ОЦЕНКА РИСКА ВЗРЫВА МЕТАНА В УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ

Далбаева Елена Петровна

студент 5 курса, кафедра Безопасности производств НМСУ «Горный»,

г. Санкт-Петербург

E-mail: elena.dalbaeva@mail.ru

Галкин Александр Федорович

научный руководитель, доктор технических наук, профессор НМСУ «Горный»,

г. Санкт-Петербург

Одной из задач обеспечения безопасности производства является снижение риска возникновения аварий и катастроф на угольных шахтах от взрыва метановоздушной смеси. Известно, что от взрыва метана в шахтах погибает большое количество людей и наносится значительный моральный и материальный ущерб не только горным предприятиям, но и обществу в целом.

Современные угольные шахты — особо опасные производственные объекты, одним из основных источников опасности в которых является метан, выделяющийся в горные выработки в процессе выемки угля. Борьба с взрывами метана является актуальнейшей проблемой обеспечения безопасных условий труда шахтеров.

Применение высокоточной техники для определения концентрации метана в горных выработках, значительно снижает вероятность взрыва метана, но не может гарантировать «нулевой» риск, о чем свидетельствует, например, трагедия на шахте «Раcпадская». Вот почему следует внедрять прогнозирование и выявление риска взрыва метана в шахтах, ведь, лучше предупредить аварию, чем устранять ее последствия.

«Наступило время, когда списывать взрывы метана на стихию природных сил или пресловутый человеческий фактор уже недостаточно убедительно. Участившиеся случаи массовой гибели шахтеров говорят о системном сбое в работе угольной промышленности России. За четыре года, в период с 2007 по 2010 гг. от взрывов метана погибли 255 человек. Т. е. столько же, сколько погибло за девять лет в период с 1997 по 2006 гг.» [5, с. 10]

Опасность нарастания риска взрывов метана на угольных шахтах очевидна. Но причины этого нарастания специалисты объясняют по-разному. Рассмотрим подробный список наиболее частых причин взрыва метана. Это: возникновение искры от встречи рабочего органа комбайна с серным колчеданом; нарушение ПБ рабочими (курение в выработках); подземные пожары; буровзрывные работы; принудительное отключение автоматики (шахтёры с целью увеличения добычи выводят датчики из строя). Обрушение горных выработок; скопление метана выше допустимого содержания; выход из строя оборудования; нарушение требований по проветриванию горных выработок. Большинство взрывов, так или иначе, произошли в области контролируемых факторов, которые связаны с нарушением требований нормативных документов, проектных решений и технологий (слабоконтролируемые же, наоборот, связаны с природными явлениями, не зависящими от человеческого вмешательства, например, молния, самонагревание угля, загазирование и т. д.)[4, с. 368]. Существуют и другие причины, и каждая из них может привести к необратимым катастрофическим последствиям. Чтобы выявить наиболее важные факторы используем диаграмму Парето, которая позволяет разделить факторы на важные и несущественные для распределения усилий по решению проблемы.

Диаграмма 1. Изменение количества взрывов в шахтах в зависимости от различных факторов.

Как видно из диаграммы из девяти представленных факторов значительно выделяются три. Это: возникновение искры от встречи рабочего органа комбайна с колчеданом (1), принудительное отключение автоматики (5), и скопление метана выше ПДК (7).

Общая методика определения вероятности взрыва метана в шахте приведена в работе [1, с. 11]. Суть ее заключается в следующем: после построения диаграммы Парето и выбора важнейших факторов, определяется вероятность каждого события (фактора) по отдельности и фактический риск, который имел место за время существования шахты при 2-х сменном и 3-х сменном режиме работы. В математическом плане это означает по заданному критерию качества (i-й фактор) и его количественной оценки при верхнем условном ограничении Ni, когда он может не учитываться, определить его вероятность.

                                                                                      (1)

                                                                                        (2)

Далее, фактический риск сравнивается с допустимым значением в отрасли, принятым для данного (аналогичного) предприятия. Если значение превосходит допустимое, то необходимо оценить долевой вклад различных факторов риска и разработать мероприятия по их снижению до допустимого уровня.

Расчет вероятности возникновения искры

Расчет вероятности принудительного отказа системы контроля

Расчет вероятности превышения допустимого уровня концентрации метана

Оценка риска взрыва метана и рекомендации по его предотвращению:

1)   Вероятность взрыва метана в шахте в течение рабочей смены, при двухсменном режиме работы  в случае совпадения 3-х событий:

                                                                                (6)

2)   Фактический риск, который имел место за время существования шахты при двухсменном режиме работы:

  (7)

Для снижения риска взрыва на шахте в первую очередь надо исключить вероятность принудительного отключения автоматики, поскольку вероятность искры от встречи рабочего органа комбайна с колчеданом и скопления метана выше ПДК уменьшить практически невозможно из-за природных условий залегания пласта угля. Анализ статистических данных частоты происходивших взрывов, приведенный в работе [3, с. 58] показывает, что за период с 1991 по 2010 гг. не произошло снижение числа взрывов и вспышек метана. Что, в свою очередь, говорит о том, что в угольную промышленность стоит внедрять прогнозирование и совершенствование способов борьбы с взрывами и выявлять риск возникновения аварий.

Список литературы:

1.Галкин А.Ф., Надежность технических систем и техногенный риск. Методические указания. — СПб.: Изд-во СПГГУ, — 2010, — 11 с.

2.Галкин А.Ф., Распределенные системы регулирования теплового режима шахт и рудников Севера, «Записки Горного Института», т. 172. СПб.: СПГГИ (ТУ),2009 г., — с. 21—24.

3.Гражданкин А.И., Промышленная безопасность отечественной и мировой угледобычи // Безопасность труда в промышленности. — № 8 — с. 58—62.

4.Костеренко В.Н., Тимченко А.Н., Факторы, оказывающие влияние на возникновение взрывов газа метана и угольной пыли в шахтах.// Безопасность труда в промышленности — 2011 г. — с. 368—377.

5.Пономарев В.П., Экономико-статистический анализ взрывов метана на шахтах России, повлекших гибель шахтеров. // Уголь — сентябрь 2010 год. — с. 10—12.