Влияние климатических факторов на безопасность горнодобывающего производства в условиях Севера Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© С.Н. Зарипова, 2007

УДК 622:331.4; 622:331.34; 622.8:658.34; 622.867; 622.8:351.823.3 С.Н. Зарипова

ВЛИЯНИЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА БЕЗОПАСНОСТЬ ГОРНОДОБЫВАЮЩЕГО ПРОИЗВОДСТВА В УСЛОВИЯХ СЕВЕРА

Ж Га безопасность открытых горных работ существенное

-Ж-Ж влияние оказывают климатические факторы, такие как: температура, ее колебания в течение суток, влажность воздуха, интенсивность ветра, вид и количество осадков. Эти факторы, при отклонении от регламентированных значений, приводят к изменению свойств разрабатываемой среды, к увеличению действующих нагрузок в несущих конструкциях горно-транспортного оборудования, вызывают отказы в электрических схемах, системах управления, приводят к ухудшению условий технической эксплуатации карьерных машин и к осложнению работы всего обслуживающего персонала, что часто является причиной несчастных случаев с тяжелыми последствиями, а также растущего уровня профессиональных заболеваний.

Степень воздействия климатических факторов на показатели безопасности производства определена путем установления зависимостей:

- между количеством работников, получивших производственные травмы, а также между количеством работников с профессиональными заболеваниями и количеством неблагоприятных дней в году (максимальными баллами жесткости климата);

- между количеством работников, получивших производственные травмы, и такими климатическими факторами как среднемесячная минимальная температура, относительная влажность воздуха, скорость ветра и количество осадков.

Коэффициенты корреляции, показывающие наличие тесных связей между перечисленными показателями, сведены в табл. 1 и 2.

Установлено, что с увеличением продолжительности неблагоприятной погоды уровень безопасности производства снижается.

Таблица 1

Коэффициенты корреляции между показателями безопасности производства и суровостью (жесткостью) климата

К Количество травми- Количество работников с

рованных работни- профессиональными забо-

ков, т, чел. леваниями б, чел.

Количество неблагопри-

ятных дней в осенне- 0,75 0,78

зимние месяцы, н

Максимальные баллы жесткости климата, s 0,59 0,92

Таблица 2

Коэффициентыг корреляции между показателями безопасности производства и климатическими условиями

К Среднемесячная минимальная температура воздуха 1, °С Среднемесячная относительная влажность воздуха в, % Среднемесячное количество осадков, мм Скорость ветра, м/с

Количество травмированных работников т, чел. Машинисты экскаваторов, ГУ-У категория пород по трудности экскавации

-0,71 0,79 0,52 0,68

Машинисты экскаваторов, Г-ГГГ категория пород по трудности экскавации

-0,86 0,81 0,49 0,63

Водители большегрузных автосамосвалов, глубина карьера до 150 м

-0,77 0,76 0,70 0,59

Водители большегрузных автосамосвалов, глубина карьера 150-300 м

-0,93 0,75 0,73 0,57

Увеличение причинного фактора на 1 % приводит к возрастанию случаев травмирования работников основных профессий в среднем на 2,97 %, случаев заболевания рабочих основных и вспомогательных профессий - в среднем на 6,5 %:

Т = -5,60+0,07н, (1)

где о = 0,39, е = 5,53 %, ф2 = 0,43, Д = 0,57, п = 0,57, Я = 0,75;

б = 532,35 - 12,18н + 0,007н2, (2)

о = 9,58, е = 4,45 %, ф2 = 0,31, Д = 0,69, п = 0,69, Я = 0,78.

Таким образом, чем суровее климат, т.е. чем продолжи-тельнее неблагоприятная погода, тем больше случаев травмирования работников, обслуживающих горно-транспортное обо-рудование. Объяс-

няется это на основании результатов, полученных ранее: чем суровее климат, тем хуже технико-эксплуа-тационные показатели карьерной техники, следовательно, больше неплановых, в том числе аварийных простоев горно-транспортного оборудования, и тем большее количество рабочих занято выполнением ремонтных работ, что приводит к увеличению уровня производственного травматизма.

Зависимость (2) указывает на то, что увеличение продолжительности неблагоприятной погоды отрицательно воздействует на состояние здоровья рабочих, обслуживающих горно-транспорт-ное оборудование, вызывая у них перенапряжение, усталость и некомфортное состояние в рабочее время. Поэтому очень важно установить для операторов карьерной техники и оборудования оптимальный режим рабочего дня - продолжительность смен, внутрисменные и межсменные перерывы в работе.

Влияние среднемесячных значений показателей климата таких, как: минимальная температура (г, °С), относительная влажность воздуха (в, %), скорость ветра (V, м/с) и количество осадков (о, мм) на среднемесячное количество случаев травмирования рабочих, обслуживающих горно-транспортное оборудование описывается в виде следующих зависимостей:

- по машинистам экскаваторов, работающих на породах 1-111 категории по трудности экскавации:

тд = 0,20 - 0,051п(г + 51), (3)

о = 0,04, е = 2,92 %, ф2 = 0,26, Д = 0,74, п = 0,89, Я = -0,86; тд = 0,61 - 0,02в + 0,0002в2, (4)

о = 0,06, е = 2,93 %, ф2 = 0,35, Д = 0,65, п = 0,65, Я = 0,81; тд = 9,9 10-3 + 1,110-3о, (5)

о = 0,08, е = 5,2%, ф2 = 0,76, Д = 0,24, п = 0,24, Я = 0,49; тд = 1,02 - 0^ + 0^2, (6)

о = 0,05, е = 4,27 %, ф2 = 0,26, Д = 0,84, п = 0,84, Я = 0,85;

- по машинистам экскаваторов, работающих на породах 1У-У категории по трудности экскавации:

тв = 0,56 - 0,331п(г + 51), (7)

о = 0,08, е = 6,08%, ф2 = 0,49, Д = 0,50, п = 0,85, Я = -0,71;

тв = 1,27 - 0,05в + 0,0005в2, (8)

о = 0,14, е = 7,82 %, ф2 = 0,37, Д = 0,63, п = 0,63, Я = 0,79;

тв = 0,05 + 2,610о, (9)

о = 0,09, е = 8,65 %, ф2 = 0,73, Д = 0,27, п = 0,27, Л = 0,52;

тв = 0,80 - 0,47у + 0,07у2, (10)

о = 0,11, е = 6,79 %, ф2 = 0,21, Д = 0,79, п = 0,79, Л = 0,87.

Ниже приведены зависимости количества производственных травм от климатических факторов среди водителей большегрузных автосамосвалов:

- по водителям большегрузных автосамосвалов, работающих на глубине до 150 м:

тп = 0,40 - 0,09/«(? + 51), (11)

о=0,12, е=8,67%, ф2 =0,41, Д=0,59, п=0,89, Л=-0,77, -50<?<5; тп = 0,7 - 0,02в + 0,0002в2, (12)

о = 0,16, е = 11,65 %, ф2 = 0,42, Д = 0,58, п = 0,58, Л = 0,76, 40<в<80; тп = 0,02 + 2,6 10-3о, (13)

о = 0,12, е = 7,89 %, ф2 = 0,51, Д = 0,49, п = 0,49, Л = 0,70, 0<о<150; тп = 1,12 - 0,70у + 0,11 V2, (14)

о = 0,11, е = 6,79 %, ф2 = 0,21, Д = 0,79, п = 0,79, Л = 0,87;

- по водителям большегрузных автосамосвалов, работающих на глубине 150-300 м:

ту = -0,01 - 0,002?, (15)

о = 0,06, е = 4,30 %, ф2 = 0,13, Д = 0,87, п = 0,87, Л = -0,93, -50<?<5;

ту = 0,05 - 0,004в + 5,010"5в2, (16)

о = 0,08, е = 4,19 %, ф2 = 0,56, Д = 0,56, п = 0,98, Л = 0,75, 40<в<80;

ту = -0,02 + 1,310-3о, (17)

о = 0,06, е = 2,99 %, ф2 = 0,46, Д = 0,54, п = 0,54, Л = 0,73, 0<о<150;

ту = 0,52 - 0^ + 0,05v2, (18)

о = 0,11, е = 6,79%, ф2 = 0,21, Д = 0,79, п = 0,79, Л = 0,87.

Уравнения (3)-(18) описывают изменение показателей безопасности производства от отдельных климатических факторов с учетом горно-геологических условий открытых горных работ. Установлено, что среди четырех принятых в рассмотрение климатических факторов наиболее существенное влияние на уровень производственного травматизма оказывают скорость Таблица 3

Коэффициенты эластичности показателей

Климатичес- Среднемини- Относительная Количество Скорость

кие факторы мальная тем- влажность воз- осадков ветра

пература воз- духа

духа

Коэффициент эластичности 0,14 0,12 0,02 0,29

ветра, температура и относительная влажность окружающей среды. Коэффициенты эластичности, показывающие изменение результативного фактора при увеличении причинного фактора на 1 %, приведены в табл. 3.

Уравнение множественной регрессии, устанавливающей зависимость между среднемесячным уровнем производственного травматизма (т, чел.) и перечисленными климатическими факторами, имеет вид:

т = 0,80 - 0,01? - 6,5 10-4в + 0^, (19)

где о = 0,18, е = 5,84%, ф2 = 0,14, Д = 0,86, п = 0,86, Л = 0,93.

Уравнение (19) статистически значимо при 5%-ном уровне значимости, достоверность уравнения 99,9%. Коэффициенты корреляции между климатическими факторами, равные -0,83; 0,67; 0,73 (в порядке присутствия фактора в уравнении), и уровнем травматизма являются статистически значимыми при 5%-ном уровне значимости. Достоверность коэффициентов регрессии изменяется в интервале от 92,7 до 98,4 %. Таким образом, уравнение (19) с достаточной степенью точности описывает исследуемое явление, следовательно, оно может быть использовано для предсказания уровня травматизма на горнодобывающих предприятиях Севера в зависимости от показаний наиболее существенных климатических факторов. В то же время, уравнение (19) не учитывает остальные факторы, также характеризующие климат на Севере, например, амплитуду колебаний температуры в течение суток и количество осадков. Даже в том случае, когда изменение отдельно взятого фактора из списка неучтенных факторов не отражается на уровне безопасности производства, то совокупное влияние климатических факторов может быть весьма существенным. Поэтому далее исследовано влияние ранее введенных максимальных баллов жесткости климата (5) на показатели безопасности производства, которые учитывают среднеминимальную, среднемесячную температуру воздуха, амплитуду ее колебаний, скорость ветра и относительную влажность воздуха:

т = 0,03ехр(0,055), (20)

где о = 0,44, е = 7,09 %, ф2 = 0,48, Д = 0,52, п = 0,52, Я = 0,59; б = 434,7 - 9,765 + 0,065і2, (21)

0 = 4,63, е = 4,89 %, ф2 = 0,15, Д = 0,85, п = 0,85, Я = 0,92.

С увеличением максимальных значений баллов жесткости климата интенсивность рабочих с профессиональными заболеваниями и интенсивность рабочих, получивших производственные травмы, возрастает, т.е. эффект от влияния максимальных баллов жесткости климата аналогичен эффекту от продолжительности неблагоприятной погоды.

Установлено, что увеличение продолжительности неблагоприятной погоды на 1 % приводит к возрастанию уровня травматизма в среднем на 2,97 %, увеличение баллов жесткости климата на 1 % в 2,3 раза слабее воздействует на изменение результативного фактора. Увеличение продолжительности неблагоприятной погоды на

1 % приводит к возрастанию количества рабочих с профессиональными заболеваниями в среднем на 5,65 %, увеличение максимальных баллов жесткости климата на 1 % - к изменению результативного фактора в среднем на 6,49 %. Следовательно, при прогнозировании уровня производственного травматизма среди работников открытых горных работ на Севере предпочтение следует отдавать продолжительности неблагоприятной погоды, а при прогнозировании уровня профессиональной заболеваемости - максимальным баллам жесткости климата.

Таким образом, недоучет природно-климатических условий может отразиться в отсутствии необходимых санитарно-

гигиенических условий для обслуживающего персонала, что приводит к росту уровня профессиональной заболеваемости и производственного травматизма. В конечном счете, все это приводит к снижению производительности экскаваторно-авто-мобильных

комплексов и повышению издержек на погрузочно-транспортные работы по сравнению с показателями, которые достигаются на карьерах умеренного климата.

— Коротко об авторах --------------------------------------------

Зарипова С.Н. - кандидат физико-математических наук, доцент, ТИ (Ф)

ГОУ ВПО ЯГУ

--- © С.Н. Зарипова, 21III'

УДК 622:331.4; 622:331.34; 622.8:658.34; 622.867; 622.8:351.823.3