Показатели аэрологического риска аварий на выемочных участках угольных шахт Текст научной статьи по специальности «Науки о здоровье»

- © О.В. Скопинцева, C.B. Баловцев, В.Н. Михайлова, 2014

УЛК 622.86

О.В. Скопинцева, C.B. Баловцев, В.Н. Михайлова

ПОКАЗАТЕЛИ АЭРОЛОГИЧЕСКОГО РИСКА АВАРИЙ НА ВЫЕМОЧНЫХ УЧАСТКАХ УГОЛЬНЫХ ШАХТ

Представлена структурная схема аэрологического риска аварий на выемочных участках, включающая фоновые и системные факторы. Аэрологический риск по пылевому фактору в большей степени определяется горно-геологическими условиями; аэрологический риск по газовому фактору определяется горнотехническими условиями разработки угольных пластов, отнесенными к схемам вентиляции определенной уязвимости.

Ключевые слова: аэрологический риск аварий, пылеобразующая способность пласта, метанообильность, структурная схема риска, матрица ранжирования, показатели опасности, показатели уязвимости, коэффициенты весомости.

Оценка аэрологического риска аварий на выемочном участке учитывает фоновые (газоносность, фильтрационно-коллекторские свойства, пылеобразующая способность, прочностные характеристики пласта и вмещающих пород) и системные (газообильность участка, нагрузка на очистной забой, скорость подвигания очистного забоя, топологические и

аэродинамические параметры схем вентиляции участка) факторы отработки угольных пластов [5, 6] (рис. 1).

В структуре аэрологического риска аварий на выемочных участках угольных шахт вклад различных факторов в комплексную оценку неравнозначен. Для определения значимости факторов аэрологического риска аварий авторами был использован метод

Рис. 1. Факторы аэрологического риска аварий на выемочном участке

экспертного опроса по Дельфи [4, 7]. В группу экспертов входили сотрудники , профессорско-преподавательский состав, инженерно-технические работники следующих организаций и предприятий: Управления ВГСЧ МЧС России, Российского государственного геологоразведочного университета имени Серго Орджоникидзе, Московского государственного горного университета, ОАО «ННЦ ГП - ИГД им. A.A. Скочинского», ОАО «ОУК «Юж-кузбассуголь».

Согласованность мнений экспертов оценивалась с помощью коэффициента конкордации [4]:

w = 12S(d2)

ш2 (n3 - n) - m£ Tj

j=i

где S(d2) - сумма квадратов отклонений; m - число свойств, для которых требуется определение весомостей.

T =1 t3 - b)

м , (2)

где t - число одинаковых (совпавших) рангов в j-м ранжировании.

Значимость коэффициента конкордации проверяли по критерию Пирсона который рассчитывается по формуле [4]:

X2 =■

12S( d2)

1

mn( n + 1)---У Tj

n -1 U j

(1)

(3)

Гипотеза согласия мнений специалистов оказалась состоятельной при высоких значениях конкордации

Таблица 1

Иерархическая структура риска

0-й уровень I-й уровень 11-й уровень 111-й уровень 1У-й уровень

Риск Опасность Пылеобразующая способность пласта Малопыльные До 50 г/т

50-100 г/т

Средней пыль-ности 100-150 г/т

150-250 г/т

Пыльные 250-400 г/т

400-700 г/т

Весьма пыльные 700-1200 г/т

Более 1200 г/т

Метанообильность Категория I

Категория II

Категория III

Сверхкатегорные

Опасные по внезапным выбросам

Уязвимость Степень разбавления вредностей по источникам поступления Малая

Средняя

Большая

Степень устойчивости проветривания как при нормальных, так и при аварийных режимах Большая

Малая

Степень влияния направления движения свежей и исходящей струй воздуха Малая

Большая

Рис. 2. Структурная схема аэрологического риска

(№ = 0,69-0,94). Все коэффициенты конкордации достоверны при уровне значимости критерия Пирсона

12 > 5%.

В табл. 1 представлена иерархическая структура риска, представляемая деревом свойств, число уровней в котором равно пяти.

На нулевом уровне (рис. 2) находится обобщенный показатель риска - Кр, который на первом уровне рассматривается по показателям опасности (Ко) и уязвимости (Ку).

На втором уровне показатель опасности рассматривается по пыле-образующей способности пласта (К01) и метанообильности (К02); показатель уязвимости - по степени разбавления вредностей по источникам поступления (Ку1); по степени устойчивости проветривания (Ку2); по степени влияния направления движения свежей и исходящей струй воздуха (Ку3).

На третьем уровне пылеобразу-ющая способность пласта рассматривается в зависимости от уровня запыленности и делится на четыре уровня - малопыльные (К011), средней пыльности (К012), пыльные (К013), весьма пыльные (К014). Они в свою оче-

редь на четвертом уровне разделены на восемь групп по величине удельного пылевыделения.

Метанообильность на третьем уровне разделена на пять групп в зависимости от относительной метанообильности - I категория (К021), II категория (Kq22), III категория (К023), сверх-категорная (К024), опасная по наличию внезапных выбросов (Кэ25). Показатели уязвимости на третьем уровне в зависимости от наличия в воздухе рабочей зоны опасных примесей и в зависимости от эффективности схем вентиляции делятся на три степени -малая, средняя и большая.

Всего на первом уровне рассматриваются две группы, на втором уровне - пять групп показателей риска, на третьем уровне - 16 групп, на четвертом уровне пылеобразуюшая способность пласта разделена на восемь групп.

При ранжировании показателей риска (табл. 2) эксперты отдали предпочтение показателю метанообиль-ности, на втором месте степень разбавления вредностей по источникам поступления, на третьем - пылеобразуюшая способность пласта, на

Таблица 3

Коэффициенты весомостей показателей риска второго уровня по результатам экспертного опроса

Таблица 2

Матрицы ранжирования показателей риска второго уровня

Номер эксперта Показатели

Пыле-образуюшая способность Мегано-обильность Степень разбавления вредностей по источникам поступления Степень устойчивости проветривания Степень влияния направления движения свежей и исходяшей струй воздуха Сумма

1 2 3 4 5

1 3 1 2 4,5 4,5

2 2 1 3 4,5 4,5

3 2,5 2,5 1 4 5

4 1 2,5 2,5 5 4

5 1 2 3 5 4

6 2,5 1 2,5 4,5 4,5

7 3 1,5 1,5 5 4

8 2 1 3 4,5 4,5

9 2,5 2,5 1 4 5

10 3 1 2 5 4

б 22,5 16 21,5 46 44 150

б -7,50 -14,00 -8,50 16,00 14,00

б 56,25 196,00 72,25 256,00 196,00 776,50

Ранг 3 1 2 5 4

Ш=0,78; А,2=31,06%

Показатели риска Коэффициенты весомостей показателей риска Сред-

Номер эксперта ние

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 значения

Пылеобразующая способность 0,18 0,20 0,15 0,12 0,15 0,10 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15

Метанообильность 0,39 0,35 0,31 0,32 0,38 0,40 0,34 0,35 0,31 0,30 0,35

Степень разбавления

вредностей по источникам поступления 0,21 0,25 0,34 0,32 0,33 0,30 0,29 0,30 0,35 0,35 0,30

Степень устойчивости проветривания 0,11 0,10 0,10 0,11 0,07 0,10 0,12 0,10 0,10 0,10 0,10

Степень влияния нап-

равления движения

свежей и исходящей струй воздуха 0,11 0,10 0,10 0,13 0,07 0,10 0,10 0,10 0,09 0,10 0,10

четвертом и пятом местах наличие особенностей в топологии схемы вентиляции и степень устойчивости проветривания соответственно.

Коэффициенты весомости показателей риска второго уровня по результатам экспертного опроса приведены в табл. 3.

Наибольший риск по взрывоопас-ности представляют пласты с высоким выделением пыли, т.е. так называемые «весьма пыльные» с удельным пылевыделением более 1200 г/т, что и отметили эксперты - 1 место в группе. Со снижением уровня запыленности снижается и значимость показателя в группе.

Учитывая вышеизложенное, можно сделать следующие выводы:

1. Анализ отечественного опыта оценки риска применительно к угольным шахтам показывает, что в настоящее время в отечественной нормативной базе отсутствует система методических документов, позволяющая на единой основе проводить анализ и оценку опасностей. Существующие нормативные методики [1,2,3] используют различные критерии и не позволяют проводить комплексную оценку безопасности с учетом всех факторов риска.

2. Разработана структура оценки аэрологического риска аварий на выемочном участке, учитывающая фоновые (газоносность, фильтрационно-коллекторские свойства, пылеобра-зующую способность, прочностные характеристики пласта и вмещающих пород) и системные (газообильность участка, нагрузку на очистной забой, скорость подвигания очистного забоя, топологические и аэродинамические параметры схем вентиляции участка) факторы отработки угольных пластов.

3. При ранжировании показателей риска эксперты отдали предпочтение показателю метанообильности, на втором месте степень разбавления вредностей по источникам поступления, на третьем - пылеобразующая способность пласта, на четвертом и пятом местах наличие особенностей в топологии схемы вентиляции и степень устойчивости проветривания соответственно.

1. Правила безопасности в угольных шахтах. ПБ 05-618-03. - М.: Федеральное государственное предприятие «Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России». -2004. - 293 с.

2. Руководство по борьбе с пылью в угольных шахтах. - М.: Недра, 1979. - 319 с.

3. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. - Макеевка. - Донбасс. - 1989. - 319 с.

4. Орлов А.И. 0рганизационно-эконо-мическое моделирование. Ч. 2: Экспертные оценки. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. - 486 с.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

5. Скопинцева О.В. Разработка системы контроля, диагностики состояния шахтнык вентиляционнык систем, метода оценки и повышения их надежности // Горный информационно-аналитический бюллетень. -2003.- № 5. - С. 152-156.

6. Скопинцева О.В., Баловцев С.В. К вопросу оценки аэрологического риска при различных схемах вентиляции выемочных участков угольных шахт // Научный вестник МГГУ. - 2013. - № 1 (34). - С.87-100.

7. Kletz T. An engineers view of human error // Institution of Chemical Engineers. -1991. - 199 p. ЕИЗ

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ_

Скопинцева Ольга Васильевна - доктор технических наук, профессор, e-mail: skopintseva54@mail.ru,

Баловцев Сергей Владимирович - кандидат технических наук, доцент, e-mail: balovcev@yandex.ru,

Михайлова Виктория Николаевна - доктор технических наук, профессор, e-mail: vklon@yandex.ru,

Московский государственный горный университет.

UDC 622.86

AEROLOGICAL ACCIDENT RISK INDICATORS IN WORKING AREAS OF COAL MINES

Skopinceva O.V., Doctor of Technical Sciences, Professor, e-mail: skopintseva54@mail.ru, Balovcev S.V., Candidate of Engineering Sciences, Assistant Professor, e-mail: balovcev@yandex.ru, Mihajlova V.N., Doctor of Technical Sciences, Professor, e-mail: vklon@yandex.ru, Moscow State Mining University.

The author describes the structural chart of aerological risk of accidents in coal mine working areas, including background and system factors. The aerological risk by dust factor is mostly governed by the mining-and-geological conditions; the aerological risk by gas factor is governed by the mine-technical conditions in coal beds collocated with ventilation schemes of definite exposure.

Key words: aerological accident risk, coal bed dust-producing capacity, methane content, structural chart of risk, ranging matrix, hazard indicators, exposure indicators, weight factors.

REFERENCES

1. Pravila bezopasnosti v ugol'nyh shahtah. PB 05-618-03 (Coal mine safety regulations PB 05-618-03), Moscow, Nauchno-tehnicheskij centr po bezopasnosti v promyshlennosti Gosgortehnadzora Rossii, 2004, 293 p.

2. Rukovodstvo po bor'be s pylju v ugol'nyh shahtah (Dust combating manual for coal mines), Moscow, Nedra, 1979, 319 p.

3. Rukovodstvo po proektirovaniju ventiljacii ugol'nyh shaht (Coal mine ventilation design manual), Ma-keevka, Donbass, 1989, 319 p.

4. Orlov A.I. Organizacionno-jekonomicheskoe modelirovanie. Ch. 2, Jekspertnye ocenki. (Organizational-economic modeling. Part II: Expert appraisals), Moscow, Izd-vo MGTU im. N.Je. Baumana, 2011, 486 p.

5. Skopinceva O.V. Gornyj informacionno-analiticheskij bjulleten', 2003, no 5, pp. 152-156.

6. Skopinceva O.V., Balovcev S.V. Nauchnyj vestnik MGGU, 2013, no 1 (34), pp. 87-100.

7. Kletz T. An engineers view of human error. Institution of Chemical Engineers, 1991, 199 p.

РИСУЕТ ДАРЬЯ АБРЕНИНА

Переутомившийся студент и во сне считывает информацию