автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОВ АНАЛИЗА ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ТРАВМАТИЗМА И ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ЗАБОЛЕВАЕМОСТИ ПРИ ПОДЗЕМНОЙ ДОБЫЧЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

На правах рукописи

ь -л*

КАРНАЧЕВ Игорь Павлович

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОВ АНАЛИЗА

ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ТРАВМАТИЗМА И ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ЗАБОЛЕВАЕМОСТИ ПРИ ПОДЗЕМНОЙ ДОБЫЧЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Специальность 05.26.01 - Охрана труда (в горноперерабатывающей промышленности)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

15 АВГ 2013

Тула 2013

005532143

Диссертация подготовлена в ФГБОУ ВПО «Тульский государственный университет» на кафедре геотехнологий и строительства подземных сооружений.

Научный консультант:

ЕФИМОВ Виктор Иванович, доктор технических наук, профессор кафедры «Экономика природопользования», ФГБОУ ВПО «Московский государственный горный институт», г. Москва

Официальные оппоненты:

ФАТУЕВ Виктор Александрович, доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой «Автоматизированные информационные и управляющие системы», ФГБОУ ВПО «Тульский государственный университет», г. Тула.

МЕЛЬНИК Владимир Васильевич, доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой «Подземная разработка пластовых месторождений», ФГБОУ ВПО «Московский государственный горный институт», г. Москва.

БУДЮКОВ Юрий Евдокимович, доктор технических наук, главный научный сотрудник, ОАО «Тульское научно-исследовательское геологическое предприятие» (ОАО «ТулНИГП»), г. Тула.

Ведущая организация: Горный институт УрО РАН, г. Пермь.

Защита диссертации состоится г. в 14.00 час

мин на заседании диссертационного совета Д- 212. 271. 09 при Тульском государственном университете по адресу: 300012, г. Тула, просп. Ленина, 90,6-й уч. корпус, ауд. 220.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного университета.

Автореферат разослан « ¿¿^Z^c^- 2013 г

Ученый секретарь j диссертационного сове

Шейкман Леонид Элярдович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В России подземным способом добываются многие виды минерального сырья. При этом Арктический север Европейской части страны выделяется обеспеченностью всеми видами природных ресурсов и является богатейшей кладовой минеральных и топливных ресурсов. Особое место занимает Мурманская область, которая расположена на Балтийском кристаллическом щите. Это поистине минералогическая сокровищница, не имеющая себе равных по разнообразию минералов и полезных ископаемых. Будущее Мурманской области во многом определяется процессами освоения минерально-сырьевых ресурсов. В настоящее время в структуре промышленного производства региона доля горнопромышленного комплекса составляет более 50 %. На базе разведанных месторождений действуют горно-обогатительные предприятия, являющиеся градообразующими для гг. Ки-ровска и Апатит (ОАО «Апатит»), Мончегорска, Заполярного и Никеля (ОАО «Кольская ГМК»), Оленегорска (ОАО «Олкон»), Ковдора (ОАО «Ковдорский ГОК», ОАО «Ковдорслюда»), Ревды (ООО «Лово-зерский горно-обогатительный комбинат»), в которых проживает более трети населения области. Большинство предприятий успешно решают задачи, связанные с воспроизводством и развитием минерально-сырьевой базы. В Центральном регионе России особое место занимает Подмосковный угольный бассейн, который представляет огромный интерес с позиций комплексного освоения его месторождений.

Однако ежегодно в России происходят тысячи несчастных случаев на шахтах и рудниках. Встречаются и заурядные травмы, и трагические происшествия. На совещании по вопросу контроля над обеспечением безопасности горных работ В.В. Путин сказал, что « ...наша с вами обязанность - сделать всё, чтобы риски минимизировать, свести их к минимуму, к нулю». Угольные шахты и рудники представляют собой сложную производственную сферу с опасными условиями труда, где внезапные изменения геологической обстановки, неправильные действия и несоблюдение требований Правил безопасности даже одним человеком могут привести к катастрофическим последствиям с многочисленными человеческими жертвами.

Работа над созданием благоприятных условий труда во всех подразделениях горных предприятий должна осуществляться ежедневно. Например, в департаменте охраны окружающей среды, промышленной безопасности и охраны труда ГМК «Норильский никель» с при-

влечением специалистов «профильных» управлений на местах идет работа над новыми стандартами корпоративной интегрированной системы менеджмента промышленной безопасности. Это обеспечивает снижение рисков нанесения ущерба жизни и здоровью работников и переход от практики «расследования несчастных случаев» к тщательному анализу произошедших травм, выявлению возможных опасностей.

Минимизация уровня производственного травматизма была провозглашена Правительством РФ одной из приоритетных задач. Вместе с безопасностью было решено повысить и эффективность работы системы управления промышленной безопасности и охраны труда. Поэтому исследования, посвященные научному обоснованию методических положений анализа производственного травматизма и профессиональной заболеваемости при подземной добыче полезных ископаемых, являются актуальными.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с тематическими планами в соответствии с Федеральной целевой программы «Интеграция» и НИР Научно-образовательного центра по проблемам рационального природопользования при комплексном освоении минерально-сырьевых ресурсов Аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009 -2010 годы)» (per. номер 2.2.1.1/3942) и Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (гос. контракт № 02.740.11.0319).

Целью работы являлось уточнение закономерностей возникновения несчастных случаев и формирования уровня профессиональной заболеваемости на шахтах и рудниках для разработки и внедрения методических положений анализа травматизма и профессиональных заболеваний при добыче полезных ископаемых подземным способом, обеспечивающих использование научно обоснованных организационных принципов снижения риска и повышения безопасности подземных горных работ.

Идея работы заключается в том, что методические положения анализа травматизма и профессиональных заболеваний при добыче полезных ископаемых подземным способом, обеспечивающие использование научно обоснованных организационных принципов снижения риска и повышения безопасности подземных горных работ, основываются на адекватных математических моделях динамики показателей травматизма и вероятности возникновения несчастных случаев и фор-

мирования уровня профессиональной заболеваемости на шахтах и рудниках.

Основные научные положения работы заключаются в следующем:

■ безопасность труда и состояние здоровья работающих между собой взаимосвязаны, при этом современное состояние экономики отражают и негативную экологическую составляющую для здоровья работников горнопромышленных предприятий, поэтому фиксируется взаимосвязь охраны труда с охраной окружающей среды, усиливающая превентивные мотивы к ведущие к устранению синергетического эффекта опасных и вредных факторов на производстве и в окружающей среде;

■ поток возникновения несчастных случаев в технологическом процессе добычи полезных ископаемых является нестационарным, обладает свойствами ординарности и отсутствия последействия, поэтому для оценки вероятности возникновения несчастных случаев различного вида следует использовать неоднородное пуассоновское распределение;

■ ориентировочная прогнозная оценка вероятности возникновения несчастных случаев осуществляется по величине интенсивности аварий, вычисленной по соответствующему временному тренду, уточненная прогнозная оценка вероятности возникновения несчастных случаев и профессиональных заболеваний основана на использовании значения интенсивности этих событий, рассчитанных по многомерной модели, включающей совокупность технологических и экономических показателей работы шахты или рудника, влияющих на результативный признак;

■ достоверный прогноз производственного травматизма и профессиональной заболеваемости при подземной добыче полезных ископаемых может быть осуществлен только при постоянном ежегодном пополнении базы данных количественными показателями аварийности и технико-экономическими показателями, что позволит уточнять параметры временных трендов и вновь рассчитывать коэффициенты математических моделей;

" структурная декомпозиция каждой составляющей геотехнологической системы позволяет описать совокупность критериев оценки безопасности подземной добычи полезных ископаемых и осуществить анализ риска с учетом параметров системы, относящихся к техническим объектам и персоналу, выполняющему соответствующие техно-

логические операции на рабочих местах в конкретных условиях среды обитания;

■ методы простого экспоненциального сглаживания и гармонического анализа с использованием рядов Фурье для аппроксимации временных рядов показателей травматизма и профессиональной заболеваемости в процессе подземной добыче полезных ископаемых выявили наилучший уровень адекватности при решении прогнозных задач и обеспечивают высокую эффективность профилактических мероприятий.

Новизна основных научных и практических результатов:

■ получены модели трендов показателей травматизма и профессиональной заболеваемости при подземной добыче полезных ископаемых с учетом периодических изменений во времени, отличающиеся тем, что периодический характер моделируется рядами Фурье с восемнадцатью гармониками динамических рядов производственного травматизма и профзаболеваний;

■ разработана методика прогнозной оценки вероятности возникновения аварий в шахтах и рудниках при подземной добыче полезных ископаемых, отличающаяся тем, что динамика интенсивности возникновения несчастных случаев и профзаболеваний уточняется по мере развития существующей базы данных;

■ обоснован закон распределения для потоков возникновения различных видов несчастных случаев и профзаболеваний в угольных шахтах Подмосковного бассейна и рудников Мурманской области;

■ установлены закономерности временных трендов интенсивности различных видов аварий, а также технико-экономических показателей, влияющих на аварийность;

■ разработан и внедрен комплекс программных средств, позволяющий реализовать методику прогноза вероятности возникновения несчастных случаев и профзаболеваний в шахтах Подмосковного бассейна и рудниках Мурманской области;

■ разработана и внедрена автоматизированная информационная система для комплексной оценки условий труда на рабочих местах при подземной добыче полезных ископаемых.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

■ корректной постановкой задач исследований, обоснованным использованием методов математической статистики, теории вероятно-

стей, теории надежности и риска, современных достижений вычислительной техники;

■ большим объемом натурных наблюдений и вычислительных экспериментов, проведенных в процессе ретроспективного исследования аварийности;

■ положительными результатами внедрения основных выводов и рекомендаций на рудниках Кольского полуострова;

■ удовлетворительной сходимостью расчетных значений с фактическими данными интенсивности возникновения несчастных случаев и профзаболеваний и технико-экономических показателей (в среднем отклонения не превышали 30 %).

Практическое значение работы. Научно обоснованные методические положения анализа производственного травматизма и профессиональной заболеваемости при подземной добыче полезных ископаемых являются основой для практических мероприятий технического и организационного характера на рудниках Мурманской области. Комплекс программных средств позволяет получить достоверные прогнозные оценки вероятности возникновения несчастных случаев и профзаболеваний на шахтах и рудниках, а также разработать комплекс эффективных организационных и технических профилактических мероприятий. Усовершенствована методика оценки экономического ущерба от аварий, профессиональных заболеваний, производственного травматизма по различным показателям, отражающим социально-экономические потери, расходы, издержки. Разработаны и внедрены методические положения оценки экономической эффективности, связанных с внедрением различных мероприятий по улучшению условий труда и обеспечению безопасности при подземной добыче полезных ископаемых.

Практическая реализация выводов и рекомендаций. Основные научные и практические результаты диссертационной работы были внедрены и используются на рудниках Мурманской области (ОАО «Апатит», ОАО «Кольская ГМК», ОАО «Олкон», ОАО «Ковдорский ГОК») и на шахтах Подмосковного бассейна. Основные научные результаты использованы в Тульском государственном университете при выполнении госбюджетных и хоздоговорных НИР, а также в учебных курсах по промышленной безопасности для студентов, обучающихся по специальности «Горное дело» (ФГОС третьего поколения) ТулГУ.

Апробация работы. Научные положения и практические разработки диссертационной работы и отдельные ее разделы докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры геотехнологий и строительства подземных сооружений ТулГУ (г. Тула, 2009 - 2013 гг.), технических советах ОАО «Апатит», ОАО «Олкон» и ОАО «Ков-дорский ГОК» (Мурманская область, 2007 - 2012 гг.), VII, IX, XIV Международных конференциях «Проблемы управления безопасностью сложных систем» (г. Москва, 1999, 2001, 2006 гг.); Международном экологическом конгрессе «Новое в экологии, безопасности жизнедеятельности» (г. Санкт-Петербург, 2000 г.); Российской конференции с международным участием «Организм и окружающая среда: жизнеобеспечение и защита человека в экстремальных условиях» (г. Москва, 2000 г.); I, II, IV Международных научно-практических конференциях «Темпы и пропорции социально-экономических процессов в регионах Севера. Лузинские чтения» (г. Апатиты, 2001, 2003, 2007 гг.); V и VI Междунар. научно-практических конференциях «Север и Артика в новой парадигме мирового развития. Лузинские чтения-2010, 2012 » (г. Апатиты, 2010, 2012 гг.); VI Международной открытой научной конференции «Современные проблемы информатизации в непромышленной сфере» (г. Воронеж, 2001 г.); II, III, IV Международных научно-практических конференциях «Методы и алгоритмы прикладной математики в технике, медицине и экономике» (г. Новочеркасск, 2002, 2003, 2004 гг.); Всероссийской научно-практической конференции «Труд и репродуктивное здоровье, работающего населения Северо-Запада России» (г. Кировск, 2006 г.); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Актуальные аспекты жизнедеятельности человека на Севере» (г. Архангельск, 2006 г.); XX Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-20» (г. Ярославль, 2007 г.); IX Международной научно-практической конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности» (г. Пенза, 2009 г.); VIII Международной научно-практической конференции «Экология человека: концепция факторов риска, экологической безопасности и управления рисками», (г. Пенза, 2010 г.); Международной научно-практической конференции «Проблемы и условия перехода экономики Севера на инновационный путь развития» (г. Мурманск, 2010 г.); III Всероссийской научной конференции с международным участием «Экологические проблемы северных регионов и пути их решения» (г. Апатиты, 2010

г.), VII-ой научно-практической конференции «Травматизм: социальные и клинические аспекты» (г. Североморск, 2012 г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований было опубликовано более 60 статей, в том числе 18 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, и 3 монографии.

Объем работы. Диссертационная работа изложена на 337 страницах машинописного текста, состоит из 6 разделов, содержит 62 таблиц, 51 рисунка, список литературы из 190 наименований.

Автор диссертации выражает глубокую благодарность заведующему кафедрой аэрологии, охраны труда и окружающей среды ТулГУ д-ру техн. наук, профессору Э.М. СОКОЛОВУ за постоянную поддержку и методическую помощь в проведении исследований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Проблема научного обоснования теоретических положений анализа производственного травматизма и профессиональной заболеваемости, а также достоверного прогноза вероятности возникновения аварий в шахтах и рудниках не теряет своей актуальности на протяжении всего периода существования горной промышленности. Комплексное изучение проблемы аварийной опасности угольных шахт было организовано по инициативе академика A.A. Скочинского, В.Б. Комарова, А.И. Ксенофонтовой и в значительной мере разработано в научном плане в Московском государственном горном университете К.З. Ушаковым, Б.Ф. Кириным, Н.В. Ножкиным и др. Фундаментальные и прикладные аспекты проблемы оценивания вероятностей возникновения аварий на сложных технологических объектах в целом и угольных шахтах, в частности, сформулированы в работах A.A. Агошкова, В .Я. Балтайтиса, М.В. Бесчастного, Ю.Е. Будюкова, В.И. Ефимова, А.Н. Земскова, Н.М. Качурина, P.A. Ковалева, Ю.Л. Муромцева, О.Н. Русака, Э.М. Соколова, В.А. Фатуева, Л.Э. Шейнкмана и др. Анализ основных научных и практических результатов, полученных в Московском государственном горном университете, Национальном минерально-сырьевом исследовательском университете «Горный», Горном институте УрО РАН, а также перспективные направления развития систем управления сложными технологическими объектами по фактору безопасности позволили сформулировать цель и идею работы.

Цель и идея работы, а также современное состояние знаний по рассматриваемой проблеме обусловили необходимость постановки и решения следующих задач:

1. Обосновать количественные и качественные показатели производственного травматизма и профессиональной заболеваемости при подземной добыче полезных ископаемых, обеспечивающие эффективное управление технологическими процессами разработки месторождений по фактору безопасности.

2. Создать автоматизированную базу данных на основе ретроспективного анализа динамики возникновения несчастных случаев и формирования уровня профессиональной заболеваемости на шахтах и рудниках Мурманской области и Подмосковного угольного бассейна и установить законы распределения вероятностей травматизма и профзаболеваний.

3. Выявить группу технологических и экономических факторов, оказывающих влияние на состояние аварийности шахт, добывающих бурый уголь, и установить регрессионные зависимости динамики изменения количества аварий, технико-экономических показателей, а также многофакторные зависимости интенсивности аварий; оценить их адекватность применительно к условиям Подмосковного бассейна.

4. Разработать методику оценки вероятности возникновения аварий в угольных шахтах, позволяющую получать достоверные прогнозные значения периодов безаварийной работы и создать комплекс программных средств, позволяющих оценить вероятность возникновения аварии любого вида в шахтах Подмосковного бассейна.

5. Разработать комплекс математических моделей анализа травматизма и профзаболеваний на базе статистической информации промышленных предприятий горнопромышленного комплекса Мурманской области, оуществить реализацию вычислительных экспериментов, анализ и обобщение результатов моделирования.

6. Научно обосновать, разработать и практически апробировать методические положения анализа производственного травматизма и профессиональной заболеваемости при подземной добыче апатит-нефелиновых руд и бурых углей.

7. Разработка и практическая апробация комплекса программных средств для мониторинга состояния производственной среды по факторам травматизма и профзаболеваний на основе результатов аттестации рабочих мест по условиям труда.

8. Оценить региональные особенности уровня социально-экономического развития и его влияние на комплекс показателей по безопасности труда и обосновать практические подходы к стоимостной оценке уровня социально-экономического ущерба вследствие производственного травматизма.

Об общем состоянии производственной безопасности правомерно судить по наиболее опасным отраслям промышленности, к числу которых в первую очередь следует отнести горнодобывающую. Рост количества опасностей, обусловленных промышленной деятельностью, крупные аварии с многочисленными человеческими жертвами, серьезным материальным и экологическим ущербом, другими негативными последствиями определяют необходимость прогнозирования и регулирования технологической безопасности. Технологический процесс добычи угля (ТПДУ) подземным способом сопровождается возникновением состояний, которые принято называть авариями. Аварийные состояния реализуются как случайные события, определенным образом распределенные во времени. Работоспособность ТПДУ можно характеризовать с точки зрения безопасности величиной риска, под которым понимается вероятность человеческих и материальных потерь или повреждений при аварийных состояниях ТПДУ. Риск связан с бесконтрольным проявлением энергомассообмена и изменением газового состава воздуха в горных выработках. Обычно одни горные выработки шахты представляют большую опасность, чем другие, поэтому целесообразно все предприятие разбить на подсистемы для того, чтобы выявить объекты или его компоненты, которые являются вероятным источником аварийных состояний ТПДУ.

Главной целью при изучении опасностей, свойственных той или иной подсистеме, является определение причинных взаимосвязей между исходными аварийными событиями, относящимися к оборудованию, персоналу, горному массиву, шахтному воздуху и приводящими к аварийным состояниям ТПДУ. При таком подходе целесообразно рассматривать ТПДУ как совместное и взаимозависимое функционирование двух подсистем - технологической и системы обеспечения жизнедеятельности, включающей совокупность вспомогательных технологических процессов, позволяющих эксплуатировать основную технологическую подсистему на заданном уровне безопасности.

Многолетняя статистика аварийности на угольных шахтах свидетельствует о том, что основными видами крупных аварий являются эндогенные и экзогенные пожары, загазирования горных выработок,

обрушения пород кровли, прорывы подземных вод в горные выработки.

Проведенный анализ аварийности на предприятиях угольной промышленности России, а также изучение механизмов развития различных видов аварийных процессов позволили установить многофакторную связь аварийности с горно-геологическими, технологическими, физико-химическими, социально-экономическими параметрами. Установлено, что в качестве показателя аварийности может быть использована функция распределения количества аварий, а уровень безопасности определяется вероятностью случайного события, заключающегося в том, что продолжительность функционирования технологического объекта без аварий меньше некоторого наперед заданного периода времени. В качестве вспомогательных показателей уровня безопасности шахт рассматривают дисперсию и среднеквадратическое отклонение времени безаварийной работы.

Статистические показатели аварийности угольной промышленности России и стран СНГ до распада СССР приведены в табл. 1.

Таблица 1 - Статистические показатели аварийности угольной промышленности России и союзных республик (стран СНГ) _до распада СССР_

№ Вид Статистические показатели аварийности

п/п аварии X*, 1/год о*, 1/год2 сг*, 1/год т*. сут

1 Внезапные выбросы угля и газа 45,2 823,8 28,7 8,1

2 Внезапные выбросы породы и газа 20,6 477,1 21,8 17,7

3 Горные удары 5,7 28,5 5,3 64,0

4 Взрывы пыли 1,4 2,9 1,7 260,7

5 Взрывы метана 6,1 6,0 2,4 59,8

6 Обрушения и завалы горных выработок 8038, 9 8,510' 9220,0 0,04

7 Прорывы подземных вод и пульпы 123,6 1,910" 137,8 2,9

8 Эндогенные пожары 94,3 167,0 12,9 3,9

9 Экзогенные пожары 56,0 465,8 21,6 6,5

Примечание. В табл. 1 использованы следующие обозначения: V- статистическая оценка интенсивности аварий в шахтах; т*, Э*, а* - статистическая оценка средней длительности безаварийной работы шахты, дисперсия и среднеквадратическое отклонение, соответственно; * - означает среднее значение по территории бывшего СССР.

Детальные исследования аварийности при подземной добыче угля были проведены для шахт Подмосковного угольного бассейна.

Наибольший интерес представляют законы распределения интенсивности аварий, проверка адекватности которых исходным данным осуществлялась по критерию согласия Колмогорова-Смирнова при уровне значимости от 1 до 5 %.

Выполненный анализ аварийности в шахтах Подмосковного бассейна позволил установить, что интенсивность возникновения аварий меняется во времени. В этой связи выявлены тренды интенсивности аварий различного вида. Тренд следует рассматривать как систематическую составляющую временного ряда. При выделении трендов использовался метод наименьших квадратов. Теснота связи оценивалась по величине коэффициента корреляции. Выбор тренда, наиболее удачно аппроксимирующего фактические данные, осуществлялся, исходя из условия Ropt. =max{Rj}, j=l,...,24, где Ropt. - коэффициент

корреляции для наиболее достоверной модели тренда; Rj - выборочные коэффициенты корреляции для j-ro тренда, описывающего динамику интенсивности аварий i-ro вида. Данные табл. 2 позволяют сделать вывод, что наилучшее совпадение для динамики интенсивности экзогенных пожаров, обрушений кровли, загазирований, прорывов воды в горные выработки можно получить, используя полиномиальный тренд вида X(t) = ао + ait + a2t2, для эндогенных пожаров - степенной тренд вида X(t)=a,(a2 +t)*3, для описания общей аварийности предпочтительнее логарифмическая зависимость l(t) = ао+ ailn(t + а2), где ао, аь а2, а3 - параметры моделей временных трендов, определяемые методом наименьших квадратов.

Рассмотренные модели трендов предлагается использовать для прогнозной оценки вероятности возникновения аварий в шахтах:

где Л,(т) - вероятность и интенсивность возникновения аварий ь го вида, соответственно.

Достоинствами данного метода прогноза являются простота его практической реализации, а также возможность использования при отсутствии информации о технико-экономических показателях работы шахты. Более точным является прогноз, основывающийся на представлении прогнозного среднего значения интенсивности аварий в виде многомерной модели, учитывающей совокупность технико-экономических показателей работы шахт, влияющих на аварийность:

( t+At

\

О)

Ьудпр - протяженность проводимых подготовительных выработок в расчете на 1000 т добытого угля, м; Ьгод „р - годовая проходка подготовительных горных выработок, м; С^ - себестоимость добываемого угля, руб/т; Ртр - средняя производительность труда, т/чел; Агод - годовая добыча по производственному объединению, т; - количество действующих шахт в производственном объединении; А^ - среднесуточная добыча по производственному объединению.

Получены следующие зависимости для расчета прогнозного значения интенсивности различных видов аварий (1/год):

- эндогенные пожары

<Х!> = 1,20110"5 ЬГОЛпр + 1,915-Ю"4 С^ - 3,481-Ю-3 Р^ + 7,783 Ю"6

АГ0Д+2,487'Ю"3 - 3,393 Ю"5 А^- 0,0379; (2)

- общая аварийность

<1б> = 1,626 <к{> - 9,163-Ю"5 АГОд + 2,487'Ю"4 А^ - 2,229'Ю"3 С«*-

- 1Д3710"5 Ьгод. цр + 4,988'10"3 Кш-3,41310"3 Ртр + 1,023; (3)

- загазирование горных выработок

<Х4> = 0,3098 <кб> - 126 <к,> + 5,915 Ю"5 Агод- 4,92610"5 А^ +

+3,18110"4 С^ +1,156 10"5ЬГОЛПр +1,09810"3 -2,201-Ю"4 Р,р &)-

-0,164; (4)

- экзогенные пожары

<Л.2> = 0,7342 <Хв> - 0,7207 <Л.4> - 1,2988 <!,> + 4,604'10"5 Агод -

- 9,457-Ю"5 Асу,. + 1,8 10"3 С^ + 1,913 Ю"5 Ьгод. „ -

- 6,822-10"3 К, - 5,912-10"3 Р-^ -0,164; (5)

- обрушения горных выработок

<Я.3> = 0,9458 <кб> - 0,788 <Я.4> - 0,792 <к2> - 0,924 <Л.]> +

+ 2,86510"5 Агод - 4,959 Ю"5 А^ - 4,01 ПО"4 Се.6 - 1,293 10"6 Ьгод. „р

- 5,115-Ю"3 - 1,59410"4 Ртр (1;) - 0,0523; (6)

- прорывы воды в горные выработки

<Я.5> = 1,0121 <Хв> - 1,007 - 0,969 <Л.3> - 0,993 <Х2> - ,051 <Л,!> +4,209 Ю"6 Агод - 1,30410"5 Асуг + 1,77210"4 С^ + 7,09810"7 ЬГОЛ]1р +

+ 1,914 10"4 N.. -1,214-Ю"4 Р,р - 0,056 Угод. (7)

Вероятность безаварийной работы по каждому виду аварий определяется как = 1 - Р^Ъ), а время безаварийной работы по каждому виду аварий рассчитывается следующим образом: Т, = 365 ' Разработанная математическая модель позволяет в качестве цели управления использовать максимум вероятности безаварийной работы шахты. Тогда параметрами управления будут являться технико-экономические показатели. Практическая апробация математической модели показала, что, во-первых, адекватность модели подтверждает-

ся удовлетворительным совпадением расчетных значений вероятностно-статистических показателей с фактическими данными, во-вторых, многомерные зависимости значений интенсивности аварий от факто-риальных признаков позволяют получить достоверные оценки вероятностей аварий. При этом можно использовать единый подход к различным горно-геологическим условиям для угольных шахт, а также оценивать и уровень безопасности рудников.

Например, предполагая, что справедлив экспоненциальный закон распределения отказов системы защиты от взрывов метановоздушной смеси (МВС), можно получить количественные статистические оценки по данному виду аварий. Анализ показывает, что по своим характеристикам система защиты от взрывов МВС на угольных шахтах России не изменилась и остается на уровне угольной промышленности СССР (табл. 2). При этом система защиты от поражающих факторов ухудшилась в несколько раз.

Таблица 2 - Оценка надежности технологии защиты от взрывов МВС _на угольных шахтах России_

Оценка интенсивности отказов системы защиты, 1/год Оценка длительности работы угольной промышленности, сутки

от взрывов МВС от поражающих факторов без взрывов ВМС без гибели людей

19851991 19922007 1985 -1991 19922007 1985 -1991 19922007 1985 -1991 19922007

9,43 9,38 7,14 34,44 31,2 31,2 40,8 8,4

Снижение риска и последствий взрывов МВС целесообразно осуществлять геотехнологическими методами. В целом прогноз уровня безопасности по газовому фактору в угольных шахтах позволил сформулировать следующий комплекс научных и практических мероприятий:

■ обоснование алгоритмов и разработка комплекса программных средств моделирования воздухораспределения в выработках угольных шахт в реальном масштабе времени при нормальных и аварийных режимах эксплуатации;

■ совершенствование технологии обследования шахтных вентиляционных систем (ШВС) и подготовки исходных данных для моделей ШВС;

■ обоснование алгоритмов и разработка комплекса программных средств для моделирования систем дегазации угольных шахт в реаль-

ном масштабе времени при нормальных и аварийных режимах эксплуатации шахты;

■ совершенствование технологии определения метаноемкости и природной метаноносности, а также коллекторских свойств угольных пластов и вмещающих пород;

■ обоснование моделей динамики метановыделения из различных источников, разработка алгоритмов и комплекса программных средств моделирования абсолютной метанообильности выработок высокопроизводительных угольных шахт;

■ обоснование моделей динамики концентрации метана в горных выработках угольных шахт;

■ обоснование алгоритмов и разработка комплекса программных средств решения задач сетевой газовой динамики угольных шахт в реальном масштабе времени при нормальных и аварийных режимах эксплуатации угольных шахт.

Мурманская область представляет собой промышленно развитый регион со специфическими условиями труда, характерными комплексным воздействием производственных и климато-географических факторов, свойственных только районам Крайнего Севера. Проблема создания безопасных условий труда обусловлена преобладанием наличия в структуре экономики региона отраслей, связанных с переработкой минерально-сырьевых ресурсов и повышенным уровнем загрязнения окружающей среды (горно-химическая, черная и цветная металлургия и др.) по сравнению с большинством других регионов России. В целом социально-экономическое положение Мурманской области в настоящее время характеризуется как стабильное. Перспективы развития региона в настоящее время в первую очередь связаны с разработкой газоконде нсатного месторождения и развитием транспортного узла.

В 2007 году несчастные случаи на производстве имели место в 18,5 % обследованных предприятий области. Обследование проводилось по видам экономической деятельности, установленным Росстатом, на крупных и средних предприятиях на основе сплошного наблюдения, в субъектах малого предпринимательства - на основе выборочного. От несчастных случаев на производстве пострадали 480 чел., для 25 из них травмы оказались смертельными. По сравнению с 2004 годом уровень производственного травматизма сократился на 13,3 %, одновременно наблюдалось снижение производственного травматизма со смертельным исходом (на 8,8 %). Распределение работников, условия

работы которых не отвечают гигиеническим нормативам, по видам экономической деятельности на конец 2007 года приведено в табл. 3. В 2007 году воздействие повышенного уровня ионизирующего излучения испытывали 2181 чел., из них основная часть 1022 чел. (46,9 %) - занята в обрабатывающих производствах и 767 чел. (35,2 %) - на транспорте. На рабочих местах 906 чел. зафиксирован повышенный уровень неионизирующего излучения, из них 742 рабочих места (81,9 %) - в обрабатывающих производствах. Неблагоприятные условия труда непосредственно влияют на тяжесть производственных травм.

Таблица 3 - Распределение численности работников в Мурманской области, условия труда которых не соответствуют _гигиеническим нормативам_

Вид производственной деятельности Работали в условиях, не отвечающих гигиеническим нормативам Под воздействием

уровня шума уровня вибрации запыленности загазованности

Всего 38,9 22,0 5,5 5,5 10,8

Добыча полезных ископаемых 41,6 26,8 8,7 8,7 8,5

Обрабатывающие производства 3,6 17,5 2,5 2,5 25,3

Производство и распределение электроэнергии, газа и воды 48,6 34,2 5,6 5,6 5,8

Строительство 23,4 6,8 1,9 1,9 9,6

Транспорт и связь 32,0 20,1 6,7 6,7 2,3

Потери рабочего времени из-за временной нетрудоспособности работников по причине травматизма на обследованных предприятиях в 2007 году составили 22,8 тыс. чел.-дней (47,5 дней неявок в расчете на 1 пострадавшего), в том числе в обрабатывающих производствах - 5,6 тыс. чел.-дней (53,9 дней неявок на 1 пострадавшего), на предприятиях по добыче полезных ископаемых - 4 тыс. чел.-дней (75 дней неявок на 1 пострадавшего), в организациях, занимающихся рыболовством, рыбоводством - 3,2 тыс. чел.-дней (67,8 дней неявок в расчете на 1 пострадавшего). Неудовлетворительные условия труда приводят к профессиональным заболеваниям. Наиболее частыми причинами профессиональных заболеваний являются: несовершенство технологического процесса, конструктивные недостатки, несовершенство, недостаточ-

ная надежность машин, механизмов и оборудования и неприменение средств коллективной и индивидуальной защиты.

В 2007 году наибольший удельный вес лиц с впервые установленным профессиональным заболеванием приходился на организации таких видов экономической деятельности, как обрабатывающие производства - 62,7 %, добыча полезных ископаемых — 29,1 %. Травмы на производстве и профессиональные заболевания в отдельных случаях приводят к инвалидности, которая означает нарушение здоровья со стойким расстройством функций организма, приводящее к ограничению жизнедеятельности человека и вызывающее необходимость его социальной защиты. По данным Министерства социального развития Мурманской области, в 2007 году впервые признаны инвалидами 3961 чел. в возрасте 18 лет и старше, из них 127 чел. (3,2 %) по причине производственных травм и профессиональных болезней. В целях сокращения травматизма на производстве, улучшения условий труда работников на проведение мероприятий по созданию безопасных условий труда на производстве организациями области в 2007 году было израсходовано 1132,8 млн руб. или в расчете на 1 работающего около 6,1 тыс. руб. Выше, чем в среднем по области, затраты на мероприятия по охране труда в 2007 году составили в организациях по добыче полезных ископаемых - 13,3 тыс. руб. на 1 работающего, обрабатывающих производств - 9,3 тыс. руб., по производству и распределению электроэнергии, газа и воды - 8,6 тыс. руб. Таким образом, в 2007 году в области наблюдалось некоторое снижение уровня производственного травматизма, выросли расходы организаций на мероприятия по охране труда. Однако сохраняется тенденция роста лиц с впервые установленным профессиональным заболеванием, занятых в неблагоприятных условиях труда, растут потери рабочего времени из-за временной нетрудоспособности по причине травм на производстве.

В качестве основных методов изучения взаимосвязей признаков производственного травматизма на практике используются два основных метода анализа - регрессионно-корреляционный метод и метод таблиц сопряженности. При изменении параметров явления с течением времени широко используются динамические модели, которые базируются на анализе временного ряда (ряда динамики), который включает значения показателя за последовательные периоды или моменты времени методов анализа временных рядов применительно к исследованию травматизма позволяет решить следующие две основные задачи:

• во-первых, травматизм, как учетная статистическая категория, выражает результат нестационарного стохастического процесса, который содержит в себе элементы необходимого и случайного, где необходимость проявляется в виде тенденции (тренда) ряда, а случайность — в виде колебаний (колеблемости или вариации) уровней ряда относительно тенденции. Это позволяет провести комплексное исследование, как тенденции, так и вариацию уровней ряда, получив оптимальную аналитическую функцию тренда и соответственно оценить конкретный тип вариации (пилообразная, циклическая или случайно распределенная по времени);

• во-вторых, использование известных методик прогнозирования производственного травматизма на основе показателей временного ряда по нескольким моделям, позволяет в короткий срок провести прогон этих моделей, что позволяет оценить травмоопасные факторы на рабочем месте и выбрать наиболее эффективную прогнозную модель с целью проведения необходимых профилактических мер различного характера.

Все это значительно выделяет данный метод анализа среди остальных. Поскольку, использование моделей, созданных на базе методов анализа временного ряда наиболее часто используются в статистическом анализе ПТ, и дают вполне удовлетворительные результаты, а их использование для прогнозного моделирования с применением соответствующих пакетов программ для ЭВМ не вызывает трудностей, то по нашему мнению, именно применение этих типов моделей определяет перспективную составляющую в направлении эффективности работ по сохранению жизни и здоровья работников предприятий.

Динамика показателя ряда динамики может включать тенденцию и колебания (отклонения от тенденции). Колебания могут быть регулярными (циклическими), в том числе сезонными, и нерегулярными (случайными). Тенденция динамики связана с действием долговременных причин и условий развития. Колебания связаны с действиями краткосрочных или циклических факторов. Тенденция и колебания хорошо визуально видны на графике. При анализе динамики важно оценивать продолжительность срока, за который один объект («отстающий») может догнать другой объект («передовой»). Среди основных форм тренда выделяются: линейный, параболический, экспоненциальный, логарифмический, тренд в форме степенной функции, гиперболы, логистической форме. Для выявления тенденции и устранения колебаний можно воспользоваться методом скользящей средней. Параметры уравнения

тренда находятся методом наименьших квадратов (МНК). При этом может быть использован метод условного нуля, т.е. центральный член ряда принимается за точку отсчета. При вычислении параметров тренда уровни исходного ряда входят с разными весами - значениями Поэтому влияние колебаний уровней на параметры тренда зависит от того, на какой год приходится либо высокое, либо низкое значение. Для полного исключения влияния колебаний на параметры тренда следует применять метод многократного скользящего выравнивания.

Для математического анализа тренда в рассматриваемом явлении следует вначале провести проверку гипотезы о его существовании вообще. Из всего многообразия статистических методов по выявлению наличия тренда, отличающихся различной степенью сложности математической обработки, выделим следующие основные типы: а) проверка гипотезы о наличии тенденции, основанная на изучении разности двух средних по ^критерию Стьюдента; б) метод выявления тренда по критерию серий, основанного на медиане выборки; в) трендовый метод Фостера - Стьюарта. Из трех перечисленных видов был выбран метод Фостера - Стьюарта. Предпочтение данному методу было отдано ввиду того, что кроме определения наличия тенденции, он позволяет обнаружить тренд дисперсии уровней временного ряда, что важно в дальнейшем при анализе и прогнозировании любых динамических процессов. Проведенные вычисления по указанному трендовому методу показали, что гипотеза об отсутствии тренда на исследуемых предприятиях не подтвердилась, т.е. тренд присутствует во всех рассматриваемых случаях. Ввиду вышеизложенного, далее был определен конкретный тип тенденции, т.е. указана какая форма тренда является оптимальной. Варианты уравнений трендовой составляющей производственного травматизма сведены в табл. 4. Наиболее распространенным методом оценки качества выбора аналитической функции тренда является расчет коэффициента детерминации (Д2). Производя подсчет коэффициента И2 для наиболее распространенных типов уравнений тренда, получим соответствующие значения этого параметра для каждой аналитической зависимости. Из сравнения значений Я2 по различным уравнениям трендов (табл. 5) видно, что исходные данные лучше всего описывает логарифмический тренд, поскольку количественное значение коэффициента детерминации в этом случае максимально для всех предприятий.

Таблица 4 - Различные варианты уравнений тренда производственного

травматизма для предприятий горнопромышленного __ комплекса региона _

Тип тренда Вид аналитической функции травматизма

ОАО «Апатит» ОАО «Олкон» ОАО «Ковдорский ГОК»

Линейный У= -7,325 1+128,93 У= -1,6791+ +30,629 У = -1,9041+ +37,362

Степенной У=179,541-0'567 У =43,2541-0-56'! У = 49,867Г0-41"

Экспоненциальный У=131,4е-и-°*и У=34,879е'и'"л 1 У=39,282е"°-1Ш'

Логарифмический У=-48,81п(0+ + 161,120 У=- 10,01п(0+ + 35,854 У = -12,1631^) + +44,756 1

Таблица 5 - Оценка коэффициентов детерминации тренда

производственного травматизма для предприятий _горнопромышленного комплекса региона _

Тип тренда Коэффициент детерминации Я2, %

ОАО «Апатит» ОАО «Олкон» ОАО «Ковдорский ГОК»

Линейный 64,99 71,96 67,29

Степенной 87,36 68,93 76,89

Экспоненциальный 78,27 76,94 73,50

Логарифмический 88,24 78,54 84,00

Следовательно, для ОАО «Апатит», ОАО «Олкон» и ОАО «Ков-дорский ГОК» предпочтительней использовать логарифмический тип тренда, который в целом характеризует замедление роста производственного травматизма. При достаточно большем интервале времени наблюдения логарифмическая кривая практически «вырождается» в линейную функцию, характеризуя тем самым неуклонное снижение числа несчастных случаев. Полученное выражение тренда в виде аналитической зависимости позволяет оценить прогнозные уровни травматизма в будущем, которые в целом имеют устойчивую тенденцию к снижению. Данные десятилетнего прогноза по логарифмическому тренду для ОАО «Апатит», ОАО «Олкон» и ОАО «Ковдорский ГОК». Следует отметить, что вычисленные прогнозные уровни травматизма не могут «объективно» отражать только теоретические значения функции, поскольку сам травматизм носит стохостический характер. Ввиду указанного, прогнозное снижение уровня травматизма до нуле-

вого уровня, вычисленное по полученным логарифмическим трендам - для ОАО «Апатит» в 2017 г., для ОАО «Олкон» в 2025 г. и для ОАО «Ковдорский ГОК» в 2029 г. - отражает теоретический предел логарифмического функции тренда. Оценку качества полученных трендо-вых моделей травматизма произведем на основе средней ошибки аппроксимации, отражающей среднее отклонение расчетных (трендо-вых) значений числа несчастных случаев от их фактических значений.

Интерпретация качества построенной модели соизмеряется как хорошая, если средняя ошибка аппроксимации лежит в интервале 10...15 %. В трех вариантах оценки моделей травматизма по средней ошибки аппроксимации интервал ее изменения составил 13,75...18,21 %. Из трех сопоставляемых предприятий лучшие результаты моделирования по трендовой компоненте имеет вариант модели для ОАО «Апатит», что количественно отражено в максимальной величине коэффициента детерминации и минимальной величине средней ошибки аппроксимации.

. Качественно-количественную оценку параметров вариации (колеблемости) по отношению к тренду проведем, исходя из следующих предпосылок. При использовании тренда нелинейной функции в качестве модели прогнозирования необходимо учитывать, что она является экстраполяционной, т.е. трендовая составляющая отражает ту закономерность, которая была заложена в ретроспективных уровнях травматизма. Кроме того,: сами типы колебаний весьма разнообразны. Для выявления конкретного типа колебаний для рассматриваемых предприятий горнопромышленного комплекса используем метод «поворотных точек» Кендэла, который состоит в подсчете специальных точек в ряду отклонений от тренда. При пилообразной колеблемости -все отклонения в ряду будут являться почти поворотными, отсюда общее число поворотных точек рассчитывается по формуле п-2 (цифра 2 отражает исключение двух крайних положений). При циклической колеблемости на один цикл приходятся две поворотные точки (один минимум и один максимум), и в данном варианте общее число точек составит 2 х (п/Ь) (здесь Ь - длительность цикла).

И, наконец, при нерегулярной колеблемости общее число поворотных точек определяется как 2/3 х (п-2). Символ п во всех формулах отражает число уровней ряда травматизма. Расчет числа поворотных точек, по приведенным зависимостям для пилообразной и нерегулируемой колеблемости, не представляет труда. Более подробное пояснение требует оценка циклического типа колеблемости. Найденное

фактическое число поворотных точек для первых двух предприятий (ОАО «Апатит» и ОАО «Олкон») подтверждает как проведенный подсчет методом Кендэла, так и анализ графиков на рисунке.

1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 199920002001 2002 200320042005

■ отклонение ОТ тренда

,год|

1991 1992199319941995199619971998199920002001200220032004 2005 |

---трввд

- отклонение от тренда

_0 401991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

в

Графики компонент тренда, фактической и теоретической (гармоническая функция) колеблемости производственного травматизма: а - для ОАО «Апатит», б - для ОАО «Олкон», в - для ОАО «Ковдорский ГОК»

При наличии фактических 6 точек (при стандартном варианте циклической колеблемости - две поворотные точки за цикл) следует, что для этих предприятий горнопромышленного комплекса, колебания составляют примерно три цикла с продолжительностью периода 4 - 4,5 лет. Визуальное сравнение фактических отклонений от логарифмического тренда для ОАО «Олкон» и ОАО «Ковдорский ГОК» в период 1991 по 1998 гг. отражает их полную идентичность, что также подтверждается аналитическим расчетом. Количество поворотных точек для ОАО «Ковдорский ГОК» составляет 9.

Эти выводы полностью подтверждаются возможным теоретическим вариантом циклической колеблемости (гармонической функцией) для ОАО «Олкон», где расчетное число поворотных точек составляет 3,25 (что в целых числах соответствует 3) и длиной цикла 8-9 лет. Указанная продолжительность периода времени для ОАО «Олкон» будет иметь диапазон с 1991 по 2000 гг. и далее, за периодом будет следовать полупериод в интервале с 2000 по 2005 гг. Причем первый и третий полупериоды будут иметь отрицательную амплитуду отклонения от тренда, а второй полупериод - положительную амплитуду. Фактические отклонения уровней колеблемости от тренда для ОАО «Олкон» также четко разграничены по трем полупериодам, и модули отклонений по отдельным полупериодам равны соответствующему знаку, совпадающему с направлением отклонения амплитуды, как для теоретического варианта циклической колеблемости (отрицательный - по нечетным полупериодам, положительный - по четным полупериодам).

Для выводов по циклической составляющей необходим более длительный интервал наблюдения (25 лет и более), а резкие колебания случайных воздействий (с ярко выраженным постоянством амплитуд за последние четыре года) требуют детального факторного анализа по каждому несчастному случаю, произошедшему за этот временной период. Очевидно, что для контроля и «управления» показателями травматизма на основании полученных результатов необходимо продолжить исследование, выделив влияние отдельных факторов на результативную переменную - травматизм (со стороны каждой составляющей), с определением тесноты связи между ними. Установив, таким образом, тип модели процесса, которая позволит выявить тенденцию травматизма во взаимосвязи с причинами их обуславливающими, можно далее провести факторное прогнозное моделирование этого явления на предприятиях горнопромышленного комплекса региона.

Аналогичные выводы по графикам компонент травматизма очевидно можно сделать также для ОАО «Олкон» и ОАО «Ковдорский ГОК».

Моделирование каждой составляющей для дальнейшего прогнозирования будет представлять трудоемкий процесс, ввиду сложности математического описания стохастического процесса производственного травматизма. Поэтому необходимо использовать трендовое моделирование с учетом вероятности колебаний с ярко выраженной периодической составляющей относительно тренда. С этой целью используем метод гармонического анализа, позволяющий выразить периодическую функцию колеблемости травматизма в виде гармоник разных порядков. В качестве аналитической формы развития исследуемого явления во времени используем вид уравнения ряда Фурье следующего стандартного типа, применяемого в математическом анализе:

п

Утеор. = а0 + z [ak cos (Kt) + bk sin (Kt)]. (8)

k=l

В соотношении (8) величина коэффициента К определяет гармонику ряда Фурье и может быть взята с разной степенью точности. Находя частные производные по представленной функции и приравняв их к нулю, получим систему нормальных уравнений, позволяющих определить параметры ряда Фурье, а именно - ао, ак, Ьк. Момент времени t для каждого значения индекса определяется от нуля с приростом, равным 2п / N, где N -число уровней динамики. Причем, как показали наши исследования, достаточная степень близости фактических и теоретических значений достигается для графиков с максимальным числом гармоник равным - 18. Приведем лишь окончательный результат, т.е. сам вид уравнений ряда Фурье для ОАО «Апатит», для ОАО «Олкон» и для ОАО «Ковдорский ГОК» соответственно: Полученные модели трендов, совместно с колеблемостью периодического характера, типа ряда Фурье с восемнадцатью гармониками производственного травматизма для ОАО «Апатит» имели коэффициенты детерминации более 90 %, т.е. значение этого коэффициента — максимально. В качестве простейшего индикатора, позволяющего оценить надежность полученного прогноза применяют относительный показатель Тейла, определяемый, как подкоренное значение отношения квадрата разности прогнозного и фактического значений к фактической величине изучаемого показателя. В статистическом прогнозировании при показателе Тейла близко к нулевому значению, как в нашем случае, прогноз считается идеальным. Типичная ошибка прогнозиро-

25

вания, в виде другой аналитической погрешности - средняя ошибки аппроксимации также минимальна и составляет всего 9,89 % для ОАО «Олкон», 5,71% для ОАО «Ковдорский ГОК», 3,37 % для ОАО «Апатит», что является вторичным подтверждением адекватности полученных результатов исследования.

У^РГ: =12,250+0,635соз(0+2,742зш(0+0,703со5(20+0,425зт(20+ +1,929соз(30+0,142эт(30 0,228соэ(40+ 1,50351п(4г)+ +0,160соз(50 0,142зт(50+1,080соз(60+0,3 86зт(60+ +0,206соз(70+0,665зт(70+1,01 0соз(80+0,263Бт(80+ +0,654соб(9^ 0,089зт(90+0,989соз(100+0,139зт( 100+ +1,122соз(1 10+743зт(1 И) 0,343соз(120+0,633зт(120+ +0,961 соэ(130 0,818зт(13г>+1,578соз( 140+0,291 бш(140+ +1 ,048соб( 151) 0,326эт( 1 50+0,549СОБ( 160+0,161 з1п( 160+

+1,256соз(170+0,330зт(170 0,277соз(180+0,052зт(180. (9) у^рг; =12,250+0,635соз(0+2,742зт(0+0,703соз(20+0,425зт(20+ +1 ,929соз(30+0, 142зт(ЗГ) 0,228соз(40+1,503зт(40+ +0,160соз(500,142зт(50+1,080соз(60+0,386зт(60+ +0,206соз(70+0,665зт(70+1,010соз(80+0,2635т(80+ +0,654соз(900,089зт(90+0,989соз(100+0,139зт( 100+ +1,122соз(1 Н)+743зт(1 И) 0,343соз(Ш)+0,633зт(120+ +0,961 соэ( 130 0,818зт(130+1,578соэ( 140+0,291 вт( 141)+ +1,048соз( 150 0,326зт( 1.50+0,549соз(160+0,161 з1п( 1 60+ +1,256соз( 171)+0,33 0зт( 170 0,277соз(180+ 0,052зт(180- (10) Таким образом, проведенные исследования выявили правомерность предлагаемых методологических подходов к оценке приемлемого уровня риска для здоровья работающих с позиций производственного травматизма и профзаболеваний, поскольку на основе математи-ко-статистической оценки погрешности дается обоснование выбора оптимального типа модели для краткосрочного прогнозирования этого явления в будущем.

В результате исследований было установлено, что комплексный анализ социально-экономического развития региона должен рассмат-

риваться как с точки зрения его хозяйственных результатов (первая группа показателей), так и отдельно с позиций безопасности труда (вторая группа показателей). В качестве исходных показателей групп были использованы объем розничного товарооборота и платных услуг; соотношение среднедушевого дохода и прожиточного минимума; доля граждан с доходом ниже прожиточного минимума; уровень регистрируемой безработицы; доля занятых на малых предприятиях; валовой региональный продукт; финансовая обеспеченность региона; объем инвестиций в основной капитал; объем внешнеторгового оборота; стоимость основных фондов отраслей экономики; величина затрат на охрану труда.

у^рг; = 4,222+0,436соз(0+1,125Бт(0+0,533соз(20+0,461зт(20+ +0,710соз(30+0,283зт(30+0,359соз(400,268зт(40+ +0,245соз(50 0,578зт(50+0,722соз(60+0,577зт(60+ +0,005соз(70+0,200зт(70+0,275соз(80 0,224зт(80+ +0,590соз(90+0,641 зт(90 0,161 соэ( 100+0,448зт( 100+ +0,050соз(1 И) 0,096зт(1 И)+0,453со5(Ш)+0,585зт(121:)+ +0,514соз(130+0,271зт(130+0,959соз(140+0,021зт(140+ +0,266соз(150+0,247зт(150+0,724соз(160+0,062зт(160+ +0,017соб(170 0,060зт(170+1,000соз(180+0,022зт(180. (11) Затраты на финансирование предупредительных мер по сокращению уровня производственного травматизма и профессиональных заболеваний работников по объему финансирования по Мурманской области стабильно занимают устойчиво среднее ранговое место среди всех регионов СЗФО России.

Обобщая результаты исследований, можно отметить, что разработан комплекс математических моделей анализа травматизма и профзаболеваний на базе статистической информации промышленных предприятий горнопромышленного комплекса Мурманской области, проведены реализация вычислительных экспериментов, анализ и обобщение результатов моделирования. Научно обоснованы, разработаны и апробированы на практике методические положения анализа производственного травматизма и профессиональной заболеваемости при подземной добыче апатит-нефелиновых руд и бурых углей. Создан и апробирован на практике комплекс программных средств для мониторинга состояния производственной среды по факторам травма-

тизма и профзаболеваний на основе результатов аттестации рабочих мест по условиям труда. Получены региональные оценки уровня социально-экономического развития и его влияния на комплекс показателей по безопасности труда и обоснованы практические подходы к стоимостной оценке уровня социально-экономического ущерба вследствие производственного травматизма.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, на основании выполненных экспериментальных и теоретических исследований уточнены закономерности возникновения несчастных случаев и формирования уровня профессиональной заболеваемости на шахтах и рудниках, а также научно обоснованы, разработаны и внедрены методические положения анализа травматизма и профессиональных заболеваний при добыче полезных ископаемых подземным способом, обеспечивающие использование научно обоснованных организационных принципов снижение риска и повышения безопасности подземных горных работ, что имеет важное значение для горной промышленности России.

Основные выводы, научные и практические результаты работы заключаются в следующем.

1. Уточненные закономерности возникновения несчастных случаев и формирования уровня профессиональной заболеваемости на шахтах и рудниках позволили научно обосновать, разработать и осуществить практическую апробацию методических положений анализа травматизма и профессиональных заболеваний при добыче полезных ископаемых подземным способом, что обеспечивает использование научно обоснованных организационных принципов снижение риска и повышения безопасности подземных горных работ.

2. Выполнен ретроспективный анализ фактической аварийности угольных шахт Подмосковного бассейна с целью изучения динамики временных рядов количества и интенсивности аварий. Установлено, что показателями, определяющими аварийную опасность угольных шахт, являются функция распределения аварий, вероятность возникновения аварий во временном интервале 12), интенсивность аварий, а безопасность шахт характеризуется функцией безопасности, вероятностью безаварийной работы в интервале 12), средней длительностью периода безаварийной работы.

3. Получены статистические характеристики количества и интенсивности основных видов крупных аварий на угольных шахтах, описывающие общую картину состояния аварийности исследуемого объекта. Установлены временные регрессионные зависимости количества и интенсивности основных видов аварий, возникающих в шахтах Подмосковного бассейна, позволяющие осуществлять кратковременный прогноз указанных показателей (наиболее достоверный - на 1 год вперед).

4. Установлена многофакторная связь интенсивности возникновения аварий с технико-экономическими показателями работы шахт и разработана математическая модель функционирования угольной шахты Подмосковного бассейна, в основе которой лежит пуассонов-ский поток распределения вероятности возникновения аварий, который позволяет рассматривать ее как объект автоматизированной системы управления по фактору безопасности. Разработан комплекс программных средств, позволяющий осуществлять прогнозирование вероятности возникновения аварий в шахтах Подмосковного угольного бассейна с использованием стандартного математического обеспечения Microsoft Office. Комплекс программных средств успешно апробирован при решении указанных задач в ОАО «Мосбассуголь».

5. Разработаная методология вероятностно-статистического анализа позволяет обоснованно определить уровень безопасности труда для работников предприятий минерально-сырьевого комплекса Кольского Заполярья с позиций производственного травматизма. Исследование безопасности труда при таком методологическом подходе характеризуется выделением следующих трех этапов: а) обоснование существования и выбор аналитической формы тренда (закономерности), б) качественно-количественный анализ компоненты вариации, в) выбор оптимальной прогнозной модели травматизма, учитывающей особенности тренда и вариации с последующей оценкой их качества точности.

6. Результаты исследования по выбору и обоснованию тренда на примере крупнейших предприятий ОАО «Апатит», ОАО «Олкон» и ОАО «Ковдорский ГОК» свидетельствуют об оптимальной трендовой функции травматизма в виде логарифмической зависимости, характеризуя тем самым устойчивую тенденцию к снижению числа несчастных случаев на этих промышленных предприятиях. Качественный анализ компоненты вариации для исследуемых предприятий показал, что она одновременно сочетает как циклические, так и нерегулируе-

мые колебания производственного травматизма. Проведенная количественная оценка вариации выявила однородность изучаемой совокупности несчастных случаев и оценивается в целом, как средняя и несильная.

7. Установлен конкретный тип прогнозной модели производственного травматизма с учетом явно выраженной периодической вариации, для чего был использован дополнительно декомпозиционный анализ по квартальным данным травматизма. Полученные модели тренда совместно с вариацией периодического характера типа ряда Фурье для предприятий горно-перерабатывающей промышленности Мурманской области (ОАО «Апатит», ОАО «Олкон», ОАО «Ковдор-ский ГОК») имеют максимальный коэффициент детерминации, а метод инверсной верификации показал, что адекватность полученных прогнозных моделей - максимальна.

8. Полученные прогнозные модели производственного травматизма являются инструментарием для контроля и управления уровня безопасности труда для работников предприятий горно-промышленного комплекса, поскольку позволит упреждающе производить необходимые технические, технологические и оздоровительно-профилактические мероприятия по «сезонному» уровню приемлемого риска, определяемому вероятностным числом несчастных случаев.

9. Вводимые кинематические характеристики травматизма (КХТ) позволяют в динамике анализировать тип развития производственного травматизма на предприятии по уровню приемлемого риска, определяемому наличием равноускоренного типа его развития по абсолютному уровню и модулю аналогов скорости и ускорения несчастных случаев на производстве, произошедших в рассматриваемом временном периоде.

10. На основании произведенных исследований с применением ситуационного моделирования можно утверждать, что на исследуемых предприятиях горнопромышленного комплекса Мурманской области вероятностный характер распределения несчастных случаев подчиняется распределению Пуассона.

11. Имеется существенная неопределенность в части оценки социально-экономической стоимости среднестатистической жизни работника ввиду многочисленности критериев и различных подходов к стоимости «цены жизни» индивидуума (в том числе и для работников горноперерабатывающей промышленности), а также ввиду недоста-

точной разработанности и трудоемкости применения различных методик в реальных условиях места и времени.

12. Созданная информационно-справочная система анализа АР-МУТ позволяет оперативно сформировать заключения о соответствии условий труда санитарно-гигиеническим нормативам по безопасности труда. Система обладает удобным пользовательским интерфейсом, нетребовательна к системным ресурсам, и может быть развита созданием новых типов рабочих мест. Еще одним направлением перспективного развития существующего программного продукта является введение интеллектуальных функций по анализу выводимых рекомендаций при аттестации рабочих мест по условиям труда.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Научные статьи в изданиях, входящие в Перечень, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ

1. Яковлев, С.Ю. Опыт разработки декларации безопасности промышленных объектов / С.Ю. Яковлев, В.Н. Богатиков, М.А. Легашов, П.И. Матвеев, И.П. Карначев, A.C. Душнин, Б.Н. Ржевский // Горный

журнал - 1999. - № 7. - С. 77-78.

2. Карначев, И.П. Методологические подходы к прогнозной оценке приемлемого риска для здоровья работающих на горнодобывающих предприятиях Мурманской области / И.П. Карначев, А.Н. Никанов, В.М. Палькин // Экология человека. - 2005. - № 11. - С. 46-52.

3. Карначев, И.П. Профессиональная заболеваемость и производственный травматизм при добыче и переработке апатито-нефелиновых руд / И.П. Карначев, Б.А. Скрипаль, И.И. Рочева, А.Н. Никанов, В.Н. Купцов // Научные подходы к решению региональных гигиенических проблем сохранения здоровья человека. Научные труды Федерального научного центра гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана. -Вып. 15. - Липецк, 2005,- С. 191-195.

4. Карначев, И.П.. Анализ уровня безопасности труда в ОАО «Апатит» с помощью введения кинематических характеристик производственного травматизма / И.П. Карначев, B.C. Свинин, О.В. Натаров // Безопасность труда в промышленности. - 2007. - № 6. - С. 44-47.

5. Карначев, И.П. Прогнозирование производственного травматизма как основа определения уровня безопасности труда для предприятий горно-химического комплекса Кольского Заполярья / И.П. Карна-

чев, B.C. Свинин, О.В. Натаров, А.Н. Никанов II Вестник Санкт-Петербургской государственной медицинской академии им. И.И. Мечникова. - 2007 - №1(8). - С. 72-74.

6. Карначев, И.П. Сравнительный анализ некоторых показателей работоспособности у юношей-студентов Кольского Севера / И.П. Карначев, E.H. Цесарская // Экология человека. - 2008. - № 10. - С. 40-43.

7. Карначев, И.П. Использование статистических методов анализа временных рядов для прогнозирования некоторых показателей безопасности труда на предприятиях горнопромышленного комплекса Кольского Севера / И.П. Карначев // Экология человека. - 2009. - № 6. - С. 54-58.

8. Кизеев, А.Н. Вопросы экологической безопасности на предприятиях промышленного комплекса Кольского Заполярья / А.Н. Кизеев, И.П. Карначев, В.К. Жиров, О.И. Загвоздина, А.Н. Никанов // Медицина труда и промышленная экология . - 2010. - № 4. - С. 28-31.

9. Карначев, И.П. Оценка социально-экономического ущерба для жизни и здоровья трудоспособного населения вследствие несчастных случаев на производстве / И.П. Карначев // Безопасность жизнедеятельности. - 2010. - № 5. - С. 14-20.

10. Карначев, И.П. Эколого-гигиеническая оценка состояния окружающей среды в районе размещения Хибинского горно-химического комплекса Мурманской области. / И.П. Карначев, В.К. Жиров, О.И. Загвоздина, М.М. Крымская // Вестник МГТУ: труды Мурманского государственного технического университета. - 2011. - Том 14. - № 3. -С. 552-560.

11. Карначев, И.П. Характеристика устойчивого развития в природоохранной и трудоохранной сферах деятельности промышленных предприятий Кольского Севера при освоении минерально-сырьевых ресурсов региона / И.П. Карначев, Е.Б. Коклянов, О.И. Загвоздина // Вестник МГТУ: труды Мурманского государственного технического университета. - 2011. - Том 14. - № 4. - С. 743 — 750.

12. Карначев, И.П. Анализ некоторых статистических показателей безопасности и охраны труда, используемых при исследовании динамики производственного травматизма // И.П. Карначев, Е.Б. Коклянов // Вестник МГТУ: труды Мурманского государственного технического университета. - 2011. - Том 14. -№ 4. - С. 751 — 757.

13. Карначев, И.П. Уровень социально-экономического развития региона и показатели безопасности труда в Мурманской области: /

32

И.П. Карначев, Е.Б. Коклянов, А.Н. Никанов // Экология человека. — 2012.-№7.-С. 19-23.

14. Карначев, И.П. Уровень безопасности труда по критериям производственного травматизма на горных предприятиях Мурманской области / И.П. Карначев, В.И. Захаров, Г.Д. Овсянников // Известия Тульского государственного университета. Естественные науки. Выпуск № 1. Часть 2 - Тула: Изд-во ТулГУ. - 2012. - С. 90-94.

15. Карначев, И.П. Вредные производственные факторы в технологии добычи и переработки апатито-нефелиновых руд Кольского Заполярья / И.П. Карначев, К.А. Головин, В.М. Панарин // Известия Тульского государственного университета. Естественные науки. Выпуск № 1. Часть 2 - Тула: Изд-во ТулГУ. - 2012. - С. 95-100.

16. Карначев, И.П. Социально-экономический ущерб жизни и здоровью вследствие несчастных случаев на горных предприятиях / И.П. Карначев, К.А. Головин, В.М. Панарин // Известия Тульского государственного университета. Естественные науки. Выпуск № 1. Часть 2 - Тула: Изд-во ТулГУ. - 2012. - С. 113-126.

17. Звонарь, А.Ю. Комплексный анализ производственного травматизма в ОАО «Апатит» / А.Ю. Звонарь, И.П. Карначев, А.Н. Никанов, B.C. Терещенко // Горный журнал. - 2012. - № 9. - С. 123 - 125.

18. Соколов, Э.М. Прогноз безопасности горных работ на угольных шахтах. / Э.М. Соколов, Н.М. Качурин, Г.В. Стась, И.П. Карначев. // Безопасность жизнедеятельности . - 2012. - № 12. - С. 3 - 7.

Монографии

19. Карначев И.П. Обеспечение безопасности труда в производственной сфере (на примере промышленных предприятий горноэнергетического комплекса Кольского Заполярья): монография / И.П. Карначев, Б.В. Ефимов, А.Н. Никанов //-Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2006.-169 е.: ил.

20. Карначев И.П. Анализ и моделирование уровня безопасности труда с позиций производственного травматизма на региональном уровне: монография / И.П. Карначев. // - Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2008. - 230 е.: ил.

21. Качурин Н.М. Травматизм и профессиональная заболеваемость при подземной добыче полезных ископаемых: монография // Н.М. Качурин, В.И. Ефимов, Е.Б. Коклянов, И.П. Карначев, А.Н. Никанов // -Тула: Изд-во ТулГУ, 2012. - 356 е.: ил.

Другие издания, материалы конференций

22. Никанов, А.Н. Оценка профессионального риска в условиях комплексного воздействия опасных и вредных производственных факторов на горнодобывающих предприятиях Кольского Севера / А.Н. Никанов, И.П. Карначев, A.B. Чернев // Теоретические и прикладные модели информатизации региона: сб. науч. тр. / Институт информатики и математического моделирования КНЦ РАН. - Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2000. - С. 113-116.

23. Карначев, И.П. К построению модели техногенной электропроводности при проведении электровзрывных работ на горнодобывающих предприятиях Кольского Севера / И.П. Карначев, Д.Г. Гарипов, М.И. Беркман // Модели социальных, технологических и образовательных процессов: сб. науч. тр. / Институт информатики и математического моделирования КНЦ РАН. - Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2001. - С. 82-84.

24. Приходько, В.В. Некоторые аспекты оценки безопасности условий труда на горнодобывающих предприятиях Кольского Севера (на примере АОА «Апатит») / В.В. Приходько, И.П. Карначев // Проблемы управления безопасностью сложных систем: материалы IX международ, конф., (Москва, декабрь 2001 г.). - М.: Изд-во РГТУ,

2001.-С. 294-298.

25. Карначев, И.П. Количественный анализ экономических показателей профессионального риска / И.П. Карначев, С.П. Карначева // Методы и алгоритмы прикладной математики в технике, медицине и экономики: материалы II международ, научн.-практ. конф., (Новочеркасск, 18 января 2002 г.) - Новочеркасск: Изд-во ООО НПО «Темп»,

2002,- 4.3. -С. 22-26.

26. Татауров, В.А. Создание региональной системы управления безопасностью труда в Мурманской области / В.А. Татауров, И.П. Карначев, В.В. Приходько // Современные проблемы охраны здоровья населения, подвергшегося интенсивному воздействию вредных и неблагоприятных факторов окружающей и производственной среды: сб. научн. работ СЗНЦ гигиены и общ. здоровья. - С.-Пб.: Изд-во ООО «ИНКОМ», 2002. - С. 19-23.

27. Карначев, И.П. Выделение тренда для прогнозного моделирования производственного травматизма на промышленных предприятиях Мурманской области / И.П. Карначев, С.П. Карначева, A.A. Карпов // Методы и алгоритмы прикладной математики в технике, медицине и экономики: материалы Ш международ, научн.-практ. конф.,

(Новочеркасск, 17 января 2003 г.) - Новочеркасск: Изд-во ООО НПО «Темп», 2003. - 4.3. - С. 4-7.

28. Карначев, И.П. Декомпозиционный анализ временного ряда производственного травматизма для промышленных предприятий горно-обогатительного комплекса / И.П. Карначев, А.Н. Никанов, С.П. Карначева, A.A. Карпов // Информационные технологии в региональном развитии: сб. науч. тр. / Институт информатики и математического моделирования КНЦ РАН. - Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2003. - № З.-С. 124-132.

29. Карначев, И.П. Разработка информационной системы анализа условий труда на рабочих местах / И.П. Карначев, А.Г. Олейник, O.A. Москалевич // Информационные технологии в региональном развитии: сб. науч. тр. / Институт информатики и математического моделирования КНЦ РАН - Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2003. - № 3. - С. 118-123.

30. Карначев, И.П. Сравнительная оценка прогнозных моделей безопасности труда с позиций производственного травматизма / И.П. Карначев, A.A. Карпов // Управление безопасностью природно-промышленных систем: сб. науч. тр. / Институт информатики и математического моделирования КНЦ РАН. - Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2003- № 4. - С. 49-54.

31. Карначев, И.П. Сравнительный анализ и моделирование компонент уровня безопасности труда на горнодобывающих предприятиях Мурманской области / И.П. Карначев, А.Н. Никанов, И.М. Антропов // Информационные технологии в региональном развитии: прикладные аспекты и решения: сб. науч. Тр. / Институт информатики и математического моделирования КНЦ РАН. - Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2004,-№4.-С. 127-135.

32. Prihod ko V. Reduction of accident rate in a mining-and-chemical enterprise / V. Prihod'ko, I. Karnachev, A. Nikanov, A. Karpov. // Barents Newsletter on Occupational Health and Safety. - Helsinki, 2004. - Vol. 7. - No. 3. - P. 64-65.

33. Карначев, И.П. Оценка безопасности труда для работников предприятий горнохимической промышленности Мурманской области / И.П. Карначев, А.Н. Никанов, О.В. Натаров // Безопасность и охрана труда. - 2006. - № 2 (27). - С. 63-68.

34. Карначев, И.П. Комплексный анализ гигиенической оценки условий труда на основе материалов аттестации рабочих мест работников промышленных предприятий горнопромышленного комплекса

35

Мурманской области / И.П. Карначев, А.Н. Никанов, В.М. Палькин, С.П. Иваненко, Н.Н. Колесникова // Безопасность и охрана труда. -2006. - № 3 (28). - С. 23-26.

35. Карначев, И.П. Применение ситуационного подхода для вероятностной оценки уровня безопасности труда в производственной сфере региона / И.П. Карначев, С.Ю. Яковлев // Информационные технологии в региональном развитии: прикладные аспекты и решения: сб. науч. тр. / Институт информатики и математического моделирования КНЦ РАН. - Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2006 - № 6. - С. 56-61.

36. Карначев, И.П. Математико-статистический анализ социально-экономических показателей производственного травматизма как основа прогнозного моделирования безопасности труда (на примере промышленных предприятий Мурманской области) / И.П. Карначев. Труды XIV междунар. конф. Проблемы управления безопасностью сложных систем. - М.: Изд-во РГТУ, 2006. - Т.2. - С. 522-525.

37. Карначев, И.П. Оценка вероятностных значений уровня профессионального риска для здоровья лиц трудоспособного возраста, занятых на предприятиях горнопромышленного комплекса Мурманской области / И.П. Карначев, Е.Б. Коклянов, Л.В. Коваль // Труд и репродуктивное здоровье, работающего населения Северо-Запада России: сб. матер. Всеросс. научн.-практ. конф., (Кировск, 30-31 марта 2006 г.). - Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2007. - С. 79-81.

38. Карначев, И.П. Использование аналитических методов моделирования при исследовании производственного травматизма / И.П. Карначев // Математические методы в технике и технологиях -ММТТ-20: сб. трудов XX междунар. научн. конф., (Ярославль, 29 мая-01 июня 2007 г.). - Ярославль: Изд-во ЯГТУ, 2007. Т. 9. - С. 69-72.

39. Карначев, И.П. Некоторые аспекты вероятностно-статистического анализа как инструмента оценки уровня профзаболеваний и травматизма / И.П. Карначев, А.Н. Никанов // Материалы X-го Всероссийского съезда гигиенистов и санитарных врачей. - М.: Изд-во ООО РГТУ, 2007. - С. 1125-1127.

40. Карначев, И.П. Общая характеристика методов анализа безопасности труда на базе системы количественных показателей производственного травматизма / И.П. Карначев // Безопасность и охрана труда. - 2007. - № 2 (31). - С. 72-75.

41. Карначев, И.П. Региональная особенность уровня социально-экономического развития и его влияние на комплекс показателей по безопасности труда / И.П. Карначев // Проблемы социально-

экономического развития регионов Севера: сб науч. ст. - Апатиты: Изд-во КФ ПетрГУ, 2007. - Вып. 3. - С. 24-29.

42. Карначев, И.П. Методы оценки уровня безопасности труда на основе функционального анализа технологического процесса и производственного оборудования / И.П. Карначев // Управление безопасностью природно-промышленных систем: сб. науч. тр. / Институт информатики и математического моделирования КНЦ РАН. - Апатиты: Изд-во. КНЦ РАН, 2007 - № 6. - С. 54-61.

43. Карначев, И.П. Методологические аспекты качественно-количественной оценки риска производственного травматизма (аналитический обзор) / И.П. Карначев // Безопасность и охрана труда. -

2008. - № 2 (35). - С. 20-27.

44. Карначев, И.П. Анализ существующих подходов к стоимостной оценке социально-экономического ущерба от потери здоровья и жизни трудоспособного населения / И.П. Карначев. // Проблемы социально-экономического развития регионов Севера: сб науч. ст. - Апатиты: Изд-во КФ ПетрГУ, 2008. - Вып. 4. - С. 17-22.

45. Карначев, И.П. Проблемы обеспечения охраны здоровья и безопасности труда работников индустриальных районов Крайнего Севера на примере промышленных предприятий минерально-сырьевого комплекса Мурманской области / И.П. Карначев, М.Л. Конохов^ // Экология и охрана здоровья рабочих промышленных предприятий в Баренц-регионе: матер, симпозиума с междунар. участием, (Кировск, 14-16 октября 2008 г.). - Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2008. - С. 15-19.

46. Карначев, И.П. Региональный мониторинг факторов производственной среды на промышленных предприятиях минерально-сырьевого комплекса Кольского Севера как основа повышения эффективности работ в системе управления охраной труда / И.П. Карначев // Север и рынок: формирование экономического порядка. - Апатиты: Изд-во КНЦ РАН. - 2008. - № 2(21). - С. 66-70.

47. Карначев, И.П. Анализ демографической ситуации в Мурманской области и аспекты реализации на региональном уровне государственной политики в сфере охраны труда / И.П. Карначев // Демографическая ситуация в современной России: состояние и перспективы: матер, всеросс. конфер. с междунар. участием, (Тверь, 27-28 ноября 2008 г.). - Тверь: Изд-во ООО «Триада», 2008. - С. 112-116.

48. Карначев, И.П. Оценка уровня безопасности труда на основе методов идентификации и анализа факторов производственной среды, формирующих условия труда на рабочем месте / И.П. Карначев //

Управление безопасностью природно-промышленных систем: сб. науч. тр. / Институт информатики и математического моделирования КНЦ РАН. - Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2008.- № 7. - С. 108-113.

49. Карначев, И.П. Аттестация рабочих мест по условиям труда, как основа экономической концепции анализа профессионального риска / И.П. Карначев // Безопасность и охрана труда. - 2008. - № 4 (37).-С. 30-33.

50. Карначев, И.П. Использование системного подхода при исследовании производственного травматизма на основе структурной декомпозиции системы «человек-машина-среда» / И.П. Карначев // Безопасность и охрана труда. — 2009. - № 2 (39). - С. 12-14.

51. Карначев, И.П. Аспекты категории «риск» на производстве в России: история и современное состояние / И.П. Карначев // Безопасность и охрана труда. - 2009. - № 4 (41). - С. 20-23.

52. Состояние условий и охраны труда в Мурманской области. Региональный обзор / Коваль JI.B., Иваненко С.П., Петлеванный А.П., Карначев И.П. - Министерство социального развития Мурманской области. / Субрегиональное бюро МОТ. - Мурманск, 2009. - 102 с. URL: http: //www. .ilo.org /public/russian /region/eurpro /moscow/info /publ/osh_profile_murmansk2009.pdf

53. Карначев, И.П. Некоторые особенности статистического учета и анализа производственного травматизма и профессиональных заболеваний работников промышленных предприятий Мурманской области / И.П. Карначев. // Проблемы социально-экономического развития регионов Севера: сб науч. ст. — Апатиты: изд. КФ ПетрГУ, 2010. -Выпуск№ 6.-С. 5-8.

54. Карначев, И.П. Заполярная статистика. Демографическая ситуация и состояние в сфере охраны труда в Мурманской области / И.П. Карначев // Безопасность и охрана труда - 2010. - № 4 (45). - С. 4547.

55. Карначев, И.П. Экономический анализ уровня безопасности производства с учетом затрат вследствие производственного травматизма / И.П. Карначев // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. Вып. № 2. - Тула: Изд-во ТулГУ. - 2010. -С. 331-334.

56. Карначев, И.П. Кто почём? Различные методологические подходы по экономической оценке риска ущерба здоровью и жизни человека на производстве./ И.П. Карначев // Безопасность и охрана труда. - 2011. - № 2 (47). - С. 34-35.

57. Коклянов, Е.Б. Основные физико-химические составляющие вредных производственных факторов в технологии добычи и переработки апатито-нефелиновых руд Кольского Заполярья /Е.Б. Коклянов, И.П. Карначев // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. Вып. 1. - Тула: Изд-во ТулГУ. - 2011. - С. 52-57.

58. Коклянов, Е.Б. Оценка уровня промышленной безопасности на отечественных предприятиях горнодобывающей промышленности посредством использования показателей производственного травматизма / Е.Б. Коклянов, И.П. Карначев // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. Вып. 1. — Тула: Изд-во ТулГУ.-2011.-С. 119-124.

59. Ефимов, В.И. Сравнительный анализ уровня безопасности труда по критериям производственного травматизма на горнопромышленных предприятиях Мурманской области/ В.И. Ефимов, И.П. Карначев // Известия ТулГУ. Серия «Науки о Земле». Вып. 2. — Тула: Изд-во ТулГУ. - 2011. С. 68 - 73.

60. Карначев, И.П. Статистический комплексный анализ несчастных случаев как основа исследования производственного травматизма / И.П. Карначев // Медицинское обеспечение сил флота в условиях Кольского Заполярья. Матер. VII-ой научно-практ. конф. «Травматизм: социальные и клинические аспекты», (г. Североморск, 20 апреля 2012 г.) - Мурманск: МИПП Север, 2012. - С 25-28.

61. Профилактика производственно-обусловленных заболеваний у работников горно-химической промышленности Крайнего Севера / С.А. Сюрин, А.Н. Никанов, А.Б. Скрипаль, И.И. Рочева, И.П. Карначев, О.И. Буракова, И.В. Гущин, В.Н. Купцов // Информационно-методическое письмо. ФБУН СЗНЦ гигиены и общественного здоровья. - Изд-во КНЦ РАН, 2012. - 24 с.

62. Alexey A. Dudarev, Igor Р. Karnachev, Odland Jon Oyvind. Occupation accident in Russia and the Russian Arctic. // Arctic International Journal of Circumpolar Health - 2013, 72: 20458. Special Issue: Arctic Health in Russia URL: http: //www. circumpolarhealthjour-nal.net/index.php/ijch/index.

Изд. Лиц. ЛР №020300 от 12.02.97. Подписано в печать О 3. С 7 А, О ( Формат бумаги 60x84 . Бумага офсетная.

Усл.печл. 1,5. Уч.-изд.л. 1,3. Тираж 100 экз. Заказ . 029 Тульский государственный университет. 300600, г. Тула, пр.Ленина, 92. Отпечатано в Издательстве ТулГу. 300600, г. Тула, пр. Ленина, 95

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОВ АНАЛИЗА ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ТРАВМАТИЗМА И ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ЗАБОЛЕВАЕМОСТИ ПРИ ПОДЗЕМНОЙ ДОБЫЧЕ ПОЛЕЗНЫХ

ИСКОПАЕМЫХ

Специальность 05.26.01 - Охрана труда (горная промышленность)

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Научный руководитель - д.т.н., профессор В.И. Ефимов

Тульский государственный университет

На правах рукописи

КАРНАЧЕВ Игорь Павлович

Тула 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.............................................................................. 5

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И АНАЛИЗ ФАКТОРОВ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ (ОКРУЖАЮЩЕЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СРЕДЫ) НАСЕЛЕНИЯ КОЛЬСКОГО ЗАПОЛЯРЬЯ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА СОСТОЯНИЕ ЗДОРОВЬЯ И ПРОФЕССИОНАЛЬНУЮ БЕЗОПАСНОСТЬ................................................................................... 13

1.1. Природно-климатические и эколого-гигиенические особенности факторов окружающей среды Кольского Заполярья в контексте их воздействия их на здоровье всех групп населения региона...................... 18

1.1.1. Анализ медико-демографической ситуации населения Мурманской области........................................................................................... 18

1.1.2. Особенности влияния природных и техногенных экологических факторов на здоровье населения регионов Крайнего Севера.................. 26

1.1.3. Гигиеническая оценка состояния окружающей среды в районе размещения предприятий горнопромышленного комплекса Кольского Заполярья.......................................................................................... 36

1.2. Факторы производственной среды и условия труда, влияющие здоровье трудоспособного населения занятого на предприятиях горнопромышленного комплекса региона (на примере работников основных профессий подземных рудников ОАО «Апатит»).............................. 49

1.2.1. Гигиеническая характеристика условий труда работников..................................................................................................... 49

1.2.2. Обобщенная характеристика условий труда работников, работающих на промышленном оборудовании....................................... 56

1.2.3. Заболеваемость работников с временной утратой трудоспособности................................................................................................ 60

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЕРОЯТНОСТНО-СТАТИСТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТРАВМАТИЗМА............................................................... 67

2.1. Методы теории надежности в оценке безопасности технологических процессов горного производства............................................. 67

2.2. Состояния и события............................................................ 68

2.3. Основные показатели надежности геотехнологической системы...... 72

2.4. Основные законы распределения наработки геотехнологической системы до отказа..................................................................... 78

2.5. Показатели надежности восстанавливаемых геотехнологических систем.................................................................................... 81

2.6. Расчет надежности систем безопасности геотехнологических систем....................................................................................... 94

2.7. Прогноз безопасности горных работ на угольных шахтах............... 102

3. ТЕОРЕТИКО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ АНАЛИЗА И МОДЕЛИРОВАНИЯ УРОВНЯ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА С ПОЗИЦИЙ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ТРАВМАТИЗМА............................ 111

3.1. Исследование аспектов безопасности труда традиционными методами анализа производственного травматизма.................................. 112

3.2. Применение принципов системного анализа для оценки уровня безопасности труда с позиций производственного травматизма на основе структурной декомпозиции системы вида "человек-машина-среда"....... 128

3.3. Построение и анализ моделей несчастных случаев в производственной сфере и их предметная характеристика с позиций системного анализа....................................................................................... 134

3.3.1. Модели несчастных случаев, основанные на использовании информационного подхода..................................................................... 135

3.3.2. Модели производственного травматизма, созданные на основе теории массового обслуживания......................................................... 143

3.3.3. Оценка риска производственного травматизма, методы и модели

его представления............................................................................. 150

3.3.4. Модели несчастных случаев, построенные на методах изучения взаимосвязей признаков производственного травматизма и использовании методов анализа временных рядов............................................. 165

4. РЕАЛИЗАЦИЯ И ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ТРАВМАТИЗМА НА РЕГИОНАЛЬНОМ УРОВНЕ (на примере промышленных предприятий горнопромышленного комплекса Мурманской области)............................................ 176

4.1. Анализ травматизма и профессиональной заболеваемости в производственной сфере Мурманской области........................................ 176

4.2. Методологические подходы к исследованию временного ряда производственного травматизма......................................................... 186

4.3. Экстраполяционный метод анализа динамики производственного травматизма............................................................................. 190

4.3.1. Анализ тенденции и трендовое моделирование производственного травматизма.................................................................................... 190

4.3.2. Качественно-количественная оценка компоненты вариации производственного травматизма............................................................ 195

4.3.3. Декомпозиционный анализ временного ряда производственного травматизма и его прогнозное моделирование с учетом особенностей тренда и вариации.............................................................................. 202

4.3.4. Введение специальных кинематических характеристик производственного травматизма для учета специфики его динамического развития............................................................................................... 212

4.3.5. Сравнительная оценка качества прогнозных моделей производственного травматизма....................................................................................................................................224

4.4. Оценка вероятностного события получения производственной травмы на предприятиях горнопромышленного комплекса региона....... 239

5. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ МОНИТОРИНГА ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СРЕДЫ НА ОСНОВЕ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ АТТЕСТАЦИИ РАБОЧИХ МЕСТ ПО УСЛОВИЯМ ТРУДА................... 245

5.1. Общий порядок проведения мониторинга производственной среды

на базе аттестации рабочих мест по условиям труда........................... 245

5.2. Разработка и проектирование программного обеспечения мониторинга в виде информационной системы анализа условий труда при аттестации рабочих мест................................................................ 249

5.2.1. Анализ предметной области разрабатываемой информационной системы......................................................................................... 249

5.2.2. Разработка структуры базы данных информационной системы на примере рабочих мест, оснащенные видеодисплейными терминалами

и персональными электронно-вычислительными машинами.................. 251

5.2.3. Проектирование интерфейса разрабатываемой информационной системы........................................................................................... 254

5.2.4. Программная реализация информационной системы анализа условий труда при аттестации рабочих мест.................................... 258

6. НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ЭКОНОМИКИ ОХРАНЫ ТРУДА ПО ОЦЕНКЕ СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ УЩЕРБА ДЛЯ ЖИЗНИ

И ЗДОРОВЬЯ ТРУДОСПОСОБНОГО НАСЕЛЕНИЯ ВСЛЕДСТВИЕ НЕСЧАСТНЫХ СЛУЧАЕВ НА ПРОИЗВОДСТВЕ............................ 265

6.1. Региональная особенность уровня социально-экономического развития и его влияние на комплекс показателей по безопасности труда..... 265

6.2. Анализ существующих подходов к стоимостной оценке уровня социально-экономического ущерба вследствие производственного травматизма................................................................................... 273

6.3. Экономические основы применения системы обязательного социального страхования работников от несчастных случаев на производстве....................................................................................... 288

6.4. Аспекты экологии человека с позиции оценки экономического

ущерба через категорию риска...................................................... 302

ЗАКЛЮЧЕНИЕ........................................................................ 317

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ............................................................ 321

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. В России подземным способом добываются многие виды минерального сырья. При этом Арктический север Европейской части страны выделяется обеспеченностью всеми видами природных ресурсов и является богатейшей кладовой минеральных и топливных ресурсов. Особое место занимает Мурманская область, которая расположена на Балтийском кристаллическом щите. Это поистине минералогическая сокровищница, не имеющая себе равных по разнообразию минералов и полезных ископаемых. Будущее Мурманской области во многом определяется процессами освоения минерально-сырьевых ресурсов. В настоящее время в структуре промышленного производства региона доля горнопромышленного комплекса составляет более 50 %. На базе разведанных месторождений действуют горно-обогатительные предприятия, являющиеся градообразующими для гг. Кировска и Апатит (ОАО «Апатит»), Мончегорска, Заполярного и Никеля (ОАО «Кольская ГМК»), Оленегорска (ОАО «Олкон»), Ковдора (ОАО «Ковдорский ГОК», ОАО «Ковдорслюда»), Ревды (ООО «Ловозерский горно-обогатительный комбинат»), в которых проживает более трети населения области. Большинство предприятий успешно решают задачи, связанные с воспроизводством и развитием минерально-сырьевой базы. В Центральном регионе России особое место занимает Подмосковный угольный бассейн, который представляет огромный интерес с позиций комплексного освоения его месторождений.

Однако ежегодно в России происходят тысячи несчастных случаев на шахтах и рудниках. Встречаются и заурядные травмы, и трагические происшествия. На совещании по вопросу контроля над обеспечением безопасности горных работ В.В. Путин сказал, что « ...наша с вами обязанность - сделать всё, чтобы риски минимизировать, свести их к минимуму, к нулю». Угольные шахты и рудники представляют собой сложную производственную сферу с опасными условиями труда, где внезапные изменения геологической обстановки, неправильные действия и несоблюдение требований Правил безопасности даже

одним человеком могут привести к катастрофическим последствиям с многочисленными человеческими жертвами.

Работа над созданием благоприятных условий труда во всех подразделениях горных предприятий должна осуществляться ежедневно. Например, в департаменте охраны окружающей среды, промышленной безопасности и охраны труда ГМК «Норильский никель» с привлечением специалистов «профильных» управлений на местах идет работа над новыми стандартами корпоративной интегрированной системы менеджмента промышленной безопасности. Это обеспечивает снижение рисков нанесения ущерба жизни и здоровью работников и переход от практики «расследования несчастных случаев» к тщательному анализу произошедших травм, выявлению возможных опасностей.

Минимизация уровня производственного травматизма была провозглашена Правительством РФ одной из приоритетных задач. Вместе с безопасностью было решено повысить и эффективность работы системы управления промышленной безопасности и охраны труда. Поэтому исследования, посвященные научному обоснованию методических положений анализа производственного травматизма и профессиональной заболеваемости при подземной добыче полезных ископаемых, являются актуальными.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с тематическими планами в соответствии с Федеральной целевой программы «Интеграция» и НИР Научно-образовательного центра по проблемам рационального природопользования при комплексном освоении минерально-сырьевых ресурсов Аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009 - 2010 годы)» (per. номер 2.2.1.1/3942) и Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (гос. контракт № 02.740.11.0319).

Целью работы являлось уточнение закономерностей возникновения несчастных случаев и формирования уровня профессиональной заболеваемости на шахтах и рудниках для разработки и внедрения методических положений анализа травматизма и профессиональных заболеваний при добыче полезных

ископаемых подземным способом, обеспечивающих использование научно обоснованных организационных принципов снижения риска и повышения безопасности подземных горных работ.

Идея работы заключается в том, что методические положения анализа травматизма и профессиональных заболеваний при добыче полезных ископаемых подземным способом, обеспечивающие использование научно обоснованных организационных принципов снижения риска и повышения безопасности подземных горных работ, основываются на адекватных математических моделях динамики показателей травматизма и вероятности возникновения несчастных случаев и формирования уровня профессиональной заболеваемости на шахтах и рудниках.

Основные научные положения работы заключаются в следующем:

■ безопасность труда и состояние здоровья работающих между собой взаимосвязаны, при этом современное состояние экономики отражают и негативную экологическую составляющую для здоровья работников горнопромышленных предприятий, поэтому фиксируется взаимосвязь охраны труда с охраной окружающей среды, усиливающая превентивные мотивы к ведущие к устранению синергетического эффекта опасных и вредных факторов на производстве и в окружающей среде;

■ поток возникновения несчастных случаев в технологическом процессе добычи полезных ископаемых является нестационарным, обладает свойствами ординарности и отсутствия последействия, поэтому для оценки вероятности возникновения несчастных случаев различного вида следует использовать неоднородное пуассоновское распределение;

■ ориентировочная прогнозная оценка вероятности возникновения несчастных случаев осуществляется по величине интенсивности аварий, вычисленной по соответствующему временному тренду, уточненная прогнозная оценка вероятности возникновения несчастных случаев и профессиональных заболеваний основана на использовании значения интенсивности этих событий, рассчитанных по многомерной модели, включающей совокупность технологи-

ческих и экономических показателей работы шахты или рудника, влияющих на результативный признак;

■ достоверный прогноз производственного травматизма и профессиональной заболеваемости при подземной добыче полезных ископаемых может быть осуществлен только при постоянном ежегодном пополнении базы данных количественными показателями аварийности и технико-экономическими показателями, что позволит уточнять параметры временных трендов и вновь рассчитывать коэффициенты математических моделей;

■ структурная декомпозиция каждой составляющей геотехнологической системы позволяет описать совокупность критериев оценки безопасности подземной добычи полезных ископаемых и осуществить анализ риска с учетом параметров системы, относящихся к техническим объектам и персоналу, выполняющему соответствующие технологические операции на рабочих местах в конкретных условиях среды обитания;

■ методы простого экспоненциального сглаживания и гармонического анализа с использованием рядов Фурье для аппроксимации временных рядов показателей травматизма и профессиональной заболеваемости в процессе подземной добыче полезных ископаемых выявили наилучший уровень адекватности при решении прогнозных задач и обеспечивают высокую эффективность профилактических мероприятий.

Новизна основных научных и практических результатов:

■ получены модели трендов показателей травматизма и профессиональной заболеваемости при подземной добыче полезных ископаемых с учетом периодических изменений во времени, отличающиеся тем, что периодический характер моделируется рядами Фурье с восемнадцатью гармониками динамических рядов производственного травматизма и профзаболеваний;

■ разработана методика прогнозной оценки вероятности возникновения аварий в шахтах и рудниках при подземной добыче полезных ископаемых, отличающаяся тем, что динамика интенсивности возникновения несчастных

случаев и профзаболеваний уточняется по мере развития существующей базы данных;

■ обоснован закон распределения для потоков возникновения различных видов несчастных случаев и профзаболеваний в угольных шахтах Подмосковного бассейна и рудников Мурманской области;

■ установлены закономерности временных трендов интенсивности различных видов аварий, а также технико-экономических показателей, влияющих на аварийность;

■ разработан и внедрен комплекс программных средств, позволяющий реализовать методику прогноза вероятности возникновения несчастных случаев и профзаболеваний в шахтах Подмосковного бассейна и рудниках Мурманской области;

■ разработана и внедрена автоматизированная информационная система для комплексной оценки условий труда на рабочих местах при подземной добыче полезных ископаемых.

Достоверность научных положен