CC BY
100
УДК 622:51-7 Н.Л. Разумняк
ВЛИЯНИЕ ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ОРГАНИЗАЦИОННО-УПРАВЛЕНЧЕСКИХ СИСТЕМ НА ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ВЕДЕНИЯ ГОРНЫХ РАБОТ
Освещается современное состояние угольной промышленности. Рассмотрены основные направления противоаварийной устойчивости угольных предприятий, обеспечивающие повышение безопасности труда, снижение аварийности и травматизма, повышение профессионализма руководителей и специалистов в решении производственных задач.
Ключевые слова: угольная промышленность, горные работы, травматизм, промышленная безопасность, программа, повышение квалификации.
~П топливно-энергетическом балансе страны угольная про-
-Я-М мышленность играет важную роль и сегодня доля угля составляет около 10,6%. По прогнозным оценкам удельный вес угля в топливно-энергетическом балансе будет увеличиваться до 1415%.
К 2020 г. угольную составляющую в топливно-энергетическом балансе предполагается увеличить до 38-46%, а потребление газа на тепловых электростанциях снизить до 50-57%. Решение государственной задачи по увеличению доли угля в общей структуре топливно-энергетического баланса, несомненно, приведет к росту потребности в углях, а следовательно, и к необходимости интенсификации горного производства.
Значительный рост прогнозных потребностей российской энергетики в угле предполагает наращивание мощности действующих угледобывающих предприятий и форсирование освоения новых месторождений угля.
Необходимый прирост добычи угля будет достигнут за счет интенсивного развития перспективных действующих шахт и разрезов на базе их технического перевооружения и ввода новых современных угольных предприятий.
В настоящее время в угольной отрасли идут динамичные процессы укрупнения компаний, создание современных интегриро-
ванных производственных комплексов. Добыча угля ведется на 244 угледобывающих предприятиях, в 96 шахтах и на 148 разрезах.
Угольная отрасль превратилась в устойчиво функционирующую и рентабельную отрасль за счет комплексного освоения перспективных месторождений, проектирования и строительства угольных предприятий современного технико-экономического уровня с применением современных и передовых методов обогащения угля, обеспечения системы промышленной и экологической безопасности и создания благоприятных жизненных условий для населения угледобывающих регионов.
Несмотря на положительные тенденции в производстве, аварийность и травматизм на угольных предприятиях остаются по-прежнему высокими. Угольная отрасль является одной из самых проблемных в области охраны труда, промышленной, пожарной и экологической безопасности и остается сферой повышенного внимания общества и государства.
Подземная добыча угля относится к числу наиболее опасных для жизни и наиболее вредных для здоровья человека факторов. Закрытие шахт, опасных по травматизму и низкоэффективных, незначительно повысило безопасность ведения горных работ. Аварийность и травматизм в угольной промышленности в подавляющем большинстве относятся к подземному способу добычи: доля смертельного травматизма в шахтах составляет до 87% от общего количества случаев, на открытых работах - менее 10%, на поверхности шахт и обогатительных фабриках - около 3%.
В отличие от других секторов топливно-энергетического комплекса добыча угля пока невозможна без постоянного присутствия людей в особо опасных условиях подземной горной среды. В связи с этим, в угольной промышленности остро стоит задача по достижению мирового уровня обеспечения промышленной безопасности.
В 2007 году произошли три крупных аварии на шахтах «Ульяновская», «Юбилейная» в Кузбассе и «Комсомольская» в Воркуте, которые унесли жизни 159 шахтеров. Эти аварии наглядно показали недостатки нормативных подходов к обеспечению промышленной безопасности, что потребовало соответствующей реакции со стороны региональных властей и Ростехнадзора. Резко возросли расходы собственников угольных компаний на обеспечение безопасности ведения горных работ. Принятые меры дали определен-
ные положительные результаты. Однако общий уровень смертельного травматизма по-прежнему остается существенно выше мировых показателей.
В 2008 г. произошло 12 категорированных аварий, на 9 меньше, чем годом ранее. Количество случаев со смертельными травмами составило 62 чел. (в 2007 г. было травмировано 243 чел.)
Можно отметить некоторую тенденцию в уменьшении, как количества произошедших категорированных аварий, так и количества случаев со смертельными травмами. Компании стали в большей степени уделять внимание вопросам безопасности на подведомственных угледобывающих предприятиях, включая как повышение инвестиций в безопасность, так и укрепление дисциплины, повышение контроля и обучение персонала. Однако, несмотря на некоторую положительную тенденцию, труд под землей по-прежнему остается опасным и рискованным.
По результатам расследований, основными причинами аварий с катастрофическими последствиями являлись: несоответствие заложенных в проектах технических решений горно-геологическим условиям, отступления от проектов, нарушения схем проветривания, отсутствие мер борьбы с метаном и угольной пылью, нарушение требований безопасной эксплуатации электрооборудования, слабая подготовленность кадров, низкая технологическая и трудовая дисциплина.
В последние годы на угольных предприятиях активно обновляются технологии, вводятся в действие производственные объекты нового технического уровня. В результате интенсификации производственных процессов возрастает потенциальная вероятность активизации и ряда негативных физических явлений (факторов), в частности - газовыделения, пылеобразования и горного давления. Чрезвычайно важно, чтобы руководители и специалисты шахт и проектных организаций имели четкое представление о происходящих процессах, для чего необходимо постоянно повышать квалификацию персонала, и это, в свою очередь, должно стать неотъемлемой частью системы требований в области промышленной безопасности.
Отличительной особенностью горного производства является непрерывное изменение горно-геологических и горно-технических условий при нестационарном положении исходного звена технологической цепочки - очистного забоя. Именно здесь непосредствен-
но добывается уголь, то есть производится конечная продукция. Все остальные подсистемы шахты (проветривание, транспорт, энергоснабжение и пр.) служат для обеспечения нормальной работы очистных забоев. Причём параметры этих подсистем, затраты на их создание зависят от того, какие углепотоки ожидаются из очистных забоев, каков порядок отработки, какие объёмы добычи закладываются в программу производства.
За последнее десятилетие нагрузка на очистной забой возросла многократно. Получили широкое распространение технологические схемы «лава-шахта», когда одним очистным забоем обеспечивается годовая производственная мощность шахты в 1,5-3 и более млн. т. угля. Соответственно возрастают и требования к точности прогноза и оценки влияния горно-геологических условий на эффективную работу очистных забоев. Многократно возрастают требования к качеству инженерной проработки мер по обеспечению безопасной работы забоя при появлении осложняющих факторов.
Условия труда в подземных горных выработках - результат сложного взаимодействия компонентов динамической системы «человек - техника - подземная среда». Рост механизации и автоматизации производственных процессов в шахтах, с одной стороны, способствует концентрации и интенсификации горных работ, а с другой стороны, не всегда дает ожидаемые результаты по снижению травматизма. Необходимы комплексные изменения в инжиниринге шахт, в технологическом обеспечении процессов добычи и обслуживания, в обучении персонала.
Более того, из-за неправильных проектных решений внедрение механизации сопровождается ростом удельного веса травматизма, вызванного воздействием машин и механизмов. Насыщенность и без того «не богатых» на площади сечений горных выработок машинами, механизмами, электро-, газо- и пневмокоммуникациями приводит к большой загроможденности сечения горных выработок, увеличение которого проектом не предусматривается, что усиливает степень перекрытия свободной производственной площади опасными зонами, имеющимися около каждой машины, механизма и коммуникационных сооружений.
С внедрением высокопроизводительной угледобывающей техники существенно возросли скорости подвигания очистных забоев, сократилось время отработки выемочных полей и горизонтов. В этих качественно новых условиях установленные закономерности и
количественные зависимости, отражающие происходящие в горном массиве геомеханические процессы, требуют не только серьезных уточнений, но и конкретного пересмотра отдельных сложившихся представлений, то есть проведения глубоких и широкомасштабных исследований.
Анализируя обстоятельства возникновения и последствия происшедших крупных аварий, на первый взгляд, кажется, что они существенно отличаются друг от друга. Фактически же они имеют общим то, что все аварии произошли при совокупном влиянии в пространстве и времени следующих основных факторов: природного, технологического и человеческого.
К наиболее значимым в плане безопасности, относятся прочностные свойства вмещающих пород и угольного массива, его природная метаноносность, среднесуточная скорость подвигания забоя, длина лавы, ширина захвата шнека очистного комбайна. Человеческий фактор присутствует при всех стадиях подземной угледобычи.
Скорость подвигания очистного забоя оказывает существенное влияние на основные параметры геомеханического состояния горного массива: перераспределение напряжений, устойчивость породного и угольного массивов, зависание пород кровли, пылеобра-зование и метановыделение, возникновение внезапных выбросов угля и газа, горных ударов.
Проводя соответствующие исследования и расчеты для конкретных условий и анализируя количественные значения состояния горного массива, представляется возможным прогнозировать протекающие в призабойной зоне геомеханические процессы и определять тенденции их развития в отношении возникновения опасных ситуаций, а следовательно, и повышать безопасность ведения горных работ.
Решая проблемы эффективности и безопасности ведения горных работ, угольные компании традиционно отдают приоритет техническим аспектам совершенствования производства. Практика показывает, что не всегда дорогостоящая и производительная техника является основным фактором успеха. Для освоения потенциальных возможностей, открывающихся с переходом на очистные механизированные комплексы нового технического уровня, нужна соответствующая профессиональная подготовка обслуживающего персонала. Современные технологии и средства очистной выемки
предполагают увеличение длины лавы до 300 и более м., а длины выемочного поля - до 3-4 км. При таких размерах выемочных полей подобрать соответствующие участки пласта с выдержанными горно-геологическими условиями практически невозможно. По мере отработки эти условия будут меняться, осложняя процесс добычи угля. Необходимо в каждом конкретном случае заблаговременно проводить анализ условий, горно-геологической ситуации.
Динамика среднесуточной добычи угля из очистного забоя, в том числе из КМЗ и производительность труда рабочего по добыче угля за 2000-2008 гг. представлена на рис. 1.
Среднесуточная добыча угля по отрасли из действующего очистного забоя с 2000 г. до 2008 г. возросла в 1,52 раза.
Удельный вес добычи угля из комплексно-механизи-рованных забоев (КМЗ) в общей подземной добыче в 2008 г. составил 85,9 %.
По основным бассейнам этот показатель составил (%): в Печорском - 90,0; в Донецком - 88,7; в Кузнецком - 83,8; в Уральском - 93,6; в Дальневосточном - 90,1.
В 2008 году по сравнению с 2000 годом среднесуточная нагрузка на КМЗ возросла в 2,38 раза, составив 3157т., а на лучших предприятиях она значительно превышает этот среднеотраслевой показатель.
По основным бассейнам среднесуточная добыча угля из КМЗ составила: в Кузнецком - 4073 т.; в Печорском - 2823 т.; в Донецком - 1554 т.; в Уральском - 661 т.; в Дальневосточном - 1671 т.
В отрасли наблюдается устойчивый рост среднемесячной производительности труда рабочего по добыче угля. По сравнению с 2000 г. она возросла с 110,3 до 168,1 т/мес., т.е. на 65%.
В этой связи необходимо отметить, что общее повышение уровня эффективности отработки запасов в первую очередь зависит от роста нагрузки на очистной забой. Обеспечение высокой нагрузки предполагает соответствие условий работы лавы ряду требований.
Среднесуточная нагрузка на КМЗ, т/сут.
Среднесуточная нагрузка на очистной забой, т/сут. Производительность труда рабочего по добыче угля, т/мес.
1 1 6,6 —^---------
137,7 139,3
-^^-----
1 46,4 ---^-----
2000г. ^ 2001 г. ^ 2002г ^ 2003г ^ 2004г. ^ 2005г ^ 2006г ^ 2007г ^ 2008г ^
Рис. 1 Динамика среднесуточной добычи угля из очистного забоя и производительность труда рабочего по добыче угля за 2000-2008г.г
1 500
1 000
68 ,1
59,8
10,3
1 42,5
18,3
333
Наиболее значимыми являются соответствие технических средств (механизированные очистные комплексы) условиям применения и полная увязка всех звеньев технологической цепи (от очистного забоя до поверхности) по производительности и надежности.
Решающее влияние на обеспечение высокой нагрузки на очистной забой оказывает состояние выемочных штреков, являющихся основными транспортными и воздушными магистралями.
Если же безаварийная работа транспорта и подача необходимого количества воздуха не могут быть обеспечены из-за недостаточно сечения и устойчивости подготовительных выработок, то ставится под сомнение экономическая обоснованность и целесообразность использования в лаве дорогостоящей очистной техники.
Повышение нагрузки на очистной забой одновременно с ухудшением горногеологических условий, высокой газоносностью и нарастанием опасности газодинамических явлений в связи с углублением горных работ ведут к росту метановыделения на тонну добываемого угля.
Изучение обстоятельств произошедших аварий, связанных с взрывом метановоздушной смеси, и анализ литературных источников, в которых освещается это вопрос, показывает, что основной причиной всех аварий и катастроф при подземной угледобыче является газовый фактор. Особую опасность при угледобыче представляют взрывы газа метана.
Многие шахты отрасли относятся к одним из самых проблемных в мире по показателям метанообильности и газовой опасности. Поэтому вместе с современным оборудованием должны применяться и современные технологии обеспечения безопасности горных работ.
Дегазация в угольной отрасли приобретает все большее значение из-за необходимости обеспечения безопасности и производительности. Увеличение нагрузки на очистные забои приводит к увеличению выделения метана, причем сечение выработок изменились незначительно, и возможность вентиляционной системы для уменьшения концентрации газа очень ограничена.
Соответствующими мероприятиями для сокращения выделений газа являются предварительная пластовая дегазация, дегазация почвы и кровли до пластов-спутников, а также дегазация после прохождения лавы. Наряду с точным расчетом объема газовыделе-
ния необходимо и соответствующее оборудование для управления газовой ситуацией.
Также очень остро на угольных шахтах стоит проблема борьбы с угольной пылью, которая не только является причиной ряда профессиональных заболеваний шахтеров, но и часто способствует увеличению масштабов взрывов метановоздушной смеси.
Вероятность возникновения взрыва нередко устанавливается без учета переменных, определяющих изменяемые технические и технологические параметры различных систем разработки. Если специалисты овладеют знаниями об учете таких управляемых параметров, то это позволит не только прогнозировать опасные ситуации, которые могут привести к взрыву, но и определять, какие из этих параметров должны быть скорректированы.
Знание классификации шахт по потенциальной опасности взрывов метана и угольной пыли позволит правильно решать задачи по оснащению шахт средствами взрывозащиты и контроля пылегазового режима, а также предъявлять и строго контролировать определенные требования правил безопасности и организации технологического процесса добычи угля.
Умение прогнозировать вероятность взрывов метана и угольной пыли, определять величины потенциальной опасности этих взрывов позволит проводить при минимальных затратах профилактику их на основе современных научных представлений о процессах возникновения и распространения взрывов метана и угольной пыли и, как следствие, избежать или резко снизить экономические и социальные последствия аварийных ситуаций.
Таким образом, необходимо решить задачу определения аварийной ситуации на ранней стадии и выработки превентивных мероприятий для ликвидации негативных тенденций.
Очевидно, что подготовка руководителей и других работников к действиям на случай аварии, должна быть выделена как самостоятельное направление в работе с персоналом, с доведением до каждого основ законодательства о промышленной безопасности и ответственности за его несоблюдение. Знание руководителями и специалистами базовых понятий, принципов и общих требований промышленной безопасности - необходимое условие обеспечения безопасности предприятий.
Одна из основных задач промышленной безопасности - всесторонняя готовность предприятия к недопущению аварийной си-
туации, а в случае её возникновения - к локализации и ликвидации её последствий. Особенно высокие требования предъявляются к руководителям работ по ликвидации аварий. Такие руководители должны обладать высокой психологической устойчивостью, волевыми качествами, эмоциональной выдержкой и, прежде всего, обязаны иметь допуск к руководству аварийно-спасательными работами. Эти же психологические требования относятся и к горным диспетчерам, которые первыми реагируют на аварийную ситуацию. От профессиональных качеств горных диспетчеров во многом зависит успешность вывода людей из аварийной зоны, локализации и ликвидации аварии в кратчайшие сроки.
Кроме того, в настоящее время возникла острая потребность применения современных автоматизированных систем оперативного диспетчерского управления с элементами экспертной обработки информации.
Безопасное ведение угледобычи во многом зависит от организации работ, квалификации и профессиональной подготовки работников угледобывающих предприятий.
Проведенный анализ позволил определить основные направления работ, обеспечивающие повышение безопасности, снижение аварийности и травматизма и улучшение условий труда.
Данные направления заложены в «Программу подготовки, переподготовки и повышения квалификации руководящих работников и специалистов угольной отрасли в области промышленной безопасности», включающую вопросы контроля безопасности (знание действующих законов и нормативных документов), новой техники и технологии, новых технических решений, обобщение зарубежного опыта и последних достижений науки и техники.
Программа содержит мероприятия по реализации эффективных технических решений, удовлетворяющих основным требованиям, предъявляемым к системам мониторинга безопасности и технологий угледобычи, повышению профессионализма специалистов в решении производственных задач, повышению безопасности горного производства и снижению производственного травматизма.
Отлаженная система дополнительного профессионального образования с учетом последних достижений научно-техни-ческого прогресса в области техники и технологий добычи угля, промышленной и экологической безопасности, противоаварийной устой-
чивости угольных предприятий, охране труда и окружающей среды будет способствовать повышению безопасности ведения горных работ, снижению травматизма работников и выводу угольной отрасли из производственного и экономического кризиса, пгсга
N.L. Razumniak
INFLUENCE OF TEHNIKO-TECHNOLOGICAL AND ORGANIZATIONAL-ADMINISTRATIVE SYSTEMS ON INCREASE OF EFFICIENCY AND SAFETY OF CONDUCTING MOUNTAIN WORKS
The current state of the coal industry is shined. Races-smotreny the basic directions противоаварийной the stability of the coal enterprises providing increase of safety of work, breakdown susceptibility and traumatism decrease, increase of professionalism of heads and experts in the decision of industrial problems.
Key words: the coal industry, mountain works, a trauma-tizm, industrial safety, the program, improvement of professional skill.
— Коротко об авторе -----------------------------------------------
Н.Л. Разумняк - доктор технических наук, профессор, академик АГН ГОУ ДПО «Институт повышения квалификации руководящих работников и специалистов», E-mail: [email protected]
