Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Теоретические и практические аспекты проблемы безопасного ведения горноразведочных работ 21
1.1. Аналитический обзор 21
1.2. Методы оценки состояния охраны труда 23
1.3. Понятия профессионального риска и подходы к его количественной оценке 27
1.4. Основные задачи и методы исследований 31
Глава 2. Характеристика горноразведочных работ как объекта исследований 34
2.1. Краткий анализ состояния техники, технологий и условий производства горноразведочных работ 34
2.1.1. Общая характеристика горноразведочных работ в России как системы опасных производственных объектов 34
2.1.2. Технология и техника сооружения горноразведочных выработок 36
2.1.3. Специфика условий ведения горноразведочных работ и идентификация опасных производственных факторов 40
2.2. Технико-технологические источники и причины несчастных случаев 45
2.2.1. Общая характеристика травматизма на горноразведочных работах 45
2.2.2. Распределение несчастных случаев по производственным процессам з
2.2.3. Распределение несчастных случаев по опасным производственным факторам 53
2.2.4. Анализ причин несчастных случаев 57
Выводы по главе 61
Глава 3. Прогнозирование и управление риском при ведении горноразведочных работ 63
3.1. Концепция, структура, методы прогнозирования и управления риском 63
3.1.1. Моделирование условий возникновения несчастных случаев 63
3.1.2. Метод оценки вероятности возникновения несчастных случаев 65
3.2. Закономерности изменений показателей уровня про фессионального риска и их количественные оценки... 75
3.3. Прогнозирование уровня профессионального риска 83
3.3.1. Модели множественной линейной регрессии и
их корреляционный анализ 89
3.3.2. Оценка уровня индивидуального профессионального риска 92
3.3.3. Количественная оценка степени совершенства технологических процессов и технологий сооружения выработок по фактору профессионального риска 95
3.3.4. Управление профессиональным риском 96
Выводы по главе 99
Глава 4. Разработка новых технических средств и технологий безопасного ведения горно разведочных работ 101
4.1. Совершенствование техники и технологий ведения буровзрывных работ 101
4.2. Совершенствование техники для крепления подземных
горноразведочных выработок и шурфов ПО
4.2.1. Совершенствование техники для крепления горизонтальных разведочных выработок ПО
4.2.2. Разработка инвентарных крепей для разведочных шурфов и технологии их возведения 113
4.3. Создание новых технических средств и технологий для сооружения геологоразведочных шурфов 120
4.3.1. Создание новых грузоподъемных механизмов и технических средств обеспечения безопасностиработ 120
4.3.2. Разработка новой техники для механизации ручного труда и снижения уровня риска при сооружении шурфов 122
4.3.3. Разработка технологии сооружения шурфов установками с напорными грейферными ковшами 139
4.3.4. Оценка уровня профессионального риска при сооружении шурфов 145
4.4. Совершенствование систем проветривания подземных горноразведочных выработок на основе новых технических средств 148
4.4.1. Актуальность вопроса 148
4.4.2. Методика сбора и обработки информации по элементам систем проветривания горноразведочных выработок 150
4.4.3. Виды повреждений и причины отказов элементов систем проветривания 152
4.4.4. Теоретические и экспериментальные исследования при создании технических средств для повышения надежности систем проветривания 155
4.4.5. Исследование электронной модели электродвигателя с устройством температурной защиты 161
4.4.6. Метод оценки надежности систем проветривания горноразведочных выработок 165
Выводы по главе 170
Глава 5. Учебно-методическое сопровождение безопасного выполнения горноразведочных работ 173
5.1. Разработка отраслевых учебно-методических докумен тов по охране труда и организация повышения квали
фикации кадров 173
5.2. Экспертиза новой техники и технологий на соответст вие требованиям охраны труда 175
5.3. Изучение и обобщение передового опыта горно разведочных работ без травм и аварий 177
Выводы по главе 177
Глава 6. Оценка эффективности использования новых технических средств и технологий при совершенствовании условий безопасноговедения горноразведочных работ 178
6.1. Оценка социально-экономических последствий при несчастных случаях на горно-разведочных работах 178
6.2. Оценка эффективности использования техники при сооружении шурфов в различных условиях 180
6.3. Социально-экономический эффект от повышения на дежности систем проветривания при использовании устройств температурной защиты электродвигателей
вентиляторов 184
6.4. Влияние технико-технологических параметров новой техники и технологий на условия труда и уровень профессионального риска 189
Выводы по главе 197
Основные выводы по работе 199
Список использованных источников и литературы..
- Понятия профессионального риска и подходы к его количественной оценке
- Технико-технологические источники и причины несчастных случаев
- Закономерности изменений показателей уровня про фессионального риска и их количественные оценки...
- Создание новых технических средств и технологий для сооружения геологоразведочных шурфов
Введение к работе
Актуальность проблемы
Горноразведочные работы всегда были и остаются важным и необходимым звеном в общей системе геологоразведочных работ при поисках и разведке месторождений золота, благородных, цветных, редких и черных металлов, алмазов и других полезных ископаемых, так как позволяют получить наиболее достоверную геологическую информацию об условиях залегания полезных ископаемых, их содержании и распределении. Они позволяют произвести технологическое опробование, заверку результатов буровых работ, оконтуривание запасов месторождения и других работ.
Развитие минерально-сырьевой базы страны невозможно без горноразведочных работ и эта актуальная проблема в настоящее время обострилась в связи с необходимостью укрепления экономики страны, ее оборонной, валютной и минерально-сырьевой безопасности.
Важнейшей социально значимой проблемой на горно-разведочных работах является механизация тяжелых и трудоемких работ, создание безопасных условий труда. Отечественная система технико-технологического обеспечения работ и охраны труда формировалась и развивалась в рамках плановой, государственной регулируемой экономики. Особенностью системы являлось ее государственное финансирование и преимущественно административная ответственность руководителей за нарушение законов, норм и правил охраны труда. Многолетняя и целенаправленная работа по перевооружению отрасли и в области охраны труда на горно-разведочных работах с 1970 по 1987 годы давала положительные результаты, о чем свидетельствует постоянное снижение показателей травматизма в эти годы.
Травматизм в России резко возрос с началом формирования системы новых экономических отношений, когда значительно сократилось финансирование на производство горноразведочных работ, на выполнение НИОКР по разработке новой техники и технологий, работы по охране труда. Нарушилось технико-технологическое обеспечение горноразведочных работ. Почти полностью изношены основные производственные фонды и техника. Фактически были ликвидированы отдельные элементы системы управления охраной труда в отрасли Разрушена система подготовки кадров и повышения их квалификации на всех уровнях. Все это обусловило существенный рост травматизма в отрасли Так, например, за 1985-2000 годы в МПР России получили травмы различной степени тяжести 15854 человека, из которых 1161 - смертельные, что по коэффициентам частоты в 2-3 раза выше среднего уровня по России. На протяжении последних 15 лет нет коренных изменений в области охраны труда, что свидетельствует о том, что существующая система технико-технологического обеспечения геологоразведочных работ и управления охраной труда не удовлетворяет требованиям настоящего времени. Требуется се адаптация к экономическим отношениям рыночного типа, новые научные
'''ЧАЯ
подходы, методы, средства и новые технологии, обеспечивающие высокий уровень механизации тяжелых и опасных работ, снижение травматизма.
В середине 90-х годов в России зарегистрирован самый высокий среди промышленно развитых стран уровень производственного травматизма с летальным исходом - 0,138 случая на 1000 работающих. Это в 3 - 6 раз выше, чем в США (0,054), Германии (0,040), Англии (0,020), Японии (0,016), Франции (0.024).
Вступление России в Евросоюз и подписание целого ряда конвенции Международной организации труда (МОТ) накладывает на Правительство РФ органы исполнительной власти, работодателей и надзорные органы весьма серьезные обязательства по реализации мер защиты работников, без чего невозможна интеграция России с Евросоюзом и с другими развитыми стра-
намямкра.
Коэффициент частоты смертельного травматизма (Кчсм.) на геологоразведочных работах отрасли за период с 1970 по 2000 годы менялся в пределах 0 38 - 0,2. Наиболее высок травматизм на подземных горноразведочных работах (Кчхм до 0,8), т.е. в 3 - 4 раза выше, чем средний уровень по отрасли и в 5 - 8 раз выше среднего по России.
Несмотря на большой объем разработок в области охраны труда, до настоящего времени отсутствуют достаточно эффективные методы и методики количественной оценки безопасности технологических процессов при ведении горноразведочных работ, уровня профессионального риска. Методы прогиозирования уровней риска несовершенны. Оценка состояния охраны труда на предприятиях производится по устаревшим данным (за прошлый год) и сравнивается с результатами позапрошлого года, т.е. отсутствует возможность оперативного управления уровнем риска и своевременного воздействия на складывающуюся ситуацию, планирования и своевременного финансирования мероприятий по техническому перевооружению предприятий и
охране труда. „
Характерной чертой проблемы совершенствования технологии безопасного ведения горноразведочных работ является возрастающая роль прогрессивных технологий, технико-технологического обеспечения работ, новых методов решения проблем охраны труда. Несомненно, что при этом важную роль играет «человеческий фактор», индивидуальные особенности работника Поэтому необходим комплексный подход, учитывающий взаимосвязь технологий, условий ведения работ, «человеческого фактора» и уровней профессионального риска.
Такая постановка проблемы является принципиально новой для России, поэтому возникла необходимость разработки новых научных и методических подходов и их практической реализации. Решение данной проблемы, как единой совокупности сложных задач, является весьма актуальным, имеет важное теоретическое, практическое и социальное значение
Совершенствование технологий безопасного ведения горноразведочных работ, снижение уровня производственного травматизма было и остается важнейшей проблемой, определяющей качество жизни работников не только геологической отрасли Большие объемы горноразведочных работ велись и ведутся в других Министерствах и ведомствах, предприятиями различных форм собственности при разведке полезных ископаемых. Поэтому данная работа имеет социальное и межотраслевое значение.
Идея работы
Управление профессиональным риском производить на основе научного прогноза интенсивности несчастных случаев с использованием логико-вероятностной математической модели и компьютерной программы, путем применения новых технических средств, технологий и организационных мер, позволяющих минимизировать уровень риска с учетом предстоящих затрат на охрану труда.
Цель работы
Повышение безопасности ведения горноразведочных работ. Для достижения поставленной цели сформулированы основные задачи исследований:
установить наиболее опасные виды горноразведочных работ, производственные процессы, травмирующие факторы, причины возникновения несчастных случаев и дать их количественную оценку;
установить основные закономерности распределения статистической плотности интенсивностей несчастных случаев и их тенденции;
исследовать основные закономерности и взаимосвязи между технико-технологическими факторами, причинами и условиями формирования несчастных случаев в системе "работник - технология - производственная среда" ("Р-Т-С");
разработать вероятностную многофакторную математическую модель процесса возникновения несчастных случаев в системе "Р-Т-С", математический аппарат прогнозирования и управления уровнем риска на опасных производственных объектах горно-разведочных работ;
усовершенствовать метод оценки надежности систем проветривания разведочных шахт и штолен на основе исследований закономерностей распределения статистической плотности показателей надежности их элементов;
на основе аналитических и экспериментальных исследований тепловых процессов в электродвигателях вентиляторов при аварийных ситуациях и перегрузках, создать технические средства для повышения надежности геологоразведочного электрооборудования;
оптимизировать зачерпывающую способность ковша грейферных шурфопроходческих установок УГШН в породах различной крепости и гра-
нулометрического состава на основе экспериментальных исследований и конструкторских работ,
на основе исследований разработать и внедрить в практику работ технические решения для улучшения условий труда и снижения уровня профессионального риска путем совершенствования техники и технологий выполнения буровзрывных работ, креплении и проветривании выработок, а также при проходке шурфов;
предложить критерий оценки уровня совершенства технологических процессов и оценить влияние новых технических средств и технологий на условия труда и уровень механизации тяжелых и трудоемких видов работ.
Методы исследований
Для решения поставленных задач использован комплексный метод исследований, включающий:
научный анализ и обобщение результатов своих работ, результатов работ других авторов, опубликованных в отечественной и зарубежной литературе, статистических данных о состоянии производства и травматизма в отрасли и на горно-разведочных работах;
теоретические и экспериментальные исследования процессов нагрева электродвигателей и создание устройств температурной защиты электродвигателей широкого назначения;
экспериментальные исследования на стендах, полигоне, в производственных условиях для оптимизации конструкции рабочего органа грейферных пгурфопроходческих установок типа УГШН;
математико-статистический анализ временных рядов динамики несчастных случаев на горно-разведочных работах для определения закономерностей их изменения и вывода зависимостей для управления профессиональным риском;
сбор и обработка методами математической статистики данных о надежности элементов систем проветривания подземных разведочных выработок;
риск-анализ технологических процессов сооружения разведочных выработок и математическое вероятностное многофакторное моделирование условий возникновения несчастных случаев с использованием методов математической статистики, элементов теорий риска, вероятности, графов;
технико-экономическое исследование эффективности применения новых технических средств и технологий при их использовании на горноразведочных работах.
Научная новизна исследований заключается в получении следующих приоритетных результатов:
1. Впервые установлены количественные и качественные взаимосвязи и закономерности формирования условий возникновения несчастных случаев
в системе «работник - технология - производственная среда», что позволило разработать многофакторную логико-вероятностную математическую модель возникновения несчастных случаев, адекватно отражающую уровень профессионального риска.
-
Разработана методика прогнозирования вероятностей возникновения несчастных случаев, позволяющая заранее предвидеть наступление нежелательных событий и управлять уровнем риска, принимая решения для его минимизации на основе новых технологий и организационно-технических мероприятий.
-
Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены конструктивные, силовые и технологические зависимости формы челюстей напорных грейферов от гранулометрического состава разрабатываемых пород, что позволило обеспечить высокие эксплуатационные показатели установок УПИН в различных производственных условиях и практически полную безопасность проходчиков.
-
На основе впервые установленных закономерностей распределения статистической плотности показателей надежности элементов систем проветривания подземных выработок, предложен новый метод оценки надежности систем проветривания штолен и шахт, отличающийся от известных тем, что позволяет установить наиболее ненадежные участки системы и заранее принять меры по повышению их надежности.
-
Предложено математическое описание и выполнено исследование электронной модели «пускатель - двигатель - устройство температурной зашиты» при аварийных ситуациях и перегрузках, что позволило принять ряд конструктивных решений на уровне двух изобретений и обеспечить высокую надежность работы электродвигателей геологоразведочного оборудования.
-
Предложен критерий оценки степени совершенства технологических процессов и технологий (ССтп) по фактору профессионального риска, позволяющий решить ряд практических задач при управлении риском.
Практическая значимость
Разработанные теоретические положения, экспериментальные исследования и опытно-конструкторские работы для повышения безопасности труда на горно-разведочных работах имеют следующую практическую значимость:
-
Выявлены наиболее опасные виды работ, процессы, травмирующие факторы и причины несчастных случаев, определены законы распределения статистической плотности интенсивностей несчастных случаев и на этой основе предложена методика прогнозирования вероятности возникновения несчастных случаев.
-
Установленные закономерности возникновения несчастных случаев повышают достоверность прогноза уровня профессионального риска и дают возможность \ правлять \ ровнем риска путем предварительного анализа раз-
личных вариантов применения различных технологий и технических средств с минимизацией вероятности возникновения несчастных случаев
-
На основании выполненных теоретических, экспериментальных исследований и опытно-конструкторских работ найдены новые решения и на их основе создан ряд технических средств, технологий и методических рекомендаций, которые позволяют механизировать тяжелые и трудоемкие работы, уменьшить время воздействия опасных производственных факторов или вывести человека из зоны их действия.
-
Предложенный критерий оценки степени совершенства технологических процессов по фактору профессионального риска позволяет выявлять наиболее опасные технологические процессы и оценивать результаты их модернизации.
-
Комплексный подход к решению задач по совершенствованию условий безопасного ведения работ путем разработки и внедрения прогрессивных технических средств и технологий, отраслевой системы охраны труда, повышения квалификации кадров, технико-технологического и учебно-методического обеспечения безопасного производства работ способствовал снижению уровня смертельного травматизма по отрасли за 15 лет в 2,6 раза.
Степень обоснованности научных положений, выводов и рекомендаций подтверждена большим фактическим материалом и сходимостью полученных теоретических решений с экспериментальными данными автора, заложенных в проектирование новых технических средств для использования их при выполнении горноразведочных работ. Новизна технических решений подтверждена авторскими свидетельствами на изобретения.
Внедрение результатов исследований
-
Отдельные теоретические положения работы и методические рекомендации внедрены во всех производственных организациях бывшего Министерства геологии СССР и Министерства природных ресурсов России, ведущих горноразведочные работы
-
Внедрены в практику работ многих (около 50) горноразведочных предприятий МПР России и других отраслей промышленности более 30 конструкций технических средств, в создании которых автор принимал активное участие и которые способствовали механизации тяжелых, трудоемких и ручных работ и повышению их безопасности:
а) шурфопроходческие подъемники, краны и комплексы (ВМШ-1,
ПМШ-ЦНИГРИ, ГТМША, КШ-І, КМШ-15, КШ-ІА, КШ-2М);
б) грейферные шурфопроходческие установки напорного типа
(УГШН-6, УГШН-8, УГШН-10, УГШН-15);
в) инвентарные шурфопроходческие крепи (КШИ-1. КШИ-3, КШИ-7,
КШИ-8, КШП-1. КШП-Іидр);
г) комплекс устройств для обеспечения безопасности работ при про
ходке шурфов, вентиляторы СВЦ-78 с различными видами привода (4 вари
анта);
д) приспособления для механизации вспомогательных работ при про
ходке подземных выработок (ПША-600, ПРГ-1, СА-1) и повышения надеж
ности систем проветривания (УТЗ, УЗД-380, УЗД-Сигнал);
е) устройства для повышения безопасности ведения буровзрывных ра
бот (обжим-маркиратор капсюлей-детонаторов ОМКД, устройство для буре
ния параллельных шпуров УБШЦ, пневмозарядчик ЗМК-1М, а также ряд ме
тодических рекомендаций по безопасному вьшолнению буровзрывных работ
(совместно с ЦНИГРИ).
3. Разработаны и внедрены в практику работ геологоразведочных орга
низаций следующие разработки:
а) технология проходки шурфов (колодцев, котлованов, свай-оболочек
и др.) грейферными установками напорного типа;
б) технология крепления шурфов крепями многократного использова
ния типов КШИ и КШП;
в) методические рекомендации по повышению надежности вентилято
ров местного проветривания при проходке горноразведочных выработок;
г) методические рекомендации по повышению надежности систем
проветривания подземных разведочных выработок;
д) типовые схемы электровзрывных сетей и методические рекоменда
ции по их применению при проведении подземных выработок;
Разработанные технические средства, технологические схемы, методические рекомендации внедрены более чем в 50 производственных организациях России и ближнего зарубежья, использовались при разведке крупных месторождений (Большой Канимансур, Дукат, Даугызстау, Карамкен, Му-рунтау, а также в горно-обогатительных комбинатах - Дукатском и Карамкен-ском, предприятиях бывших министерств цветных металлов, строительных материалов, ГОК Мамаслюда, а также за рубежом
4. Сведения о разработанной технике, технологические схемы проход
ки и крепления выработок включены в три справочника и восемь учебно-
методических пособий, введенных в действие приказами по отрасли
Институт Типрогеолстрой" Мингео СССР на основе данных, полученных от авторов, разработал и ввел в действие отраслевой типовой проект проведения разведочных шурфов с использованием шурфопроходческих установок УГІІШ-б и УПИН-15, подъемника шурфопроходческого ГТМШ-2М. ручного воротка и крана шурфопроходческого КШ-2м
5 Для учебно-методического сопровождения горно-разведочных работ разработаны, утверждены бывшим Министерством геологии СССР и МПР России как отраслевые руководящие документы, изданы и разосланы более чем в 50 производственных организаций 16 учебно-методических пособий и рекомендаций по безопасному выполнению горно-разведочных работ. 13 ти-
повых инструкций для рабочих основных профессий, 8 компьютерных программ обучения и контроля знаний.
На Всесоюзных курсах повышения квалификации работников Мингео СССР, в г. Туле прошли переподготовку более 2000 человек по 3 специальностям (буровые, горные и взрывные работы). Материалы исследований используются при чтении лекций по курсу «Охрана труда» по специальности 0803 «Гидрогеология и инженерная геология».
Личный вклад автора
Все основные положения, результаты и выводы получены автором лично. Ему принадлежит постановка проблемы и задач исследований, разработка концепции и стратегии снижения профессионального риска, разработка методик, математических моделей и их исследование, анализ и обобщение результатов работ. Он принимал участие во внедрении более 30 новых технических средств и технологий, является автором и соавтором 103 опубликованных работ.
При решении отдельных задач принимали участие коллеги автора и многие специалисты производственных организаций, По многим работам имеются совместные публикации и ссылки на них в диссертации.
Разработки автора защищены 12 авторскими свидетельствами, экспонировались на ВДНХ СССР, где были получены одна Золотая и две Бронзовые медали. Разработка УВТЗ-380 аттестована по высшей категории качества. Получены лицензии на производство и использование УВТЗ-380, шурфопро-ходческих подъемников, кранов и входящих в их комплект средств по безопасности труда.
В 2005 году автор удостоен звания лауреата Всероссийского конкурса «Инженер года - 2004» по версии «Профессиональные инженеры» в номинации «Геология, геодезия, создание технических средств и технологий горноразведочных работ» с вручением сертификата № 5-113 профессионального инженера России.
Апробация работы.
Результаты проведенных исследований и основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались: на Всесоюзных совещаниях и семинарах, проводимых по планам бывшего Мингео СССР и МПР России (1982-2000 г. г.); на научно-технических конференциях ТУ ЛГУ (1983 -1998 г.г.), научно-технических совещаниях в Зармитанской ПГРЭ, Кайра-кумской ГРЭ, Даугызтаусской ГРЭ, ГОК "Мамслюда", Дукатском ГОКе, Карамкенском ГОКе (1980-1992 гг.); на секциях техники разведки и экспериментальных исследований Ученого Совета ЦНИГРИ (1983-1989 г.г); научно-методической конференции профессорско-преподавательского состава научных работников и аспирантов МГРИ (1986 г.); на расширенном заседании кафедры "Механизации и автоматизации горных и геологоразведочных
работ" Московской Государственной геологоразведочной академии (1987г); на Ученом Совете Тульского НИГП (1980-2004 г г.); на научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава Тульского Государственного университета (2001 г.), 5-й Международной конференции "Новые идеи в науках о земле" (Москва, МГТА 2001 г.); 2-й Международной научно-технической конференции "Геотехнологии- проблемы и перспективы" (Тула 2001 г.), 3-й Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития горнодобывающей промышленности Подмосковного бассейна» (ТулГУ, 2002 г.), Международном конгрессе «Безопасность и охрана труда», Москва, 2002 г., 3-й Международной научно-практической конференции «Геотехнологии- проблемы и перспективы» (ТулГУ, 2003 г).
Публикации и использованные материалы
Результаты выполненных исследований освещены в 103 опубликованных работах, в том числе 12 монографиях. Получено 12 авторских свидетельств и патентов на изобретения.
В работе использованы отраслевые статистические сведения по форме 6-ГР, полученные в процессе выполнения горно-разведочных работ с 1970 по 2001 годы, материалы государственной статистической отчетности ЦСУ РФ (форма 7-травматизм), данные бывшего Мингео СССР и МПР РФ. Использованы также сведения, опубликованные в ежегодных информационных выпусках ЦНИГРИ "Травматизм в геологии" и "Производственный травматизм", годовых и пятилетних отчетах ВИЭМС, содержащиеся в статьях и других публикациях, а также материалы, представленные И Н Засухиным и С.В Романовым, в частности, касающиеся сведений о смертельных случаях
Информация, полученная из указанных источников, сформирована в виде временных рядов статистических показателей травматизма по отрасли в целом, и отдельно по подземным выработкам, шурфам и канавам, дополнена объемами выполненных работ, численностью работников, другими показателями, необходимыми для анализа.
Объем и структура работы
Понятия профессионального риска и подходы к его количественной оценке
Средняя протяженность горизонтальных выработок на одной разведочной шахте составляет 2400 м, на штольне - 1500м. Среднее сечение выработок 5,1 - 6,4 м . Рассечки имеют длину от 5 до 100 м при средней величине - 17 м. Площадь сечения рассечек от 2 до 5,1 м2 при среднем значении 2,5 м. Условия работы в разведочных шахтах и штольнях имеют ряд особенностей, оказывающих существенное негативное влияние на уровень безопасности (уровень риска). Площадь сечения основных выработок частично занята вентиляционными трубопроводами, кабелями, горнопроходческим оборудованием. При ограниченности пространства и недостаточной освещенности создаются предпосылки для возникновения несчастных случаев при погрузке горной массы, транспортировке грузов, ведении ремонтных работ, передвижении по выработкам, креплении, выполнении комплекса буровзрывных работ и вспомогательных операций.
При выполнении работ по сооружению подземных горноразведочных выработок имеют место следующие основные опасные производственные факторы (далее - ОПФ): 1) Поражение взрывом имеет место при доставке взрывчатых веществ и средств взрывания с расходного склада к месту взрывных работ, при подготовке средств взрывания (скрепление капсюля-детонатора с огнепроводным шнуром), при бурении шпуров (попадание забурника в "стакан" с остатками ВВ, при ликвидации отказавших зарядов, нарушении технологии взрывания, при уничтожении ВВ и СВ и др. 2) Вывалы и обрушения пород имеют место чаще всего в призабойной части выработок и при ремонте крепи, при всех операциях проходческого цикла. 3) Отравление газами, угарание. Опасность сохраняется при выполнении операций проходческого цикла, вспомогательных работ, а также при передвижении по выработкам с атмосферой, не соответствующей санитарно-гигиеническим требованиям к воздуху рабочей зоны 4) Эксплуатация и ремонт механизмов и машин. Опасные факторы имеют место при бурении шпуров, погрузке породы, выполнении ремонтных работ. 5) Эксплуатация транспортного оборудования. Опасные факторы имеют место при транспортировке грузов и горной массы и при передвижении людей по выработкам. в) Прочие ОПФ. К ним относятся опасные производственные факторы, не перечисленные выше - поражение электрическим током, пожар и др.
Все технологические процессы при сооружении подземных разведочных выработок потенциально опасны и поэтому такую технологию следует использовать только в действительно геолого-методически необходимых случаях по специальным техническим проектам, используя такие меры снижения риска, которые позволяют свести тяжелый и смертельный травматизм к уровню приемлемого риска. 6) Шурфы и рассечки из них Шурфы проходятся глубиной от 2,5 м до 40 м (средняя глубина -12.3 м). Площадь сечения от 1,25 до 6,0 м2 (среднее сечение - 1,7 м2). На долю мелких шурфов (до 10 м), сечением 1,25 -1,5 м приходится около 85 % объемов проходки. Около 82 % шурфопроходческих работ выполняется в породах с коэффициентом крепости f 6,0 (по шкале М.М. Протодьяконова). Более 60 % шурфов от общего объема проходки крепятся деревянной крепью (чаще всего -венцовая крепь на стойках).
При сооружении разведочных шурфов имеют место несколько иные условия производства работ, которые обуславливают наличие других негативных и опасных производственных факторов.
К ним относятся: малые сечения шурфов (от 1,25 до 6,0 м при среднем сечении - 1,7 м2); необходимость ручной погрузки горной массы в бадью, опасность падения породы или инструмента, обрушение породы, отравление атмосферой, непригодной для дыхания и др. В породах до IV категории по буримости, буровым способом выполняется до 25 % шурфов, остальной объем проходки шурфов выполняется с рыхлением пород буровзрывным способом, с ручной погрузкой горной массы в бадью и последующим ее подъемом шурфопроходческими воротками или кранами.
Более 40 % шурфопроходческих работ выполняется в условиях недоступных для колесного и гусеничного транспорта.
К специфическим условиям работ при сооружении разведочных шурфов относятся: сезонный характер работ при наличии маломощных передвижных источников электроэнергии, разобщенность участков и их удаленность от баз партий, кратковременность существования объектов, необходимость многократных перебазировок и др.
При сооружении шурфов и рассечек из них имеют место следующие опасные производственные факторы: 1) Падение в шурф - этот фактор имеет место при спуске или подъеме ра бочего, при отсутствии или открытых лядах на устье шурфа. 2) Падающие предметы, инструмент, куски породы из стенок или из пе регруженной бадьи. Ъ) Вывалы ти обрушение пород - имеют место при креплении или извлечении крепи из шурфа, выполнении операций проходческого цикла. 4) Поражение взрывом - имеет место при доставке взрывчатых веществ и средств взрывания к месту работ, бурении шпуров, заряжании, взрывании, ликвидации отказов, уничтожении ВВ и СВ, а также при изготовлении зажигательных трубок и патронов-боевиков; 5) Отравление газами - имеет место при спуске в непроветренный шурф. 6) Травмирование рабочим инструментом - происходит при заготовке крепи, креплении, погрузке породы в шурфе и других работах. 7) Прочие ОПФ - имеют место при выполнении вспомогательных работ, при следовании к месту работ или обратно, использовании бульдозеров для ликвидации шурфов и т.д. в) Разведочные канавы и траншеи проходятся на всей территории страны в различных природных, климатических и горно-геологических условиях, в основном (70 %) на стадии поисково-разведочных работ, в местах трудно доступных для использования серийной землеройной техники.
В большинстве районов работ проходка канав ведется на нескольких участках, удаленных от баз партий на десятки километров.
Канавы и траншеи проходятся как с использованием землеройной техники (бульдозеры, экскаваторы, скреперные установки), так и с применением буровзрывных работ для рыхления пород и последующей их уборкой с применением средств механизации и вручную.
Основным ОПФ при проходке канав является возможность поражения человека в результате взрыва при бурении шпуров, изготовлении патронов-боевиков, заряжании и взрывании их, ликвидации отказавших зарядов, уборке породы.
Опасность представляют обрушения и вывалы породы при нахождении рабочего в канаве, движущиеся машины и механизмы; падения людей и прочие ОПФ при выполнении вспомогательных работ. Таким образом, все подсистемы горноразведочных работ относятся к категории опасных производственных объектов с высокой степенью риска травмирования.
Технико-технологические источники и причины несчастных случаев
Временные интервальные ряды (ряды динамики) построены на основании однородных сопоставимых статистических данных. Сопоставимость уровней рядов по подсистемам объектов и по территории достигнута лишь до 1991 года, так как после этого времени оказались нарушенными границы страны, система отчетности, формы собственности предприятий, произошли изменения в составе производительных сил и производственных отношений, обострилась экономическая ситуация, резко сократились объемы горно-разведочных работ.
Чтобы исключить влияние происшедших изменений в рассматриваемый период, объемов работ, численности работников предприятий, все расчеты выполнены в относительных величинах, с учетом коэффициента интенсивности работ, частоты и вероятности возникновения несчастных случаев. При математическом анализе временных рядов учитывался ряд особенностей, одна из которых состоит в том, что интервалы рядов, располагаясь во времени (по годам), вовсе не являются функцией времени, а формируются под воздействием случайных и закономерных факторов. Им в определенной мере присущ вероятностный характер, так как воздействие большого числа случайных факторов, входящих в систему "работник - технология - производственная среда" приводит к большой вариации показателей и их отклонениям от основной тенденции развития, тем более, что под каждым значением временного ряда понимается среднее значение показателей нескольких (а в некоторых случаях десятков) несчастных случаев.
Особенность анализа временных рядов состоит также и в том, что по ним можно оценить только прошлое состояние охраны труда на объектах работ (за прошлый год), полученная информация характеризует не отдельный объект, а подсистему однотипных производственных объектов, что является существенным недостатком существующей системы управления охраной труда на предприятиях отрасли.
Однако информация, содержащаяся во временных рядах, имеет ряд исключительно ценных достоинств: - данные получены в результате выполнения планов разведочных работ в масштабах крупнейшей в мире геологоразведочной отрасли, в реальных условиях, с применением существовавших и существующих технологий и технических средств, уровня обучения рабочих, надзорных органов, исполнительской и производственной дисциплины за достаточно длительный период времени; - сведения о несчастных случаях, опасных и вредных факторах, причинах несчастных случаев получены из сравнительно надежных источников и позволяют дать объективную оценку уровню профессионального риска, его количественную и качественную оценку; - на основе изучения тенденций и их изменений, анализа причин несчастных случаев, влияния техники и технологий ведения работ имеется возмож 77 ность прогнозирования количественных показателей риска для объектов данного вида геологоразведочных работ. При определении вида закона распределения функции плотности вероятности несчастных случаев сделаны следующие допущения, правильность которых подтверждается изучением обстоятельств и причин несчастных случаев: - уровень профессионального риска любого объекта определяется уровнем риска его составных частей; - все объекты работоспособны и момент наступления несчастного случая не зависит от времени предшествующей работы, т.е. потоки несчастных случаев простейшие; - несчастные случаи не зависят друг от друга, т.е. потоки без последействий; - вероятность наступления сразу двух несчастных случаев в один и тот же момент времени мала, что характерно для ординарных потоков; - по результатам исследований ЦНИГРИ [139] потоки несчастных случаев в течение года не имеют сезонных или месячных колебаний; - с течением времени математические ожидания интенсивности несчастных случаев меняются по величине, что свидетельствует о нестационарности случайных процессов.
В публикациях имеется противоречивая информация о законах распределения потоков несчастных случаев и отказов в сложных технических системах. В работах Н.М. Качурина, Э.М. Соколова, Л.Э. Шейнкмана, посвященных управлению риском на предприятиях угольной промышленности [54, 56, 163], показано, что интенсивность потоков несчастных случаев подчиняется экспоненциальному закону.
В работах В.Н. Шлыкова [164], Г.С. Кильдишева и А.А. Френкеля [169] утверждается, что содержащаяся во временных рядах статистическая информация может быть распределена по нормальному или экспоненциальному законам. В работах академика А.В. Топчиева [168] показано, что для сложных технических систем вид функции распределения суммы большого числа случайных воздействий стремится к нормальному закону распределения независимо от вида функций распределения составляющих случайных воздействий.
В связи с наличием различных мнений о законах распределения потоков несчастных случаев, произведена проверка гипотез по статистическим данным временных рядов интенсивностеи легких и смертельных случаев для основных видов горно-разведочных работ.
Обработка рядов и определение показателей выполнены по известным методикам (ГОСТ 11.005, ГОСТ 11.006, ГОСТ 17.509, ГОСТ 17.510, ГОСТ 19.460, ГОСТ 27.503), а также с использованием стандартных статистических программ.
Близость к нормальному закону распределения определялась на основе критерия х Пирсона при заданных доверительной вероятности а = 0,95 и относительной ошибке р =0,1.
Результаты статистической обработки временных рядов по общим и смертельным случаям при сооружении подземных выработок, шурфов и рассечек, канав и траншей приведены в табл. 3.1.
Все рассмотренные ряды имеют экспоненциальный закон распределения несчастных случаев (%2 %2кр = 5,98). Ряд А,п0 находится в зоне неопределенности, когда нет возможности отвергнуть гипотезу об экспоненциальном распределении и принять гипотезу о нормальном распределении интенсивностеи несчастных случаев.
Закономерности изменений показателей уровня про фессионального риска и их количественные оценки...
Новизна предложенных устройств защищена двумя авторскими свидетельствами ЦНИГРИ. За время внедрения и последующего применения цилиндрических врубов с центральной не заряжаемой скважиной в ПГО "Севвост-геология", организациях "Союзгеологоразведка" и др., несчастных случаев на БВР не наблюдалось.
Снижению количества несчастных случаев способствует применение гранулированных взрывчатых веществ, применение которых сдерживалось отсутствием серийного производства пневмозарядчнков, пригодных для использования в условиях малых сечений горноразведочных выработок [131,151, 159].
В результате совместных работ ТулНИГП, ЦНИГРИ и НИПИГормаш была переработана конструкторская документация, изготовлены и испытаны в производственных условиях Тырныаузской опытно-методической партии ЦНИГРИ, Зармитанской ГРЭ (ПГО "Самаркандгеологня") и Мамско-Чуйской ГРЭ (ПГО "Иркутскгеологня") опытные образцы пневмозарядчнков ЗМК-1 и ЗП-1. Документация для серийного производства пневмозарядчнков ЗМК-1 передана в 1985 году в ПГО "Сосновгеология" [159].
Применение пневмозарядчнков в практике БВР позволяет не только заменить дорогостоящее и опасные в обращении патронированные ВВ гранулированными (АС-8, граммонит 79/21 и др.), но и механизировать процесс заряжания шпуров, сокращая время заряжания в два раза, увеличить КИШ до 0,94 и обеспечить рост производительности труда на 12 % .
Для снижения выделения пыли при пневмозаряжании шпуров и улавливания гранул, выносимых воздушным потоком из шпура, разработано и включено в комплект поставки ЗМК-1 пылеулавливающее устройство (фильтр-насадка) ФН-1, применение которой снижает до санитарных норм выделение пыли в выработку при заряжании шпуров гранулированными ВВ. Выносимые из шпура гранулы ВВ и пыль собираются в фильтре [159, 165]. ФН-1 может быть использовано с любым известным пневмозарядчиком (МЗК-25, "Катунь", а также ППШ-1 и др.).
Разработаны, утверждены и введены в практику работ "Методические рекомендации по применению типовых схем механизации взрывных работ в организациях Мингео СССР" [165] и "Типовая инструкция по охране труда при механизированном заряжании шпуров гранулированными ВВ" [140], регламентирующие условия применения этого вида работ.
При аттестации рабочих мест бурильщиков шпуров отмечено, что производительность их труда во многом зависит не только от типа бурового оборудования, но и от условий работы в забое - запыленности воздуха рабочей зоны, температуры в забое, влажности, уровней шума и локальной вибрации. Эти условия в совокупности с физическими усилиями и монотонностью труда оказывают влияние на утомляемость рабочих, приводят к снижению производительности труда, авариям, несчастным случаям, профессиональному заболеванию - виброболезни. Наибольший процент виброзаболеваний приходится на долю работающих с ручными инструментами ударно и ударно-вращательного действия, которые создают виброскорости и виброускорения практически на всех частотах октавных полос выше уровней, предусмотренных Санитарными правилами и нормами.
С целью улучшения условий труда горнорабочих было в 1987 году разработано при участии автора "Положение о режиме труда работников виброопасных профессий в организациях Министерства геологии СССР", которое было согласовано с ВЦСПС, Министерством здравоохранения СССР, Государственным комитетом по труду и введено в действие приказом по Министерству геологии СССР 22.09.87 [133].
В 1990 году в ТулНИГП начаты работы по созданию вибробезопасного перфоратора нового поколения с принципиально новой системой привода. Традиционная зависимая геликоидально-храповая система вращения бурового инструмента заменена на автономный планетарный пневмодвигатель. Работы были продолжены в ООО "Техно-Тула" и ИГД им. А.А. Скочинского. Серий 106 ное производство освоено ОАО АК "Туламашзавод". Разработаны и серийно выпускаются пневматические перфораторы ССПБ-1, ССПБ-1К, ССПБ-1КЭ, ("Техно-Тула"), ПП60НВ и ПП80НВ (ИГД им. А.А. Скочинского), нашедшие широкое применение на крупных горных предприятиях России [132]. Перфораторы предназначены для бурения шпуров диаметром до 46 мм глубиной до 9 м в породах любой крепости. Применяются при работе с установочных устройств (УПБ, ЛКР-Т, станков) и пневмоподцержек (УБТУ-1, ПП) и с рук при использовании виброгасящей рукоятки. При работе ССПБ-1К и ССПБ-1КЭ обеспечивается более высокая скорость бурения шпуров (по сравнению с ПП-63 - на 30 %). Уровни вибрации снижены по всем октавным полосам частот на 2-4 дБ по сравнению с требуемыми нормами по СНиП 2.2.2.540 - 96. Уровни шума снижены в 1,5-2 раза.
Применение перфораторов ССПБ-1 КЭ с универсальной бурильной телескопической установкой УБТУ-1 (ОАО "Техно-Тула") позволяет повысить производительность проходки выработок на 25-30 %, сокращая время нахождения рабочих в зоне действия опасных производственных факторов (обрушение пород, возможность отравления взрывными газами и др.).
Для повышения безопасности работ при огневом и электроогневом взрывании зарядов по заданию Госгортехнадзора СССР на основе двух авторских свидетельств [90, 118J созданы обжим-маркиратор капсюлей-детонаторов ОМКД, обжим ручной ОР и обжим стационарный ОС. Описание принципа действия и их технические характеристики приведены в публикациях [67, 90, 92, 93, 94 и др.]. При их использовании обеспечивается полная безопасность при изготовлении зажигательных трубок как на расходном шнура с капсюлем-детонатором, складе ВМ, так и на месте работ. Повышена прочность скрепления огнепроводного уменьшается возможность случайного выдергивания шнура из патрона-боевика, что приводило к отказам. ОМКД позволяет нанести на гильзу капсюля-детонатора методом выдавливания шесть цифр, по которым можно определить геологическое управление, экспедицию и номер взрывника, которому были выданы со склада капсюли-детонаторы. Широкое внедрение в практику геологоразведочных работ (изготовлено Тульским опытным производством и опытным производством ВИМС 270 комплектов ОМКД, обжимов ручных ОР и обжимов стационарных ОС), позволило: резко снизить количество случаев хищения и последующего самовольного использования капсюлей-детонаторов. Полностью исключены несчастные случаи от взрыва в руках капсюлей-детонаторов при использовании самодельных щипцов-обжимов или простых клещей. При испытаниях ОМКД и обжимов в ПГО "Якутскгеология" было отмаркировано более 19600 капсюлей-детонаторов без происшествий. При плановых взрывах капсюлей-детонаторов внутри ОМКД и в обжимах, разлета осколков не наблюдалось, а взрывные газы выходили в сторону от взрывника.
Создание новых технических средств и технологий для сооружения геологоразведочных шурфов
Отработка основных элементов технологии проходки шурфов с применением напорных грейферов производилась: на макете (при экспериментальных исследованиях), полигонах ТулНИГП и ПО "Красный экскаватор", при производственных испытаниях установок УГШН-6, УГШН-8, УГШН-15, а также экскаваторов ЭО-4321 и ЭО-4121 с набором грейферного оборудования для проходки шурфов.
Испытания проходили в условиях различных производственных организаций: Закарпатской, Житомирской, Московской, Интинской ГРЭ, Карельской и Краснодарской КГРЭ.
Технологический цикл проходки шурфов в рыхлых породах состоит из следующих производственных процессов: подготовительные работы по планировке рабочей площадки и приведению установки в рабочее состояние, зарезке устья шурфа; проходка шурфа с раскладкой вынутой породы в кучки или с образованием отвала; крепление шурфа; планировка отвала; отбор проб и документирование шурфа; демонтаж крепи; засыпка шурфа.
Состав бригады - два человека: машинист шурфопроходческой установки шестого разряда и проходчик 4 разряда.
Выбор технологии сооружения шурфов в значительной мере определяется устойчивостью горных пород. Во многих случаях возможна проходка шурфов без крепления: в крепких и устойчивых породах, рыхление которых производится взрывом. Учитывая высокую производительность грейферных установок, в некоторых случаях возможна проходка без крепления в породах, которые некоторое время (до нескольких суток) сохраняют устойчивость выработки. В случаях, когда есть необходимость спуска человека в шурф для отбора проб и документирования выработки, проходка должна производиться с обязательным креплением.
Для крепления шурфов, сооружаемых с помощью установок УГШН или экскаваторами с грейферами глубокого копания, рекомендованы инвентарные крепи типов КШП и КШИ. В случаях, когда в производственных организациях инвентарные крепи отсутствуют, следует применять деревянную венцовую крепь на стойках или каркасно-опускную крепь. Технология крепления шурфов этими видами крепи совместно с грейферными установками была также проверена на плановой проходке шурфов в Карельской и Московской ГРЭ.
Разработаны схемы расстановки оборудования (рис. 4.12), типовые паспорта сооружения шурфов в различных условиях, с различными видами кре-- пей и без крепления (рис. 4.13), циклограммы организации работ (рис. 4.14),--состав проходческих бригад и ориентировочные технико-экономические показатели сооружения шурфов.
Для выполнения буровзрывных работ по порода различной категории крепости разработаны типовые паспорта буровзрывных работ при сооружении шурфов сечением в проходке 2 м .
Технология проходки шурфов в крепких породах предполагает рыхление пород буровзрывным способом. При этом, выполняется следующая последовательность операций: спуск рабочего и инструмента в шурф, бурение шпуров, заряжание зарядов, подъем рабочего и инструмента из шурфа, взрывание зарядов, проветривание шурфа, осмотр забоя и крепления выработки, спуск материалов и рабочего для крепления шурфа, возведение крепи, уборка взорванной породы, спуск рабочего для ручной зачистки забоя от остатков породы и погрузки ее в бадью. Для безопасного выполнения этих операций в состав установки введено вспомогательное подъемное устройство (ВПУ).
Бурение шпуров производится ручным электрическим или пневматическим инструментом, по паспорту буровзрывных работ.
На основании обобщения результатов экспериментальных исследований и производственных испытаний разработанной шурфопроходческой техники и грейферных шурфопроходческих установок разработаны и утверждены Мин-гео СССР, как отраслевые руководящие документы: "Технологическая инструкция по проходке шурфов грейферными установками" [129], инструктивная карта "Безопасное проведение работ при механизированной проходке разведочных шурфов" [199], типовая инструкция по охране труда при проходке разведочных шурфов [183]. В указанных документах даны авторские рекомендации по безопасному выполнению основных производственных процессов: подготовительно-заключительных работ, проходки и креплению шурфа, планировке отвала, отбору и документированию шурфа, демонтажу крепи, ликвидации шурфа с использованием установок УГШН.
