Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ производственного травматизма и условий труда на угольных шахтах РФ
1.1. Анализ и оценка факторов риска как основных причин возникновения чрезвычайных ситуаций в очистных забоях угольных шахт 8
1.2. Динамика производственного травматизма на угольных шахтах 20
1.3. Анализ статистических данных по производственному травматизму в очистных забоях угольных шахт 22
1.4. Анализ горно-геологических и горнотехнических условий труда в очистных забоях угольных шахт 25
1.5. Выводы и задачи исследований 26
2. Исследование риска возникновения несчастных случаев в очистных забоях угольных шахт 28
2.1. Методы количественной оценки производственной опасности 28
2.2. Современные концепции оценки риска на предприятиях 42
2.3. Анализ основных направлений и применяемых на практике методов оценки риска в угольной промышленности РФ 55
2.4. Количественная оценка опасностей при различных технологических схемах и производственных операциях на угольных шахтах 60
2.5. Исследование и установление влияния природных, организационно-технологических, технических факторов, а также человеческого фактора на уровень риска 65
2.6. Выводы 74
3. Разработка алгоритма оперативного прогнозирования местоположения чрезвычайных ситуаций в очистных забоях угольных шахт 78
3.1 Риск и факторы риска на горнодобывающих предприятииях 79
3.2. Прогноз риска аварий в очистных забоях угольных шахт 85
3.3. Влияние сейсмической активности и микротектоники шахтных полей на создание векторных зон пригрузки и чрезвычайных ситуаций в очистных забоях 96
3.4. Разработка алгоритма оперативного прогногзирования местоположения чрезвычайных ситуаций в очистных забоях угольных шахт 100
3.5. Выводы 107
4. Определение показателей риска аварий в очистных забоях угольных шахт 108
4.1. Прогноз и оценка риска возникновения чрезвычайных ситуаций при очистных работах на угольных шахтах 110
4.2. Ущерб от простоя лавы в результате чрезвычайной ситуации на угольной шахте 123
4.3. Экономический ущерб на шахте в условиях горно-геологической неопределенности 129
4.4. Затраты на контроль и проведение мероприятий для предотвращения чрезвычайной ситуации на угольной шахте 132
4.5. Выводы 138
Заключение 140
Список литературы 145
- Анализ статистических данных по производственному травматизму в очистных забоях угольных шахт
- Анализ основных направлений и применяемых на практике методов оценки риска в угольной промышленности РФ
- Влияние сейсмической активности и микротектоники шахтных полей на создание векторных зон пригрузки и чрезвычайных ситуаций в очистных забоях
- Затраты на контроль и проведение мероприятий для предотвращения чрезвычайной ситуации на угольной шахте
Введение к работе
Актуальность работы. Аварии, производственный травматизм, возникающие в техногенной сфере угольной промышленности, являются источником нанесения огромного ущерба обществу и государству в целом
Производительность труда в угольной промышленности России в 10-15 раз ниже, а смертельный травматизм - в 15 раз выше, чем в развитых странах запада, США, Австралии, ЮАР. В связи с интегрированием России в сферу мировой экономики интенсивно развиваются информационные технологии Стала очевидной диспропорция между уровнем существующих нормативов в области безопасности труда и требованиями, предъявляемыми руководителям среднего звена современным процессом подземной угледобычи, создающим наукоемкую продукцию в жестких условиях мировой рыночной экономики
Разработка и внедрение мер, обеспечивающих эффективность функционирования систем предупреждения и ликвидации аварий в лавах, представляются затруднительными в условиях недостаточной изученности закономерностей техногенных опасностей, возникновения чрезвычайных ситуаций (ЧС) и причин, приводящих к ним Особенно заметно это выражается в отсутствии системного анализа факторов риска, действенных методов прогноза уровня безопасности на таких стадиях, как проектирование и организация производства Разработка методик оценки риска является важнейшим условием для прогноза техногенных опасностей, возникновения чрезвычайных ситуаций, их последствий, оценки ущерба Это позволит определить эффективные меры предупреждения аварийности и травматизма на стадии планирования горных работ
Для снижения вероятности реализации техногенных чрезвычайных ситуаций на угледобывающих предприятиях, с учетом требований Федеральных законов в области охраны труда, необходимы разработка и внедрение комплекса организационных и технических мероприятий. Они должны быть направлены на прогнозирование и оценку факторов риска,
совершенствование системы управления безопасностью труда и производства горных работ с учетом концепции приемлемого риска и на раскрытие основных закономерностей формирования предпосылок негативных событий в зависимости от технического уровня производства и горно-геологических условий
Повышение уровня безопасности горных работ в очистных забоях угольных шахт связано также с совершенствованием методов прогноза мест возможного возникновения аварийных ситуаций на основе анализа геомеханических и газодинамических явлений, таких как горные удары, внезапные выбросы угля и газа, повышенное горное давление, обрушение кровли, обусловленных морфологией месторождений угля
Поэтому в настоящее время для поддержания необходимого уровня охраны труда и производственной безопасности научные исследования по разработке комплекса технических и организационных мероприятий для прогноза чрезвычайных ситуаций в очистных забоях угольных шахт и оценки их последствий объективно могут квалифицироваться как актуальные
Целью работы является установление влияния комплекса горногеологических и технологических факторов на формирование предпосылок аварийных ситуаций для идентификации опасных зон проявлений опасностей и прогнозирования рисков чрезвычайных ситуаций и для разработки комплекса технических и организационных мероприятий по предотвращению аварийности и травматизма при ведении горных работ.
Основная идея работы заключается в реализации системного подхода к объектно - ориентированной оценке риска чрезвычайных ситуаций при ведении очистных работ на угольных шахтах с учетом геодинамических проявлений горного давления для прогноза зон повышенной опасности
Основные научные положения, выносимые на защиту, и их новизна:
1 Методика оценки и прогнозного выявления техногенных опасностей, рисков возникновения и динамики чрезвычайных ситуаций, их последствий
основана на комплексном учете рангов факторов риска для условий определенной шахты,
Ранжирование основных факторов риска, влияющих на вероятность возникновения чрезвычайных ситуаций, базируется на методических принципах ретроспективного анализа динамики и последствий техногенных опасностей в очистных забоях угольных шахт,
Надежное прогнозирование и результативный мониторинг техногенных чрезвычайных ситуаций, на базе которых разрабатываются действенные защитные мероприятия в опасных зонах проявлений геомеханических процессов, обеспечивается при реализации метода электромеханической аналогии оперативного определения местоположения опасных зон углевмещающего массива и оценки их значений,
4 Применение метода электромеханической аналогии на основе
алгоритма оперативного прогнозирования местоположения зон формирования
чрезвычайных ситуаций позволяет объективизировать топологию сети
выработок выемочного участка и направление отработки его запасов с
учетом геомеханического фактора
Научное значенеє работы заключается в установлении влияния комплекса горно-геологических факторов и технологических параметров на вероятность возникновения аварий в очистных забоях угольных шахт на основе системного подхода для разработки комплекса технических и организационных мероприятий для прогноза рисков возникновения и динамики чрезвычайных ситуаций, их последствий, оценки ущерба
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются, представительным объемом статистических данных (более 1000 случаев, 50 предприятий и организаций) о производственном риске на угольных шахтах, удовлетворительной сходимостью расчетных уровней реализации факторов риска с фактическим состоянием данных аварийности и производственного риска на угольных шахтах (расхождение не превышает 15%), удовлетворительной степенью
адекватности результатов электрографического моделирования практике ведения горных работ
Практическое значение диссертации заключается в разработке рекомендаций по выявлению основных факторов риска в очистных забоях угольных шахт, комплекса технических и организационных мероприятий по количественной оценке риска возникновения аварийных ситуаций, а также повышению уровня безопасности основных рабочих процессов при планировании безопасного ведения горных работ
Реализация выводов и рекомендаций работы. Комплекс технических и организационных мероприятий для прогноза чрезвычайных ситуаций в очистных забоях угольных шахт, оценка их последствий, алгоритм работы службы геомеханики на основе метода электромеханической аналогии приняты к использованию в Федеральной службе по оборонному заказу ФГУП «Рособоронстандарт», также могут быть применены при разработке планов ликвидации аварий и перспективном планировании развития горных работ и используются в курсах лекций и практических занятий по дисциплине «Защита в чрезвычайных ситуациях»
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и получили одобрение на научных симпозиумах в рамках «Недели горняка» в Mil У (Москва, 2004 - 2005), на научном семинаре кафедры АОТ Mil У (Москва, 2004-2006)
Публикации. По теме диссертации опубликованы шесть статей.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, списка литературы из 159 наименований, 24 таблицы и 18 рисунков
Анализ статистических данных по производственному травматизму в очистных забоях угольных шахт
Наибольшая доля несчастных случаев (52.8%) приходится на очистные.! забои, погрузочные машины и рельсовый транспорт; (22.4%) - на забои с бурильными установками и погрузочными машинами; (14.8%)-на забои с буропогрузочными машинами.
Большой уровень травматизма при выполнении основных \ производственных процессов (крепление выработок, погрузка горной массы) объясняется нахождением рабочих в зоне не закрепленного и стесненного пространства и выполнении в ней большого объема работ. А из-за высокой интенсивности работ и их разнообразия резко возрастают психофизиологические нагрузки на рабочих. Ситуация усугубляется недостаточной освещенностью, повышенной температурой в забое, ; обводненностью, плохим качеством воздуха, а также не желанием качественно ликвидировать навесы пород (заколы) и выставлять временную крепь. К травмам и аварийным ситуациям приводит отставание крепи от забоя свыше допустимых норм, проведение верхней подрывки и некачественная установка постоянной крепи, наличие геологических нарушений, которые требуют своевременного пересмотра паспорта крепления.. Поскольку в организации труда основная роль принадлежит человеку и его действиям («человеческий фактор»), то от того насколько рабочий квалифицированно разбирается в деталях своей профессии, будет зависеть не только его личная безопасность, но и безопасность окружающих. Сравнительный анализ опасности основных профессий рабочих и инженерно-технических работ (ИТР) в очистных забоях угольных шахт показал, что самая высокая частота травмирования наблюдается среди проходчиков, таблица 1.3.1. На возможность возникновения экстремальной ситуации на рабочем месте существенное значение оказывают возраст и стаж работников.
Анализ несчастных случаев, отраженных в актах по форме Н-1 показал, что наибольшее число травм наблюдается среди молодых рабочих в возрасте от 25 лет со стажем до 1 года, то есть приходится на время, когда рабочий обучается профессии и приобретает необходимые навыки (опыт).
Период полного овладения профессией и приобретения производственного опыта характеризуется наименьшей частотой травматизма, поэтому низкая частота травматизма приходится на группу проходчиков в возрасте 35-45 лет. Оптимальный период времени работы с наименьшей частотой травматизма составляет 10-15 лет. Так как именно при достижении стажа 10 лет у проходчиков, да и у других горнорабочих обостряется чувство страха, внимательность и формируется соответствующее отношение к опасности.
Анализ показывает, что критический возраст для рабочих очистного забоя составляет 40-45 лет. У рабочих старше этого возраста влияние таких составляющих «человеческого фактора» как опыт (стаж), квалификация, внимательность и чувство страха, начинают ослабевать, они пренебрегают некоторыми безопасными приемами ведения работ. Последнее обстоятельство вызывает необходимость при достижении рабочими критического возраста использовать их на менее интенсивных, сложных и опасных работах. Исследование травматизма по временным интервалам - декадам месяца, дням недели, часам смены показало определенный рост травм в третьей декаде месяца, по понедельникам и пятницам рабочей недели. Наиболее опасными являются 2-3 часа после начала первой и второй смен, последние часы третьей смены и почти вся четвертая (ночная) смена. На это время приходится около 40% общего числа случаев травмирования. Увеличение случаев травмирования в указанное время объясняется нахождением работника в незакрепленной зоне призабойного пространства, а также повышением интенсивности труда в этот период.
Сопоставление количества травм по сменам показывает, что на долю третьей и четвертой смены приходится 61.4% всех несчастных случаев. На рисунке 1.3.1. дано распределение несчастных случаев по областям повреждения человеческого тела. Наиболее часто подвергаются травмированию кости рук, голень и стопа ноги, тазобедренные суставы, позвоночник (до 70%).
Наиболее травмоопасными объектами на современной угольной шахте являются подготовительные и очистные забои.
Согласно данным анализа несчастных случаев за период с 1998 по 2006 года на очистные забои угольных шахт в целом приходится около 40% несчастных случаев, происходящих на подземных объектах шахты. Из них 52% несчастных случаев происходит из-за обрушения угля и породы, внезапные выбросы угля и газа (ВВУГ), горные удары (ГУ), пожары (горные самовозгорания), взрывы метана, технологические землетрясения (ТЗ), горно-тектонические удары (ГТО), затопления, повышенное метано-выделение; 36% случаев - травмирование рабочих механизмами и лишь 12% составляют травмы горнорабочих, пострадавших по иным причинам..
Влияние сейсмической активности и микро-тектоники шахтных полей на создание векторных зон пригрузки и чрезвычайных ситуаций (ЧС) в очистных забоях угольных шахт наглядно отражает высокая плотность очагов землетрясений Архипелага Шпицберген и прилегающих к нему участков морского дна. Установлено, что сейсмическая активность в Баренцбургском узле влияет на напряженное состояние угольного массива шахты «1-5» Баренцбурга. Происходящие на ней аварии, являющиеся следствием внезапного разрушения пород почвы (ВРПП), следует относить к ЧС, приводящим к травмированию людей. Такие ЧС являются результатом неблагоприятного стечения в данном месте микротектонических напряжений и повышенного горного давления. Инициированием ВРГШ следует считать происходящие в это время землетрясения в районе шахтного поля Баренцбурга, записанные норвежской группой SPI, а также зафиксированных нашими сейсмическими станциями. Происходящие землетрясения служат отправной точкой в цепи реализации негативных событий, приводящих к инцидентам, авариям, ЧС с гибелью людей и остановкой горных работ. [27,66,67].
Анализ основных направлений и применяемых на практике методов оценки риска в угольной промышленности РФ
Значителный вклад в развитие теоретических и практических аспектов проблемы оценки, прогноза и повышения безопасности труда в угольной и других отраслях промышленности России внесли: О. Н. Русак, П. Г. Белов, К. 3. Ушаков, М. С. Глухов, Е. Г. Зырянов, В. И. Измалков, В. К. Сухоручкин, Ю. И. Поляков, Б. Ф. Кирин, А. А. Форсюк, В. И. Барабаш, А. В. Фролов, А. Ф. Фомочкин, Б. К. Прусенко, В. И. Сидоров, Ю. А. Мартынюк, А. В. Невский, К. В. Попсуенко, Е. А. Иванов, И. А. Бобров, Э. М. Соколов, Н. М. Качурин, В. И. Ветров, И. Н. Панферова, Б. С. Иванов, В. М. Забабурин и другие.
Теме риска посвящены работы многих отечественных и зарубежных исследователей, затрагивающих проблемы отработки нефтяных и газовых месторождений, эксплуатации объектов химической промышленности и энергетики, машиностроения, строительства и угольной промышленности.
В 1978 году всемирной организацией здравоохранения риск был определен как «концепция отражающая ожидаемую тяжесть или частоту неблагоприятных реакций на данную экспозицию». В 1980 году было основано Международное общество по анализу риска (SRA), а с 1981 года выходит журнал «Risk Analysis». ГОСТ Р-1.0-92 определяет безопасность как «отсутствие недопустимого риска, связанного с возможностью нанесения ущерба». В 1997 году выходит постановление правительства «Об исполнении методологии оценки риска для управления качеством окружающей среды и здоровьем населения Российской Федерации». [105]
Для установления количественных закономерностей формирования производственно обусловленной и профессиональной заболеваемости работников и разработки механизмов ее предупреждения введено понятие «профессиональный риск», которым оперируют ряд исследователей. [36,39,50,60,95,107,110] Реймес И. Ф. [106] считает, что профессиональный риск - риск профессионального труда, который обозначает сложные медико-социальные явления с возможностью и вероятностью нарушения здоровья и утраты трудоспособности работником на производстве.
В. И. Ветровым и И. Н. Панферовой ведены научные исследования по определению количественной оценки эколого-профессионального риска. Разработанные ими методики количественной оценки социального ущерба дают возможность перевести его в соответствующие категории стоимости, позволяющие обосновать долю экономической компенсации которую должно взять на себя предприятие в зависимости от наносимого им социального ущерба.
С позиции охраны труда и промышленной безопасности профессиональный риск определяется с учетом ряда факторов (природно-технических, технологических, организационных и «человеческого фактора»), влияющих на частоту и величину аварий, производственный травматизм и профзаболевания.
Риск - это неотъемлемое свойство всех процессов, связанных с выработкой, хранением, преобразованием и использованием свойств, энергии, информации. Основная характеристика этого свойства - постоянная готовность его реализации с причинением материального ущерба предприятию или травмы работнику. [33] Такое положение требует разработки системы мероприятий по снижению негативных явлений.
Ряд исследователей [11,13,19,26,49,60,76,97,100] считают, что любая машина, технология или производство, функционирующее с учетом требований безопасности, по-прежнему остается опасным, а порой и очень опасным. Поэтому, в любом случае правильнее говорить о приемлемом (допустимом) риске, а не о какой-то безопасности.
С учетом вышеизложенного, охрана труда определяется как система мер по выявлению и оценке опасностей в процессе производства, предотвращению их проявлений и устранению или уменьшению ущерба. Методы оценки профессионального риска
используют для установления опасностей с учетом действия опасных и вредных производственных факторов (техники, технологии, организации труда, «человеческого фактора»), с тем, чтобы рассматривать различные технологии ведения работ с позиции техники безопасности, на основе фактора риска и разработать систему организационных и технических мер по повышению их безопасности.
Широкий спектр работ по оценке и анализу риска выполнен учеными и специалистами нефтяной и газовой промышленности Министерства энергетики РФ. Б. Е. Прусенко и Е. Г. Зырянов, А. В. Фомочкин [104] оценивают риск взаимодействия человека с техническими системами, применяемыми в нефтегазовой промышленности. А. В. Фомочкиным [118] разработан метод определения класса профессионального риска трудовой деятельности работников, основанной на интегральной оценке условий труда и другого профессионального риска, обусловленного относительными показателями частоты, тяжести и материальных последствий производственного травматизма, профзаболеваний и аварийности. Для оценки профессионального риска предложена формула: где п - частота и степень тяжести повреждений в производственных человеко-машинных системах; п - частота возникновения производственного травматизма, профзаболеваний и аварий; гз -материальные последствия аварий и травматизма. Количественное определение уровня профессионального риска обусловило применение относительных шкал оценки показателей п, п, гз, которые целесообразно учитывать при разработке соответствующих классификаций для оценки уровня риска при работе проходческих забоев угольных шахт. Ю. А. Мартынюк, М. В. Лисанов, Е. В. Кловач, В. И. Сидоров [73,75] считают целесообразным сравнивать фактическое значение риска с его допустимой величиной, которая определяется нормативно. С их участием разработано методическое руководство по оценке степени риска аварий на магистральных нефтепроводах, методика определения ущерба окружающей природной среде при авариях на магистральных нефтепроводах, отраслевое руководство по анализу и управлению риском.
Определенным вкладом в решение проблемы оценки риска следует считать разработку учеными специалистами нефтяной и газовой промышленности методических указаний по проведению анализа риска опасности промышленных объектов (РД 08-120-96), утвержденных Госгортехнадзором России от 12.07.96 года, а с 2001 года введение в действие «Методических указаний по проведению анализа риска опасных производственных объектов». [79] В данной работе впервые в отечественную нормативную систему введены документы, содержащие терминологию, методические принципы и основные методы анализа опасностей и риска производственных объектов, согласно которым оценка риска включает вероятности (или частоты) наступления аварии, анализ их последствий и их сочетания.
Влияние сейсмической активности и микротектоники шахтных полей на создание векторных зон пригрузки и чрезвычайных ситуаций в очистных забоях
Так в 2003 году на острове Зап. Шпицберген было зарегистрировано только три сейсмических события с магнитудой более 1.7 по шкале Рихтера (7 и 29 июня), тогда как в хребте Книповича - 56. Лишь в отдельные годы - 1971, 1976, 2000 - отмечена аномальная сейсмическая активность на архипелаге, превышающая уровень сейсмичности в спрединговых хребтах. По предварительным данным 2004 год по сейсмичности островной части архипелага сходен с аномальным 2000-м годом.
Наиболее активным, в настоящее время, является пояс, протянувшийся в направлении от континентального склона через фиорд Ван Майена к земле Геера и далее к проливу Фримана между островами Баренца и Эдж. В этом поясе, в котором расположены и российские и норвежские угольные шахты, сейсмическая активность периодически изменяется во времени, доходя в пиковые периоды до 15 событий в сутки. До 2002 года максимум активности в этом поясе был характерен для восточного фланга, прилегающем к норвежской шахте «Северная». Здесь 18 января 1976 года произошло самое сильное землетрясение на архипелаге с М=6, затем 17 июня 1977 года было отмечено событие с М=4.5 и 26 ноября 1998 года с М=3. На основе анализа пространственно-временной структуры сейсмичности за последнее десятилетие была отмечена тенденция к периодической миграции очагов землетрясений от Земли Геера к западу вдоль субширотного линеамента, маркируемого в рельефе Ван-Майен фиордом [27, 66, 67], вследствие чего к середине 2003 года центр сейсмической активности сместился к западному побережью, перекрыв район Баренцбурга, где 7 июня произошло самое сильное событие с магнитудой 3, что отвечает по шкале МСК-64 5-бальному землетрясению.
Аномально высокая сейсмичность в Баренцбургском узле наблюдалась в июне-июле 2004 года - шесть событий в этом временном интервале превысили порог в 3 балла по шкале МСК-64. Следует заметить, что волновые формы сильных толчков в районе шахтного поля Баренцбурга 28 января 2001 года, 7 июня 2003 года и 26 июля 2004 года, записанные норвежской сейсмической группой SPI вблизи Лонгиербина, оказались практически идентичными, что указывает на однотипный механизм событий, генерирующий волновые импульсы. Сейсмические события с ML 0.0n, зафиксированные в районе шахтного поля Баренцбург в июне-июле 2004 года норвежской сейсмической группой SPI, расположенной у поселка Лонгиербин (60 км. от поля) представлены в таблице 3.3.1.
Суммарное энерговыделение (в МДж) сейсмических событий, произошедших на островах архипелага Шпицберген (левые колонки) и в районе хребта Книповича в Атлантике (правые), представлено на рисунке 3.3.1.
26 июля 2004 года в 8 часов 45 мин. по местному времени в 29-й южной лаве пласта «Верхний», в районе микротектонического нарушения массива произошло внезапное разрушение пород почвы (ВРПП), что привело к подбросу комбайна РКУ-10 на 0.38м со смещением в сторону механизированной крепи 1КМ-138К ГУ на 0.4м, приведшей к разрушению обоих механизмов, и повлекший за собой травмирование одного человека и простою лавы в течении 1.5 месяцев. Такую аварию следует определить как чрезвычайную ситуацию. Эта ЧС была результатом неблагоприятного стечения в данном месте микро-тектонических напряжений и повышенного горного давления со стороны отработанного столба. Инициированием ВРПП следует считать произошедшее в это время землетрясение в районе шахтного поля Баренцбурга, записанного норвежской группой SPI вблизи поселка Лонгиербина, а также зафиксированного нашими сейсмическими станциями. Следует отметить, что подготовительные выработки на шахте «1-5» проходят не буровзрывным способом, а комбайновым, поэтому влияние буровзрывных работ на возникновение чрезвычайной ситуации полностью исключается.
На основе проведенных наблюдений, а также анализа записей норвежских и отечественных сейсмических станций, удалось выявить закономерность реализации негативных событий на шахте «1-5» в районе микро-тектонических нарушений шахтных полей, приводивших к чрезвычайным ситуациям в следствии проявления сейсмической активности архипелага Шпицберген и прилегающих к нему участков морского дна. Удалось выяснить, что происходящие землетрясения служат отправной точкой в цепи реализации негативных событий, приводящих к инцидентам, авариям, ЧС с травматизмом людей и остановкой горных работ.
Таким образом, установлено, что сейсмическая активность в Баренцбургском узле влияет на создание зон пригрузки и разгрузки в очистных забоях угольной шахты «1 - 5» Баренцбурга, приводящих к чрезвычайным ситуациям. Применение всех существующих методов снижения и предотвращения реализации негативных событий связанных с явлениями геодинамического характера, как показывают исследования факторов риска, не вносит существенных изменений в картину производственного травматизма. Это указывает на необходимость разработки оперативного и наиболее простого в применении прогнозирования местоположения проявления природных и техногенных опасностей в очистных забоях, применяя данные конкретной шахты.
В решении проблемы борьбы с проявлением геодинамических явлений в очистных забоях угольных шахт основополагающими являются представления о напряженном состоянии горного массива. Безопасное и экономичное планирование горных работ связано с оценкой величины и направления действия деформаций и напряжений. Удовлетворяет этим требованиям моделирование напряженного состояния угольного пласта аналоговыми методами, отличительной особенностью которых является оперативность и наглядность процесса решения.
В работе за основу отображения напряженного состояния угольного пласта принят электрографический метод моделирования, основу которого составляет аналогия между процессом деформирования и электрическим процессом в сплошной проводящей среде, базирующийся на графическом расчете коэффициента концентрации и траектории действия главных нормальных напряжений по результатам построения изолиний потенциалов, рис.3.4.1.
Затраты на контроль и проведение мероприятий для предотвращения чрезвычайной ситуации на угольной шахте
На данный момент уровень аварийности и травматизма при чрезвычайных ситуациях на угольных шахтах Российской Федерации продолжает оставаться высоким. При этом большинство несчастных случаев со смертельным исходом наблюдается в очистных забоях, при транспортировании грузов и людей, обвалах и обрушениях пород, эксплуатации машин и механизмов, взрывах (вспышках) метана и угольной пыли.
На основе анализа причин высокого уровня травматизма и аварийности в угольной промышленности установлено, что 70% случаев связано с организационными и 30% - с техническими факторами. Не соответствует степени опасности угольных шахт крайне низкая технологическая дисциплина, что выражается в массовых нарушениях требований промышленной безопасности и технологических регламентов. Более того, в настоящее время, в угольной отрасли отсутствует типовой рекомендательный документ, в котором комплексно были бы увязаны инженерно-технические и организационные решения по рациональному и безопасному ведению горных работ в пределах разрабатываемой и подготавливаемой частей шахтного поля с учетом использования последних достижений горной науки, техники, опыта работы передовых шахт, участков, бригад. Также мало уделено внимания к анализу причин возникновения аварийных ситуаций, к их последствиям и мероприятиям по недопущению и уменьшению риска возникновения чрезвычайных ситуаций.
На сегодняшний день в угольной отрасли РФ отсутствует практика проведения анализа основных факторов риска, влияющих на аварийность. Отсутствуют методика оценки и прогноза возникновения чрезвычайных ситуаций при авариях, а также расчета причиненного ущерба и методов его предотвращения.
Предотвращение техногенных чрезвычайных ситуаций в очистных забоях угольных шахт, повышение эффективности производства, безопасное ведение горных работ и, как следствие, минимизация производственного травматизма, как показывают исследования и зарубежная практика, всецело зависят от разработки, совершенствования и внедрения интегрированных систем управления охраной труда. Для того чтобы систематически достигать высокого уровня и постоянно использовать потенциал модернизации, будущей реализации концепции системы управления безопасностью труда и охраны здоровья, необходимо использовать разработанный алгоритм оперативного прогнозирования местоположения чрезвычайных ситуаций. В целях более эффективного управления опасными процессами шахты, существенного снижения производственного травматизма и повышения охраны труда, как показывает опыт ведущих стран мира, необходимо привлечение независимых подрядных коммерческих организаций, имеющих лицензии на проведение специализированных горных работ, таких как: вентиляция, дегазация, контроль пылегазового режима, гидро-, газо-, геодинамических явлений, проходка и очистные работы.
Радикальной мерой по предотвращению техногенных чрезвычайных ситуаций является выбор службой геомеханики направления движения очистных работ относительно горизонтальных составляющих политектонических напряжений и их траекторий на основе алгоритма прогнозирования чрезвычайных ситуаций. Проведенные автором исследования с помощью аналогового моделирования для условий шахт «1-5, Баренцбург» и им. А.Ф. Засядько показали, что выбор направления движения очистного забоя всецело зависит от составляющих напряженной части массива. Правильное ориентирование очистных работ относительно тектонических нарушений, как показало моделирование, позволит избежать роста напряженного состояния в краевых частях угольного пласта, что подтверждено практикой зарубежных шахт. Зная динамику развития и роста главных нормальных напряжений по результатам построения изолиний потенциалов, возможно разработать мероприятия по снижению риска проявления геодинамических явлений непосредственно от самого сместителя. Таким образом, с помощью разработанного алгоритма оперативного прогнозирования, данных аналогового моделирования горногеологических условий шахты, а также удельных весов факторов риска возможны прогнозирование, мониторинг и оценка техногенных опасностей, рисков возникновения чрезвычайных ситуаций, их динамики и последствий, а также оценка ущербов от них.
Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой на основании выполненных автором исследований осуществлено решение актуальной научной задачи по разработке комплекса технических и организационных мероприятий для прогноза техногенных опасностей, рисков возникновения и динамики чрезвычайных ситуаций, их последствий и оценке ущерба в очистных забоях угольных шахт, имеющее существенное значение для угольной промышленности.
Основные научные выводы и практические результаты работы, полученные соискателем, заключаются в следующем: 1. Проведенные исследования природных и техногенных опасностей в очистных забоях угольных шахт за последние 20 лет позволили выявить семь групп основных факторов риска, таких как: природное воздействие; мониторинг массива и лавы; оборудование; конструктивные факторы; технологические факторы; монтаж и испытание оборудования; прочие факторы; 2. Группы факторов риска ранжированы в соответствии с удельным весом, влияния на возникновение техногенных чрезвычайных ситуаций в очистных забоях угольных шахт; 3. Экспериментальные исследования методом электромеханической аналогии для условий шахт «1-5» Архипелага Шпицберген и им. А.Ф. Засядько позволяют оперативно выявлять зоны газодинамических, гидродинамических, а также геодинамических явлений; 4. Разработан алгоритм работы шахтной службы по оперативному прогнозированию местоположения техногенных чрезвычайных ситуаций, в который вошел метод электромеханической аналогии и методика по прогнозу и оценки рисков возникновения аварий в очистных забоях угольных шахт; 5. Разработана методика оценки и прогноза рисков возникновения чрезвычайных ситуаций, динамики и их последствий, технических простоев, смертельного травматизма, потери механизированного комплекса; ущербов от простоя лавы в условиях экологической аварии.
