CC BY
24
III. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ БЕЗОПАСНОСТИ ГОРНЫХ РАБОТ III. TECHNOLOGICAL QUESTIONS
OF MINING WORK SAFETY
о
Alft
■ К. А. Кольвах// K. A. Kolvakh
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
ПРИМЕНЕНИЕ ТЕОРЕМЫ БАЙЕСА ДЛЯ ОЦЕНКИ ВЕЛИЧИНЫ ИНДИВИДУАЛЬНОГО РИСКА, ОБУСЛОВЛЕННОГО ОБРУШЕНИЯМИ ГОРНЫХ ПОРОД, НА УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ BAYES THEOREM APPLICATION FOR THE COAL MINES' ROCK COLLAPSE INDIVIDUAL RISK POSSIBILITY ASSESSMENT
Несмотря на наметившуюся тенденцию к снижению числа случаев смертельного травматизма на угольных шахтах, состояние охраны труда на данных производственных объектах остается неудовлетворительным. Исходя из этого, существует необходимость в совершенствовании методики оценки профессиональных рисков, обусловленных травмирующими факторами. В данном случае была разработана методика оценки величины индивидуального риска, обусловленного обрушениями горных пород. В статье приводятся данные по смертельному травматизму, обусловленному обрушениями горных пород на угольных шахтах страны в период 2006-2017 года, а также величины индивидуального риска смертельного травматизма на отдельных промышленных объектах. Был определен ключевой статистический показатель, оказывающий непосредственное влияние на устойчивость массива горных пород, а также было проведено его обоснование. Приводится математическая модель на основе теоремы Байеса для оценки величины индивидуального риска смертельного травматизма работников угольных шахт. Проведена обработка статистической информации, необходимой для оценки индивидуального риска. Также, в данной статье представлена классификация величины индивидуального риска смертельного травматизма работников в соответствии с частотой обрушения горных пород на угольных шахтах. На основе данной классификации устанавливается качественный показатель риска.
Despite the emerging trend to reduce the number of fatal injuries in coal mines, the state of labor protection at these production facilities remains unsatisfactory. Based on this, there is a need to improve the methodology for assessing occupational risks caused by traumatic factors. In this case, a method was developed for assessing the magnitude of the individual risk caused by rock collapses. The article provides data on fatal injuries caused by rock collapses in the country's coal mines in the period 2006-2017, as well as the magnitude of the individual risk of fatal injuries at individual industrial facilities. A key statistical indicator that has a direct impact on the stability of the rock mass was identified and its justification was carried out. A mathematical model based on Bayes ' theorem is presented for estimating the individual risk of fatal injuries of coal mine workers. Carried out processing of statistical information required for the assessment of individual risk. Also, this article presents a classification of the individual risk of fatal injuries of workers in accordance with the frequency of rock collapse in coal mines. Based on this classification, a qualitative risk indicator is established.
Ключевые слова: ТЕОРЕМА БАЙЕСА, ОБРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД, СМЕРТЕЛЬНЫЙ ТРАВМАТИЗМ, УГОЛЬНЫЕ ШАХТЫ.
Key words: BAYES THEOREM, ROCK COLLAPSES, FATAL INJURIES, COAL MINES, INDIVIDUAL RISK, RISK ASSESSMENT.
научно-технический журнал №1-2020
ВЕСТНИК
Согласно данным Ростехнадзора за 2017 год обрушения горных пород являются второй по распространенности причиной смертельных несчастных случаев со смертельным исходомна угольных шахтах страны. В период с 2006 по 2017 год произошло 103 смертельных несчастных случая, обусловленных данным фактором. Это составляет более 14% от общего числа случаев смертельного травматизма 1].
Вследствии обрушения горных работ на угольных шахтах более 65% несчастных случаев со смертельным исходом приходится на очистные забои (лавы), оставшаяся часть - на забои вспомогательных горных выработок. Случаи травмирования в действующих подготовительных выработках происходят в основном при перемещении крепи [1].
Уровень бифакторной опасности оценивается на основе показателя индивидуального риска Я - ожидаемой частоты гибели человека в результате воздействия исследуемого травмирующего фактора [2]. Условия профессиональной деятельности возможно считать безопасными в том случае, если показатель Я индивидуального риска для персонала станет ниже среднего значения Я и опасными, если превышает этот
ср ' 1
порог.
Среднее значение наблюдаемого индивидуального риска смертельного травмирования вследствие обрушения горных пород на угольных шахтах на 2017 год составляет 1.910"4 год-1. Однако на отдельных объектах данная величина принимала следующие значения: 310-4 год-1 (ш. Красногорская, 2014), 310-4 год-1 (ш. Зиминка, 2012), 410-4 год-1 (ш. Киселевская, 2011), 410-4 год-1 (ш. Северная, 2016) [2,3].
Снижение рисков на предприятиях угольной отрасли зависит от научно обоснованного прогноза с учётом отклика горно-геологической среды на опасные геомеханические и геодинамические проявления, которые обусловлены техногенными факторами. Также важную роль играет соблюдение технологической и производственной дисциплины.
Вопрос оценки индивидуального риска смертельного травматизма, обусловленного обрушениями горных пород, на сегодняшний день практически не рассматривался в трудах российских и зарубежных ученых. Данная процедура нуждается в совершенствовании. В существующем приказе Ростехнадзора №192 от 5 июня 2017 года автоматизированному мониторингу состояния горного массива в рамках многофункциональных систем безопасности (МФСБ) при-
сваивается значение -0.3 балла без конкретизации архитектуры МФСБ, что требует уточнения применительно к оценке профессиональных рисков. В связи с этим тема данного исследования является актуальной.
Методика исследования. Определение величины индивидуального риска смертельного травматизма работников угольных шахт проводится на основе теоремы Байеса. При этом использование данной формулы предполагает наличие вероятности обрушения горных пород, а также обработку статистической информации.
В качестве статистического показателя при оценке вероятности обрушения горных пород используют величину горного давления, значения которой поступают от применяемых МФСБ на угольной шахте. Полученные значения используются в математической модели на основе критерия максимального правдоподобия и позволяют оценить вероятность обрушения. Подробнее данная методика описана в [4].
При обработке статистических данных, необходимых для оценки величины индивидуального риска, используются следующие показатели: число смертельных несчастных случаев на угольных шахтах, численность работников, занятых на участках ведения горных работ, число случаев смертельного травматизма, обусловленных обрушениями горных пород.
Применительно к оценке индивидуального риска смертельного травматизма работника, обусловленного обрушениями горных пород на угольных шахтах, формула Байеса имеет следующий вид: к _ лднедоп
где А - доля работников, получивших смертельную травму в результате обрушения горных пород (от общего числа работников, находившихся на участке ведения работ); Ятд0„ - вероятность обрушения горных пород; В - доля случаев смертельного травматизма работников на угольных шахтах, обусловленная обрушениями горных пород; Яинд - вероятность того, что работник получит смертельную травму в случае обрушения горных пород.
Вероятность получения смертельной травмы работником А при нахождении его на участке, на котором ведутся горные работы, предлагается вычислять из статистических данных. За период 2013-2017 годы на угольных шахтах России произошло 23 смертельных несчастных случая, обусловленных обрушениями горных пород. В периоды, предшествующие обрушениям, на участках работало 2556 рабочих [5]. Следо-
Таблица 1. Количественные значения риска в соответствии с частотой обрушения горных пород Table 1. Quantitative risk values in accordance with the rock collapse frequency
Частота обрушения горных пород на угольных шахтах Количественное значение риска Качественный показатель риска
Реже, чем 1 раз в 10 лет (возможно при исключительном стечении обстоятельств) <110-6 Малозначительный риск
От 1 раза в 10 лет до 1 раза в год 1-10-6 - 2,510-4 Допустимый риск
От 1 раза в год до 1 раза в месяц >2,5-10-4 Недопустимый риск
вательно, величина А будет рассчитываться как отношение количества случаев смертельного травматизма к общему числу работников, занятых на участках. А _ гз _ 0 оод
Доля случаев смертельного травматизма работников на угольных шахтах, обусловленная обрушениями горных пород, будет определяться путем обработки статистических данных. Как указывалось выше, за период 2013-2017 годы на угольных шахтах России произошло 23 смертельных несчастных случаев, обусловленных обрушениями горных пород. Всего за данный период было зафиксировано 183 смертельных несчастных случая [5]. Соответственно, величина В будет вычисляться как отношение смертельных несчастных случаев, обусловленных обрушениями горных пород, к общему числу случаев смертельного травматизма за данный период. Величина будет иметь значение 0.126.
В соответствии с частотой обрушения горных пород на угольных шахтах России предлагается ввести следующие диапазоны величины индивидуального риска (Таблица 1).
Величина 110-6, соответствующая периодичности обрушений горных пород реже, чем 1 раз в 10 лет является максимально приемлемым уровнем индивидуального риска гибели на производстве в соответствии с международной практикой. К примеру, в Нидерландах величина
110-6 была принята в соответствии с рекомендацией Национального совета по здравоохранению [6]. Данная величина характеризует крайне малую вероятность гибели работника вследствие обрушения горных пород.
2.510-4 - среднее значение допустимого риска в профессиональной сфере деятельности в России. В среднем обрушения горных пород на угольных шахтах страны происходят от 1 раза в год до 1 раза в месяц. Исходя из того что состояние охраны труда работников предприятий данной отрасли остается неудовлетворительным, величина индивидуального риска для данного диапазона превышает это значение.
Заключение. Несмотря на наметившуюся тенденцию к снижению числа случаев смертельного травматизма на угольных шахтах, обусловленных обрушениями горных пород, их количество все еще остается крайне высоким. Следовательно, существует необходимость создания эффективной модели оценки профессионального риска, обусловленного данным фактором.
С учетом растущей роли МФСБ в обеспечении промышленной безопасности на предприятиях, ведущих добычу угля подземным способом, существует необходимость учета в разрабатываемой модели данных, поступающих от данных систем. Данная модель, разработанная также с учетом обработки статистической информации, позволяет определять прогнозные значения индивидуального риска смертельного травмирования персонала при обрушениях породы с учетом этих данных.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Доклад Ростехнадзора "Состояние промышленной безопасности на опасных производственных объектах угольной промышленности" [Электронный ресурс] // URL: https://www.nadzor-info.ru/media/blog/51260/ (дата обращения 07.03.2019).
2. Концепция приемлемого риска [Электронный ресурс] / МЧС России. - URL: http://www.mchs.gov.ru/dop/terms/ item/87812/.
3. Кабанов Е.И. Разработка методики оценки рисков аварий на угольных шахтах с учетом конкретных горно-геологических 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.
4. Рудаков М.Л., Кольвах К.А. О возможности использования критерия максимального правдоподобия в целях
оценки профессионального риска, обусловленного обрушениями горных пород при подземной добыче угля // Безопасность жизнедеятельности. - 2019. - № 8. - С. 10-13.
Доклад Ростехнадзора "Обстоятельства и причины несчастных случаев, произошедших в 2017 году" [Электронный ресурс] // URL: http://usib.gosnadzor.ru/info/.
Ефремов, И.В. Надежность технических систем и техногенный риск / И.В. Ефремов, Н.Н. Рахимова. - Оренбург: ОГУ, 2013. - 163 с.
REFERENCES
Doklad Rostekhnadzora "Sostoianie promyshlennoi bezopasnosti na opasnykh proizvodstvennykh obiektakh ugolnoi promyshlennosti [Report of Rostekhnadzor "Industrial safety status at hazardous industrial facilities of the coal industry]. Retrieved from: https://www.nadzor-info.ru/media/blog/51260/ [in Russian].
Kontseptsia priemlemogo riska MCHS Rossii. [The concept of acceptable risk EMERCOM of Russia]. Retrieved from: http://www.mchs.gov.ru/dop/terms/item/87812/. [in Russian].
Korshunov, G.I., Kazanin, O.I., Rudakov, M.L., Nedosekin, A.O., & Kabanov, Ye.I. (2017). Razrabotka metodiki otsenki riskov avarii na ugolnykh shakhtakh s uchetom konkretnykh gorno-geologicheskikh uslovii [Coal mine accident risk assessing methodology development, taking into account specific mining and geological conditions]. Gorny informatsionno-analiticheskii biulleten - Mining Informational Analytical Bulletin, 4, 374-383 [in Russian]. Rudakov, M.L., & Kolvakh, K.A. (2019). O vozmozhnosti ispolzovania kriteria maksimalnogo pravdopodobia v tseliakh otsenki professionalnogo riska, obuslovlennogo obrusheniami gornykh porod pri podzemnoy dobyche uglia [On the possibility of using the maximum likelihood criterion in order to assess occupational risk due to rock collapse during underground coal mining]. Bezopasnost zhiznedeyatelnosti - Life Safety, 8, 10-13 [in Russian]. Doklad Rostekhnadzora "Obstoyatelstva i prichiny neschastnykh sluchaiev, proizoshedshikh v 2017 godu" [Rostekhnadzor report "Circumstances and causes of accidents that occurred in 2017"]. Retrieved from: http://usib. gosnadzor.ru/info/.
Yefremov, I.V., & Rakhimova, N.N. (2013). Nadezhnost tekhnicheskikh sistem i tekhnogennyi risk [Reliability of technical systems and anthropogenic risk]. Orenburg: OGU [in Russian].
3k
^ЧХ^ч / / \
\ \ IS / /
СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ ЗАПЫЛЕННОСТИ АТМОСФЕРЫ ДЛЯ ПРИНЯТИЯ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ НА БАЗЕ ВСТРОЕННОЙ ЦИФРОВОЙ ПЛАТФОРМЫ ОиЭТйАЗ
Стационарный датчик ИЗСТ-01 для контроля рабочей зоны
Стационарный датчик ИЗСТ-мини для
контроля пылящих грузов в полувагонах
"74 Г
Переносной прибор контроля запыленности ПКА-01
\\ \ \
Í
Система контроля пылеотложения, запыленности и дисперсного состава СКИП
ООО "Горный-ЦОТ" indsafe.ru
80
