CC BY
127
УДК 614.8:629.039.58 © С.В. Новоселов, С.А. Панихидников, 2017
Травматизм в угольной промышленности России и прогнозирование риска аварий взрыва метана на опасном производственном объекте -в очистном забое сверхкатегорной шахты
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2017-9-32-35
Л *>
at
НОВОСЕЛОВ Сергей Вениаминович
Канд. экон. наук, академик
Международной академии наук
экологии и безопасности
жизнедеятельности,
доцент кафедры Экономики
и организации горной
промышленности,
650002, г. Кемерово, Россия,
тел.: +7 (950) 273-31-86,
e-mail: [email protected]
ПАНИХИДНИКОВ Сергей Александрович
Канд. воен. наук, заведующий
кафедрой экологии и безопасности
жизнедеятельности
ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский
государственный университет
телекоммуникаций
имени проф. М.А. Бонч-Бруевича»,
191186, г. Санкт-Петербург,
тел.: +7 (911) 985-17-28,
e-mail: [email protected]
В статье приведен анализ аварий в угольной промышленности России за период 1996-2015 гг. Дан корреляционный анализ их причин и травматизма в угольной промы/шленно-сти России. Показана характеристика аварий взры>/ва метана на угольных шахтах СССР и России за период 1978-2016 гг. Освещена проблема прогноза аварийного случая - взры/ва метана методами математической статистики в очистном забое сверхкатегорной шахты/. РазработаныI принципы/ безопасности по снижению риска взры/ва метана в очистном забое. Ключевые слова: авария, риск, организационный фактор, система управления промышленной безопасностью, опасный производственный объект, вероятность наступления аварийного случая, принципы безопасности.
ВВЕДЕНИЕ
Неоспоримый факт того, что на настоящем этапе угледобычи в России вопросы промышленной безопасности не теряют своей актуальности и значимости, доказывает
динамика современного травматизма на угольных шахтах. На основе официальных данных, построены графики динамики травматизма в угольной промышленности России (см. рисунок).
Анализ графиков на (см. рисунок) позволяет сделать закономерный вывод, что при сокращении численности персонала сокращается смертельный травматизм и количество аварий со смертельным исходом. Количество смертельно травмированных имеет случа йное распределение, на графиках видны «всплески» смертельных травм -и в этом весомая часть взрывов метана.
АНАЛИЗ ТРАВМАТИЗМА НА ШАХТАХ РОССИИ
Вопросам эффективности организации технологических процессов на угольных шахтах в аспекте повышения безопасности уделяется первостепенное значение, что подтверждает ряд публикаций ведущих специалистов-практиков и ученых первой угольной компании России -АО «СУЭК» [1, 2, 3].
При всей важности рассматриваемых вопросов: стандартизации, развития систем управления промышленной безопасностью (СУПБ), внедрения много-
500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
\i
I
4-----
1995
2000
2005
2010
2015
2020
Число аварий сосмертельными случаями
.........Количество смертельнотравмированных, чел.
——Численность ППП, тыс. чел.
Динамика травматизма и численности работников в угольной промышленности России за период 1996-2015 гг.
функциональных систем контроля безопасности типа «SBGPS» (ГОРНАСС) существенным элементом в системах безопасности шахт является организация производственных процессов. В табл. 1 показана корреляционная связь между добычей угля, травматизмом и численностью персона в угольной промышленности России.
В табл. 2, показана корреляционная связь между среднесуточной нагрузкой на комплексно-механизированный забой, травматизмом и численностью персона в угольной промышленности России.
Анализ табл.1 и табл. 2 позволяет сделать вывод, что прямая корреляция существует между числом аварий, числом смертельно травмированных и численностью персонала (организационный фактор), соответственно, коэффициенты корреляции: 0,859 и 0,704. Важность организационного фактора подтверждается и топ-менеджментом ведущей угольной компании России - АО «СУЭК», особенно в период рабочей смены, около 95% [3, с. 48]. Анализ корреляционных связей причин несчастных случаев, по источнику [3, с. 47], рассчитан в табл. 3.
Под системными причинами следует понимать нарушение систем АГК, нарушение системы энергоснабжения, аварии системы вентиляции и т.п. Также закон ФЗ-116 определяет: «... система управления промышленной безопасностью - комплекс взаимосвязанных организационных и технических мероприятий, осуществляемых организацией, эксплуатирующей опасные производственные объекты, в целях предупреждения аварий и инцидентов на опасных производственных объектах, локализации и ликвидации последствий таких аварий» [4].
Согласно статье 11, ФЗ-116 по производственному контролю за соблюдением требований промышленной безопасности, на угольных шахтах (как опасных производственных объектах) необходимо проводить анализ и прогнозирование риска аварий.
АНАЛИЗ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ
РИСКА АВАРИЙ
По официальным данным проведен анализ аварий, связанных со взрывами метана, на шахтах России (табл. 4).
Таблица 1
Корреляционная связь между добычей угля, травматизмом и численностью персона в угольной промышленности России
Годы Добыча угля, млн т Число аварий со смертельным исходом | Число смертельно травмированных Численность персонала, тыс. чел.
1996 255 78 134 437,6
1997 244,4 56 242 375,1
1998 232,4 54 139 310,9
1999 249,1 39 104 280
2000 254,2 34 115 370,3
2001 266,4 27 107 345,6
2002 239,2 30 83 336,5
2003 270,3 33 99 295,1
2004 184,5 27 148 269
2005 300,2 23 108 246,1
2006 294,1 21 68 225,4
2007 316 12 23 210
2008 319,47 9 53 190,5
2009 301,79 22 48 170,5
2010 323,18 22 135 166,8
2011 337,4 13 46 169
2012 355,2 16 36 167,7
2013 352,01 11 63 164
2014 358,2 8 26 154,8
2015 373,4 8 20 148
ш
И 3 £ - ^
¿¡в 5
¡Е*
-0,687
-0,724
-0,78692
Таблица 2
Корреляционная связь между среднесуточной нагрузкой на комплексно-механизированный забой, травматизмом и численностью персона в угольной промышленности России
■О >5
I 23
5£ И
?ЕИ • н я
оЕои из и 5
ЁоаЗя! ®о
о 2 Е£
Фт2>= П5
® х= 5 5 О Е
1 5Н СП
!1<?фт и 4 ^
^ м Л»«
аРф т и£Е
а «Зя Ъ
Ф да. ф
Е т>- 5
« ■
8 ^
«Ъ Е
сОхи
>¡1 £
Я? >,
я £
1996 676 78 134 437,6
1997 744 56 242 375,1
1998 828 54 139 310,9
1999 919 39 104 280
2000 1070 34 115 370,3
2001 1235 27 107 345,6
2002 1233 30 83 336,5
2003 1366 33 99 295,1
2004 1621 27 148 269
2005 1640 23 108 246,1
2006 1986 21 68 225,4
2007 1813 12 23 210
2008 3151 9 53 190,5
2009 3394 22 48 170,5
2010 3484 22 135 166,8
2011 3685 13 46 169
2012 3963 16 36 167,7
2013 3605 11 63 164
2014 4166 8 26 154,8
2015 4282 8 20 148
-0,905
0,859
0,704
Таблица 3
Категории причин несчастных случаев на шахтах АО «СУЭК-Кузбасс» за период 2010-2015 гг.
Причины несчастного случая | Количество несчастных случаев по годам |
1 2010 1 2011 1 2012 1 2013 1 1 2014 1 2015 1
Человеческий фактор 46 24 19 18 17 17
Технические причины 1 1 3 2 6 0
Системные причины 38 31 28 21 22 10
Добыча угля, тыс. т 86797 92218 97512 96453 98861 97756
Коэффициент корреляции человеческого фактора и добычи - 0,952
Коэффициент корреляции технических причин и добычи 0,477
Коэффициент корреляции системных причин и добычи 0,787
Таблица 4
Аварии, связанные, со взрывами метана на угольных шахтах СССР и России
Количество Фактическая оцен- Статистическая вероят-
Шахта Год ввода Год аварии смертельно травмированных, чел. Причина аварии ка наступления аварийного случая за период ность (риск) наступления взрыва за период (в сутках), Р(()
«Сокурская» 1952 1978 72 Нарушение взрывобезо- 1 раз в 26 лет 0,0001
(СССР) пасности оборудования
им. 7 Ноября (1931) 1985 9 Нарушение 1 раз в 35лет 0,000078
(СССР) 1950 взрывных работ
«Ульяновская» 2002 2007 110 Повреждение комбайнового кабеля 1 раз в 5 лет 0,0005
«Распадская» 1973 2010 91 Эндогенный пожар 1 раз в 37 лет 0,000074
«Зыряновская» 1946 1997 67 Человеческий фактор (МГВМ) 1 раз в 51 год 0,000054
«Тайжина» 1961 2004 47 Повреждение силового кабеля 1 раз в 43 года 0,000063
«Юбилейная» 1966 2007 39 Короткое замыкание, комбайновый кабель 1 раз в 41 год 0,000067
«Северная» 1969 2016 36 Внезапный выброс газа 1 раз в 47 лет 0,000076
(Республика Коми) метана
Примечание: МГВМ - машинист горновыемочных машин
Проведем расчет вероятности наступления аварийного случая взрыва метана (риска), (Р ), по формуле:
Р()) = т/п, (1)
где: т - число произошедших аварий за период, п - продолжительность периода, предшествующего взрыву, сут.
Рассчитаем условную вероятность взрыва метана Рвз), сверхкатегорной шахты при условии создания взрывоопасной концентрации. Для взрыва нужны газ и искра (два совместных события). Допустим, ситуацию не может контролировать оператор газового контроля, например, вышел из строя датчик аэрогазового контроля (АГК) - неверно показывает концентрацию. Согласно требованиям ПБ [5, с. 284], время непрерывной работы датчиков метана без корректировки - восемь часов (проверяется один раз в сутки непосредственно слесарем АГЗ и корректируется), при четырех сменах возможны четыре аварийных случая, при этом вероятность загазирования Р очистного забоя по формуле (1) за период 365 сут. составит:
Р(й) = 4 / (365 х 4) = 0,00274.
Вероятность совместных событий загазирования Р и повреждения кабеля комбайна (искра) Р = = 0,0005/0,00274 = 0,182, инициирующих взрыв метана в очистном забое Р. . составит: Р = 0,00274 х 0,182 =
(вз.в) (вз.в) ' '
= 0,000498.
Это один взрыв в 2005 сут., или примерно один раз в 5,5 лет, что несколько выше фактических данных
(см. табл. 4). Поэтому надо прогнозировать различными методами. Классификация рисков определяет предельно-допустимый риск ^) в диапазоне 10-6 < R < 10-4 , [6, с. 17], т.е. не менее 27,4 года.
Есть другой метод расчета вероятности наступления события для большого числа испытаний, по формуле Пуассона:
Р (т) = Хт/т!е -х, (2)
где: Р - малая вероятность наступления взрыва метана, Р = 0,0005; т - число наступления взрыва - один раз в какую-либо смену; п - период наступления взрыва метана по фактическим данным, в сменах (п = 4 х 365 = 1 460 смен); X = пР = 1460 х 0,0005 = 0,73; е - основание натурального логарифма, е = 2,718.
Вероятность наступления взрыва по формуле (2):
Р (1) = 0,7371 х 2,718-0-73 = 0,352, или один взрыв в 2,8 года, т.е. при расчете по формуле Пуассона статисти ческая вероятность взры ва увеличивается, риск неприемлемый.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Прогноз риска наступления аварийной ситуации взрыва метана в очистном забое сверхкатегорной шахты имеет некоторую достоверность. Для исключения аварий взрыва метана необходимо соблюдать следующие принципы безопасности:
безопасность
- принцип приоритета метанобезопасности в
очистном забое - не допускать взрывоопасной концентрации метана в забое;
- принцип постоянного и планируемого контроля
системы «человек-техника-среда» в очистном забое - в режиме он-лайн мониторинг и управление ситуацией с диспетчерского пульта;
- принцип научного подхода - при разработке мероприятий по безопасности использовать комплексный научный подход.
Важность третьего принципа характеризует необходимость интеграции бизнеса и науки для проведения исследований по анализу безаварийной работы очистной техники, надежности взрывобезопасности электрооборудования, надежности системы аэрогазового контроля, прогноза и классификации рисков аварийной ситуации, создания карт зон и оценки рисков в очистном забое, что обеспечит разработку превентивных мер по предупреждению аварий.
Список литературы
1. Баскаков В.П. Организационно-техническое обеспечение снижения риска аварий, травм на угольных шахтах // Гор-
ный информационно-аналитический бюллетень. Отдельный выпуск: Безопасность угледобычи. 2007. № ОВ17. С. 35-47.
2. Логинов А.К. Развитие системы управления промышленной безопасностью в угольной промышленности // Горный информационно-аналитический бюллетень. Отдельный выпуск: Безопасность угледобычи. 2007. № ОВ17. С. 48-58.
3. Освоение контроля опасных производственных ситуаций - новый этап в повышении безопасности и эффективности производства в АО «СУЭК» / В.Б. Артемьев,
B.В. Лисовский, А.А. Сальников и др. // Уголь. 2016. № 12.
C. 46-50. URL: http://www.ugolinfo.ru/Free/122016.pdf (дата обращения: 16.08.2017).
4. Федеральный закон от 21 июля 1997 г. № 16-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».
5. Правила безопасности в угольных шахтах. ПБ 05-61803. Утверждены постановлением Госгортехнадзора России от 05.06.2003. № 50.
6. Безопасность жизнедеятельности: учебное пособие / коллектив авторов. Под. ред. А.И. Сидорова. 2-е изд., пере-раб. и доп. М.: КНОРУС, 2012. 552 с.
SAFETY
UDC 614.8:629.039.58 © S.V. Novoselov, S.A. Panihidnikov, 2017
ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2017, № 9, pp. 32-35 Title
INJURY RATE IN THE COAL INDUSTRY OF RUSSIA AND PREDICTION OF METHANE EXPLOSION RISK
IN THE HAZARDOUS PRODUCTION FACILITY - WORKING FACE OF THE EXTREME EXPLOSION CATEGORY MINE
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2017-9-32-35
Authors
Novoselov S.V.1, Panihidnikov S.A.2
1 International Academy of Ecology and Life Protection Sciences (IAELPS), Kemerovo, 650002, Russian Federation
2 Federal State Budget-Financed Educational Institution of Higher Education
The Bonch-Bruevich Saint-Petersburg State University of Telecommunications, Saint-Petersburg, 193232, Russian Federation
Authors' Information
Novoselov S.V., PhD (Economic), Assistant professor of Economic and Production Setap of Mining, Academician of IAELPS, tel.: +7 (950) 273-31-86, e-mail: [email protected]
Panihidnikov S.A., PhD (Military), Head of Department of Ecology and Life Protection Sciences, tel.: +7 (911) 985-17-28, e-mail: [email protected]
Abstract
The paper gives analysis of the accidents occurred in the coal industry of Russia during the period from 1996 to 2015. A correlation analysis of their causes and injuries in the Russian coal industry is given. The characteristics of methane explosions in the coal mines of the USSR and Russia for the period 1978-2016 are shown. Working face emergency (methane explosion) prediction by mathematical statistics methods is detailed. Safety concept for methane explosion risk reduction in the working face is elaborated.
Keywords
Emergency, Risk, Organizational factor, Industrial safety management system, Hazardous production facility, Emergency probability, Safety concept.
References
1. Baskakov V.P. Organizatsionno-tekhnicheskoe obespechenie snizheniya riska avariy travm na ugolnyh shahtah [Organizational and technical support for emergency and injury rate decrease in coal mines]. Gornyy Informatsionno-
Analiticheskiy Byulleten' - Mining Information and Analytical Bulletin, special issue: Coal production safety, 2007, Separate no. 17, pp. 35-47.
2. Loginov A.K. Razvitie sistemy upravleniya promyshlennoy bezopasnostyu v ugolnoy promyshlennosti [Industrial safety management system development in coal industry]. Gornyy Informatsionno-Analiticheskiy Byulleten' - Mining Information and Analytical Bulletin, special issue: Coal production safety, 2007, separate no. 17, pp. 48-58.
3. Artemiev V.B., Lisovskiy V.V., Salnikov A.A., Yutyaev E.P., I vanov Yu.M. & Krav-chuk I.L. Osvoenie kontrolya opasnykh proizvodstvennykh situatsiy - novyy etap v povyshenii bezopasnosti i effektivnosti proizvodstva v AO «SUEK» [Hazardous production situations management is a new stage in "SUEK", JSC production safety and efficiency improvement]. Ugol' - Russian Coal Journal, 2016, no. 12, pp. 46-50. Available at: http://www.ugolinfo.ru/Free/122016. pdf (accessed 16.08.2017).
4. Federal law dated 21 July 1997 no. 16-FZ "O promyshlennoy bezopasnosti opasnyh proizvodstvennyh obektov" [On hazardous production facilities industrial safety].
5. Pravila bezopasnosti v ugolnyh shahtah PB 05-618-03 [Coal mines safety rules. PB 05-618-03]. Utverzhdeny postanovleniem Gosgortekhnadzora Ros-sii- Enforced by the Regulation of Gosgortekhnadzor of Russia, no. 50, dated 05.06.2003.
6. Bezopasnost zhiznedeyatelnosti: Uchebnoe posobie. [Health and safety: Training manual]. Kollektiv avtorov pod red A.I. Sidorova, 2-e izd pererab i dop. [Group of authors under the editorship of A.I. Sidorov, 2ns rev., revised and amended]. Moscow, KNORUS publ., 2012, 552 p.
