzor.ru/info/ [in Russian].
4. Obzor avariynosti ugol'nykh shakht [Review of the accident rate of coal mines].Proceedings from: Vserossiyskaya nauchno-prakticheskaya konferentsiya «Rossiya molodaya». 21-24 aprelya 2020g. Retrieved from: http://science. kuzstu.ru/wp-content/Events/Conference/RM/2020/RM20/pages/Articles/10101.pdf [in Russian].
5. Statisticheskiy sbornik TEK Rossii - 2016 [Statistical Digest of the Fuel and Energy Complex of Russia - 2016]. Issue June 2017. Analytical Center for the Government of the Russian Federation. Retrieved from: http://ac.gov.ru/files/ publication/a/13691.pdf [in Russian].
6. Shabarov, A.N., Tsirel, S.V., Yutiaev, Ye.P., & Paltsev, A.I. (2013). Puti obespecheniya bezopasnosti pri proyektirovanii intensivnoy ugledobychi v Kuzbasse [Safety Provision Ways in Designing Intensive Coal Mining in Kuzbass]. Mining Institute Notes, v. 205, pp. 103-107 [in Russian].
7. Tulupiev,A.L., Nikolaenko, S.I., & Sirotkin,A.V. (2006). Bayyesovskiye seti: logiko-veroyatnostnyy podkhod [Bayesian networks: a logical-probabilistic approach]. Sankt-Petersburg: Nauka [in Russian].
8. Rudakov, M.L., Rabota,E.N., & Kolvakh K.A. (2020). Assessment of individual risk of fatal injury to coal mine workers during collapses // Naukovyi visnyk Natsionalnoho Hirnychnoho Universytetu, №4, 88 - 93 [in English].
9. Yezhegodnyye otchety o deyatel'nosti Federal'noy sluzhby po ekologicheskomu, tekhnologicheskomu i atomnomu nadzoru [Annual reports on the activities of the Federal Service for Environmental, Technological and Nuclear Supervision]. Federal Service for Environmental, Technological and Nuclear Supervision. Retrieved from: http://www. gosnadzor.ru/public/annual_reports/ [in Russian].
10. Ob utverzhdenii Rukovodstva po bezopasnosti "Metodicheskiye osnovy po provedeniyu analiza opasnostey i otsenki riska avariy na opasnykh proizvodstvennykh ob"yektakh" [On approval of the Safety Guide "Methodological foundations for the analysis of hazards and risk assessment of accidents at hazardous production facilities"] Order of Ros-technadzor dated 11.04.2016 No. 144. Retrieved from: http://docs.cntd.ru/document/420347908 [in Russian].
11. O primenenii risk-oriyentirovannogo podkhoda pri organizatsii otdel'nykh vidov gosudarstvennogo kontrolya (nadzora) i vnesenii izmeneniy v nekotoryye akty Pravitel'stva Rossiyskoy Federatsii [On the application of a risk-based approach when organizing certain types of state control (supervision) and amending some acts of the Government of the Russian Federation]. Resolution of the Government of the Russian Federation No. 806 dated August 17, 2016 (as amended on February 19, 2018). Retrieved from: http://docs.cntd.ru/document/420372694 [in Russian].
