автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Разработка методики количественной оценки уровня опасности и эффективности профилактических мер в очистных забоях негазовых угольных шахт Донбасса



А

На правах рукописи

\

ЗАБАБУРИН Владимир Михайлович

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ УРОВНЯ ОПАСНОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОФИЛАКТИЧЕСКИХ МЕР В ОЧИСТНЫХ ЗАБОЯХ НЕГАЗОВЫХ УГОЛЬНЫХ ШАХТ ДОНБАССА

Специальность 05.26.01. - "Охрана труда"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тула 1997

Работа выполнена в Новочеркасском государственном техническом университете.

Научные руководители: доктор технических наук,

академик РАЕН, профессор Валентин Александрович Матвеев;

кандидат технических наук, академик МАНЭБ, профессор Анатолий Васильевич Фролов

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Николай Михайлович Качурин;

кандидат технических наук, председатель Тульского регионального отделения АГН

Леонид Васильевич Заводчиков

Ведущее предприятие - АО "Ростовуголь".

Защита диссертации состоится " ^^^Р 1997 г. в '/У часов на заседании диссертационного совета Д 063.47.06 в Тульском государственном университете по адресу: 300600, г. Тула, пр. Ленина, 92.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного ушгверситета.

Автореферат разослан " " 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета канд. технических наук, доцент ¿^¿/-"И.В. Панферова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

На современном этапе развития угледобычи значительно усложнились условия труда шахтеров и, как следствие, резко возрос уровень производственной опасности." Статистические данные по производственному травматизму в угольной отрасли России свидетельствуют о том, что ежегодно на горнодобывающих предприятиях регистрируется около 17,5 тыс. несчастных случаев, из них 9,4% заканчиваются тяжелым и смертельным исходом.

Особенно высокий уровень травматизма и аварийности наблюдается при выполнении основных производственных процессов в очистных забоях шахт. На их долю во всех производственных объединениях и акционерных обществах ГП "Росуголь" приходится в среднем около 50% несчастных случаев.

Многоступенчатая структура опасностей, широкий круг причин и опасных производственных факторов (ОПФ) требуют от служб обеспечения безопасных условий труда на шахте гибкого и оперативного решения сложных проблем.

Анализ информации по травматизму и аварийности за десятилетний период эксплуатации угольных шахт Восточного Донбасса позволяет утверждать, что из-за отсутствия в отрасли универсальных количественных критериев оценки уровня производственной опасности, а также недостатка объективной информации о фактическом состоянии производственных объектов эффективность действующей сегодня системы управления безопасностью труда (СУБТ) довольно низка. Поэтому разработка методики количественной оценки уровня производственной опасности и повышение надежности функционирования СУБТ на угольных шахтах является сегодня актуальной научно-технической задачей.

Б последнее время оценка уровня опасности в различных отраслях народного хозяйства все более часто осуществляется с позиций приемлемой безопасности. Правомерность такого подхода общепринята и потому имеет смысл эту концепцию использовать и при решении проблемы оценки и прогноза уровня производственной опасности в горной промышленности с учетом специфических особенностей действующих угольных шахт.

В связи с этим необходимо использовать комплексный подход при решении отмеченной проблемы, позволяющий ликвидировать ряд слабых мест в ныне действующей СУБТ на шахтах. При этом, исходя из принципов приемлемой безопасности, целесообразна разработка новых критериев и методов количественной оценки уровня производственной опасности, которые позволяют повысить надежность прогноза и оптимизировать процесс выделения средств на профилактику травм и аварий в уг ольных шахтах.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом НИР по проблеме 03.04 "Охрана и рациональное использование земных недр" (комплексная научно-техническая программа Минвуза РСФСР "Человек и окружающая среда"), целевой научно-технической комплексной программе "Уголь", по госбюджетным темам: "Разработать научные основы эффективных и безопасных методов и средств доразведхи и отработки месторождений полезных ископаемых" (код темы по ГАСНТИ -52.35.29), "Научные основы повышения безопасности и экологической чистоты технологии добычи угля" (тема 28-94 НГТУ).

Целыо работы являлось установление новых и уточнение существующих закономерностей формирования опасных событий в очистных забоях угольных шахт для разработки методики количественной оценки уровня производственной опасности и эффективности профилактических мер, позволяющей повысить эффективность управленческих решений по фактору безопасности.

Идея работы заключается в том, что повышение эффективности управленческих решений по фактору безопасности в процессе эксплуатации шахты основывается на использовании критериев оценки риска, адекватно отражающих связь показателя производственной опасности с горно-геологическими и горнотехническими условиями.

Методы исследования. Анализ и обобщение фактического материала и данных научно-технической литературы; статистический метод анализа производственного травматизма; методы теории вероятностей, математического моделирования и математической статистики (элементарные статистические выводы, корреляционный анализ), метод экспертных оценок.

Основные научные положения работы заключаются в следующем:

количественную оценку уровня опасности производственных процессов в очистных забоях угольных шахт целесообразно проводить с использованием фактора риска на основе концепции приемлемой безопасности;

определение уровня риска производственных процессов в очистных забоях шахт производится с учетом следующих факторов: относительной частоты появления травм, интенсивности проявления ОПФ и возможных последствий (ущерб);

оценка эффективности управленческих решений производится через степень выгодности профилактических мер, числено равную отношению величины снижения риска к показателю стоимости затрат на профилактику;

связь уровня риска основных производственных процессов в очистных забоях с горно-геологическими и горнотехническими факторами устанавливается на основе ретроспективного анализа производственного травматизма.

Новизна научных положений:

предложена дифференциация опасных событий по природе возникновения на фоновые (обусловленные действием практически неуправляемых факторов) и связанные с состоянием объектов, позволяющая определить направленность и объем действий по снижению уровня производственной опасности в очистных, забоях шахт;

разработана методики оценки уровня производственной опасности в очистных забоях угольных шахт, отличающаяся тем, что в качестве комплексного показателя опасности используется риск появления возможных последствий, позволяющий учесть генезис опасного события, фактическое состояние контролируемого объекта и объем ущерба;

разработан методический подход к количественной оценке эффективности профилактических мер по снижению уровня риска, отличающийся тем, что затраты на обеспечение безопасности труда минимизируются путем определения практической эффективности и экономической оправданности каждого мероприятия до его внедрения;

получены эмпирические зависимости дата инженерных расчетов значений уровня риска возможных последствий в очистных забоях негазовых шахт, позволяющие аналитически выразить его взаимосвязь с основными факторами и отразить закономерность процесса формирования производственной опасности;

обоснованы структурные принципы и разработаны методические основы создания информационно-аналитической системы управления безопасностью труда (ИА СУБТ), адаптированные к информационно-вычислительной сети шахты.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

корректной постановкой задач исследований;

значительным объемом статистических данных, обработанных в ходе вычислительных экспериментов;

обоснованным использованием современных методов математической статистики, теории вероятностей и достижений вычислительной техники;

удовлетворительными результатами внедрения предложенных решений.

Практическое значение работы. Произведено ранжирование производственных процессов в очистных забоях по уровню опасности. Предложены рекомендации по выделению и оценке состояния объектов контроля, которые позволяют уменьшить долю субъективного фактора при управлении безопасностью труда. Разработаны методические основы создания информационно-аналитической системы управления безопасностью труда на шахте, которые на практике обеспечивают получение достоверных сведений о состоянии контролируемых объектов; оценку, анализ и прогноз уровня производственной опасности. Разработан ком-

плекс программ "РИСК", который позволяет сократить трудоемкость расчетов, повысить темпы движения информации и эффективность оперативного управления состоянием контролируемых объектов.

Реализация работы. Основные научные и практические результаты диссертационной работы внедрены в АО "Ростовуголь" и использованы при разработке "Комплексного плана улучшения условий и охраны труда и санитарно-оздоровительных мероприятий" в ШУ им.

A.М.Горького и на шахте "Октябрьская-Южная".

Апробация работы. Диссертация и отдельные ее разделы докладывались на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава НГТУ (г. Новочеркасск, 1991-1996 гг.), республиканской конференции молодых ученых "Проблемы совершенствования безопасности горных работ на угольных шахтах" (г. Донецк, 1991 г.), научно-технической конференции "Охрана труда в промышленности" (г. Пенза, 1991 г.), Российской научно-практической конференции "Безопасность жизнедеятельности в угольной промышленности" (г. Кемерово, 1994 г.), VI Всероссийской научно-методической конференции "Безопасность жизнедеятельности человека" (г. Новочеркасск, 1994 г.), Международной научной конференции по проблеме "Комплексное изучение н эксплуатация месторождений полезных ископаемых" (г. Новочеркасск, 1995 г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликованы 12 работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и содержит 194 страницы машинописного текста, 25 рисунков, 32 таблицы, список литературы из 187 наименований и приложение.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Значительный вклад в развитие теоретических и прикладных аспектов проблемы оценки, прогноза и повышения безопасности труда в угольной промышленности внесли: О.Н. Русак, К.З. Ушаков, И.А. Бабо-кин, А.Т. Топалкароев, Б.Ф. Кирин, A.A. Форсюк, A.B. Фролов, В.В. Быков, JI.H. Карагодин, В.Я. Намакштанский, Э.С. Котлов, JI.M. Шеин,

B.И. Измалков, Б.Е. Прусенко, A.B. Фомочкин, Е.Г. Зырянов, Ю.И. Поляков, В.В. Попков.

Анализ научных результатов исследований в области оценки и прогноза уровня производственной опасности в шахте позволил сформулировать цель и идею работы, для реализации которых были поставлены и решены следующие задачи:

- исследование условий труда и производственного травматизма на угольных шахтах при выполнении основных производственных процес-

сов в очистных забоях с целью выявления наиболее травмоопасных мест, технологических схем, механизмов и т.д.;

- исследование существующих методов оценки уровня производственной опасности на угольных шахтах;

- разработка методики количественной оценки уровня риска и эффективности профилактических мер по его снижению;

- исследование уровня риска основных производственных процессов в исследуемых очистных забоях и установление его взаимосвязей с горногеологическими и горнотехническими факторами;

- разработка методических основ создания информационно-аналитической системы управления безопасностью труда на угольных шахтах;

- разработка программного обеспечения "РИСК" для практической реализации информационно-аналитической системы управления безопасностью труда на шахтах АО "Ростовуголь".

При исследовании производсгвенного травматизма использовался выборочный метод сбора данных, сущность которого состоит в отборе определенного числа травм из генеральной совокупности статистических данных, происшедших в очистных забоях шахт за последние 10 лет. В качестве групп отбора принимались очистные забои (как наиболее травмоопасные структурные подразделения) угольных шахт, отрабатывающих пологие нсгазовые пласты угля. Требуемый для анализа объем статистических данных рассчитывался по допустимой относительной погрешности (5) и уровню доверительной вероятности (а). Для условий угольной промышленности численные значения этих параметров можно принять равными 0,2 и 0,95 соответственно. В нашем случае, требуемый минимальный объем статистических данных по производственному травматизму равен 100 (п = 100).

Анализу подвергались акты по форме Н-1, акты специального расследования, объяснительные записки руководителей работ, пострадавших, свидетелей, материалы горнотехнических и технических инспекций, а также и другие материалы по несчастным случаям и авариям, которые произошли в очистных забоях 21 шахты Восточного и Центрального Донбасса в течение 1984-1993 гг.

Анализ несчасшых случаев производился по степени тяжести, травмирующим факторам, месту и типу происшествия, производственным процессам, возрастным группам, стажу работы и другим факторам. В работе приводятся гистограммы зависимости уровня травматизма от различных факторов.

Кроме того, информация о несчастных случаях анализировалась на предмет их происхождения как фоновых, т.е. обусловленных действием практически не управляемых факторов (непредсказуемое поведение человека, технический брак и т.д.), так и связанных с состоянием объектов. Общий объем выборки по производственному травматизму составил

1847 несчастных случаев. Из них 34,0 % (или 628 травм) были отнесены к фоновым и 66,0 % (или 1219 травм) обусловлены отклонениями параметров объекта от требований ПБ, Г1ТЭ и другой нормативной документации.

Сравнительный анализ производственного травматизма по группе исследованных шахт показал, что 46,1 % травм приходится на очистные забои, оборудованные узкозахватной техникой, в том числе 25,5 % на комплексно-механизированные забои; 24,5 % на струговые лавы, из которых 10,8 % оборудованы механизированной крепыо; 19,1 % на забои с широкозахватными комбайнами и 10,3 % на скреперо-струговые очистные забои.

Анализ динамики изменения коэффициента частоты травматизма (на 1 млн т добычи) за исследуемый период времени позволяет говорить об отсутствии устойчивой тенденции к его снижению. Наименьшего значения коэффициент частоты травматизма достигает в струговых комплексно-механизированных забоях (28,3 %).

Различие уровней травматизма при рассматриваемых технологических схемах очистной выемки объясняется, на наш взгляд, разнородным составом производственных процессов, спецификой их выполнения, числом работающих, а также временем их присутствия в опасных зонах. Применение тех или иных технологий выемки угля изменяет по отношению друг к другу рабочую обстановку и состав операций в очистных забоях. Это в свою очередь, приводит к перераспределению видов производственной опасности и причин, ее порождающих.

Наиболее травмоопасными во всех очистных забоях являются производственные процессы по выемке угля и креплению рабочего пространства лавы (до 54,2 %). Причем, если удельный вес травм при выемке угля примерено одинаков для всех технологических схем, то уровень травматизма при креплении и управлении кровлей в струговых лавах с индивидуальной крепыо на 17,0-49,0 % выше, чем при других технологиях выемки. Объясняется этот факт, по нашему мнению, тем, что при совмещении работ по креплению и управлению кровлей, зачистке лавы и передвижке конвейера происходит интенсификация психофизиологических нагрузок на "паевых" горнорабочих, приводящих к быстрой утомляемости и, в конце концов, к ошибкам и нарушениям при крепежных работах. Ситуация усугубляется быстрым перемещением линии очистного забоя, вследствие высокой скорости движения струга (в 8-12 раз выше, чем у комбайна).

Изучение степени тяжести травм в исследуемых забоях показало, что уровень смертельного травматизма в комплексно-механизированных лавах в 4,1 раза низке, чем в забоях с индивидуальной крепью. Во многом такая ситуация связана с высокой долей ручного труда и значительной трудоемкостью производственных операций, присущих последней технологии.

Сравнение соотношений удельного веса производственного травматизма и добычи угля из очистных забоев с различной добычной техникой показало, что устойчивых тенденций связанных с уменьшением либо с увеличением уровня травматизма не наблюдается, а минимальное значение этого показателя наблюдается в комплексно-механизированных забоях. Эта закономерность обусловлена, с одной стороны, большей, по сравнению с другими технологиями, суточной загрузкой на очистной забой, а с другой, более благоприятными условиями труда.

Изучение распределения несчастных случаев по травмирующим факторам при различных схемах очистной выемки показало, что большая часть травм была нанесена обрушившимися кусками угля и породы. Удельный вес травм по этому фактору достигает 68,9 % от общего их количества в лавах. Наиболее часто обрушения происходят из-за наличия оставшихся навесов: значительного отставания, недостаточной плотности, а также полного отсутствия постоянной и временной крепи.

Наряду с горнотехническими факторами значительное влияние на уровень производственного травматизма оказывает организация труда в очистных забоях. В основе организационных причин травм лежат ошибочные или неправильные действия работающих. Анализом установлено, что в исследуемых очистных забоях основной организационной причиной несчастных случаев является нарушение требований ПБ в организации рабочих мест и технологии ведения работ (37,0-46,0 %). Это в 2-4 раза превышает долю других причин, касающихся организации труда.

С целью выявления влияния причин личностного характера на уровень травматизма производился его анализ в зависимости от возраста и стажа работы с учетом профессиональных групп рабочих и ИТР. Установлено, что максимальная частота травматизма в исследуемых лавах приходится на горнорабочих очистного забоя в возрасте до 25 лет и стажем работы до 1 года.

Таким образом, анализ производственного травматизма показал, что практически все технологические схемы, производственные процессы и горное оборудование в лавах травмоопасны и аварийны, а уровень травмоопасности зависит от многочисленных горнотехнических, организационных и личностных факторов. При этом следует отметить, что в горной промышленности, как и в других сферах деятельности человека, общий наблюдаемый уровень травматизма слагается из двух составляющих: вызванных абсолютно случайными причинами, регламентация которых на данном этапе развития технологии невозможна или нецелесообразна, и вызванных отклонениями параметров технологической среды от регламентированных нормативными документами (ПБ и др.). Уровень первой составляющей можно определить как фоновый, характерный для каждой отрасли промышленности. Вторая же составляющая зависит от уровня организации труда на конкретном производственном объекте и характеризует эффективность работы СУБТ на шахте.

Так как особую роль в успешности выполнения плановых заданий в очистных забоях играет уровень опасности, то необходимо производственные процессы в них оценивать количественно, используя комплексный показатель опасности.

В основу разработки методики количественной оценки уровня производственной опасности в шахте нами была положена концепция прием-лемой безопасности, сущность которой состоит в стремлении к такому уровню безопасности, который в отрасли считается максимально допустимым на основе опыта работы угольных шахт. Такой подход позволил, с одной стороны, перейти с технократических позиций к челове-коцентристким взглядам в вопросах обеспечения безопасности, а с другой, изменить направленность действий при управлении безопасностью труда на шахтах.

Выбор комплексного показателя уровня производственной опасности, обладающего наибольшей информативностью, осуществляли в соответствии с существующими требованиями. Предложено для этой цели использовать фактор риска, включающий в себя весь объем ущерба от неблагоприятных событий и, учитывающий при этом фактическое состояние объекта.

Разработка методических основ оценки риска производственных процессов осуществлялась исходя из следующих принципов:

- даже при полном соблюдении работающими требований нормативно-технической документации риск появления возможных последствий реально существует;

- если на контролируемом объекте опасных событий вообще нет, риск появления возможных последствий объективно имеет место;

- риском можно управлять, т.е. риск появления возможных последствий может быть снижен до приемлемой величины:

- так как добиться снижения общего риска до нуля невозможно, необходимо действовать в направлении снижения риска, обусловленного состоянием объекта контроля.

С этих позиций, любой производственный объект характеризуется тремя следующими критериями:

- относительной частотой появления травм;

- интенсивностью появления ОПФ;

- возможными последствиями (ущербом).

При этом комплексирование единичных критериев в один комплексный показатель производилось с помощью балльной оценки из-за невозможности, в нашем случае, построения функциональной зависимости обобщенного показателя от исходных данных и использования средневзвешенных величин.

Численное значение относительной частоты появления травм (\У) равно отношению числа реализованных травм к общему количеству от-

работанных человеко-смен за один и тот же временной интервал. При этом необходимо учитывать природу возникновения травм.

На основании статистических исследований информации о несчастных случаях разработана балльная шкала для оценки относительной частоты появления травм.

Анализ этой шкалы показал, что диапазон варьирования этого критерия очень широк и лежит в пределах от теоретически возможных событий, оцениваемых в 1 балл, до событий, которые можно с уверенностью ожидать через некоторое время - 10 баллов (табл.1).

Таблица 1

Оценка относительной частоты появления травм

№ Относительная частота появления травм Значение в

на 100 тыс. чел.-смен баллах, \¥

1 100 и более 10

2 90 9

3 80 8

4 70 7

5 60 6

6 50 5

7 40 4

8 30 3

9 20 2

10 10 и менее 1

Использование фактора интенсивности проявления ОПФ в качестве критерия оценки уровня производственной опасности, обусловленного состоянием объектов контроля в том числе отклонениями их параметров от требуемых нормативными документами, позволило учесть фазу перехода от безопасного состояния к реальной угрозе. При этом, с одной стороны, практически исключаются значительные затраты на ликвидацию нежелательных последствий, а с другой, появляется возможность превентивного управления состоянием контролируемых объектов. Численное значение интенсивности (А,) равно отношению числа проявлений ОПФ за определенный период времени.

Чем выше интенсивность проявления опасных факторов на объекте контроля, тем больше связанный с нею риск.

Для построения балльной шкалы интенсивности были использованы методы натурных наблюдений и экспертных оценок, которые позволили получить достаточно корректные значения этого критерия (табл.2).

Таблица 2

Оценка интенсивности проявления ОПФ на объектах контроля

№ Интенсивность проявления ОПФ Значение в баллахД

1 Постоянно в течение рабочей смены 10

2 Периодически в течение рабочей смены 9

3 1 раз в смену 8

4 1 раз в сутки 7

5 1 раз в декаду 6

6 1 раз в месяц 5

7 I раз в 3 месяца 4

8 1 раз в 6 месяцев 3

9 1 раз в год 2

10 Реже 1 раза в год 1

Построение шкалы возможных последствий осуществлялось с учетом двух разноплановых аспектов: наличия физических увечий или гибели и наличия материального ущерба. Физические последствия оценивались степенью их тяжести, а материальные - ущербом в стоимостном выражении. Такой подход дал возможность использования общей оценочной шкалы, приведенной в табл.3.

Оценка уровня общего риска производилась с использованием всех трех критериев с учетом генезиса опасных событий:

К = -балл (1)

где К., и Р^ - риск появления возможных последствий, обусловленных соответственно фоновой и связанной с состоянием объектов опасностями, балл.

- соответственно относительная частота появления травм, интенсивность проявления ОПФ и ущерб, обусловленные фоновой опасностью, балл.

,л? - соответственно относительная частота появления травм, интенсивность проявления ОПФ и ущерб, обусловленные опасностью, связанной с состоянием объектов, балл.

Таблица 3

Оценка возможных последствий

N2 Физический ущерб Материальный ущерб (б ценах 1995 г.), млн руб. Значение в баллах, Y

1 Многочисленные смертельные несчастные случаи (NTP> 5) Более 250 10

2 Групповые смертельные несчастные случаи (N„, = 2-5) 200-250 9

3 Одипочпые смертельные несчастные случаи 150-200 8

4 Групповой несчастный случай с возможпым инвалидным исходом одного и более работников 100-150 7

5 Несчастный случай с возможным инвалндаым исходом (I группа) 50-100 6

6 Несчастный случай с возможным инвалидным исходом (11 группа) 10-50 5

7 Несчастный случай с возможным инвалидным исходом (111 группа) 5-10 4

8 Групповой несчастный случай 1-5 3

9 Несчастный случай, вызвавший потерю работоспособности на 1 рабочий день и более 0,5-1 2

10 Несчастный случай, повлекший за собой перевод работника на легкий труд не менее, чем на 1 рабочий день До 0,5 1

Использование мультипликаторной зависимости позволяет расширить диапазон исследований и определить конкретные численные значения, по которым можно представить классификацию уровней риска.

Приняв за основу изложенный методический подход, все производственные процессы в очистных забоях шахт были условно разделены на 5 уровней риска (табл.4).

Таблица 4

Классификация уровней риска

Na п/п Уровень риска Значение в баллах, R Класс риска Практические рекомендации

1. Очень высокий 576 -1000 5 Необходимо прекращение работ

2. Высокий 337-575 4 Требуется немедленное введение корректив

3. Средний 106-336 3 Требуется введение корректив

4. Низкий 25-105 2 Необходимо внимание

5. Приемлемый 1-24 1 Работа в существующем режиме

На основании тщательного анализа 1847 несчастных случаев был определен уровень риска основных производственных процессов в лавах, отрабатывающих пологие негазовые пласты угля. Результаты исследований приведены в табл.5.

Таблица 5

Уровень риска производственных процессов в очистных забоях

№ Производственный Уровень риска при добыче угля, балл

п/п процесс Узкозахватньши Струговыми Широко Скрепе-

комбайнами установками •захват- ро-стру-

с инди- с меха- с инди- с меха- ными ГОВЫМИ

виду- низиро- виду- низиро- комбай- устнов-

альной ванной альной ванной нами ками

крепыо крепыо крепью крепью

1. Механизированная 224 216 288 175 125 512

выемка угля

2. Выемка и крепление 288 264 125 64 96 105

ниш

3. Крепление лавы и 512 446 560 468 486 342

управление кровлей

4. Крепление сопряжений 24 56 8 15 36 72

5. Зачистка лавы 164 40 144 12 196 84

6. Разборка завалов 105 16 84 16 6 224

7. Ремонт и профилакти- 96 64 96 24 56 60

ка горного оборудова-

8. Концевые операции 288 60 84 72 96 84

9. Монтаж-демонтаж 12 48 24 6 164 48

оборудования

10. Прочие 64 60 148 80 80 10

Анализ данных табл.5 показал, что максимальной опасности подвергаются рабочие при выемке угля и креплении лавы (до 560 баллов). При этом уровень риска при выемке угля в скреперо-струговых лавах в 2-4 раза выше, чем при аналогичной операции в забоях с другой добычной техникой. Кроме того, скреперо-сгруговая технология выемки обладает наибольшим уровнем риска при разборке завалов (224 балла), что, по нашему мнению в основном объясняется степенностью рабочей зоны по мощности пласта (0,4-0,5 м), неудобством рабочих поз, высокой трудоемкостью рабочих процессов и т.д.

Таким образом, предлагаемый метод и критерии количественной оценки опасностей позволили достаточно четко ранжировать различные технологические схемы очистной выемки и соответствующие им производственные процессы по уровню риска. Это, в свою очередь, дает воз-

можность целенаправленной разработки профилактических мер по повышению безопасности труда.

С целыо практического решения вышеуказанной проблемы проведен ряд исследований, в основу которых были заложены два основных постулата, подтвержденные практическим опытом:

- чем выше уровень риска, тем более эффективными должны быть вводимые коррективы;

- чем меньше стоимость предложенных мер по обеспечению безопасности при одинаковом снижении уровня риска, тем более они оправданы.

С учетом этих положений в качестве критерия оценки эффективности профилактических мер по снижению риска принята степень выгодности затрат, которая характеризует уровень адекватности между предполагаемой величиной снижения риска и затратами на это снижение. Численное значение степени выгодности затрат на профилактику (Бв) определялось по следующей формуле:

где Я - уровень общего риска, балл;

Ки - коэффициент снижения уровня общего риска;

Пя - показатель стоимости профилактических мер.

Численные значения коэффициента снижения общего риска определялись с помощью метода экспертных оценок и лежат в диапазоне от нуля до единицы. Для определения величины показателя стоимости профилактических мер использовалась следующая эмпирическая зависимость:

где £ Б - общая сумма затрат, долл.

Численные значения показателя стоимости колеблются от единицы до десяти. За показатель стоимости, равный единице, принята стоимость в 100 долларов, а показатель, равный десяти, соответствует затратам в 100 тыс. долларов.

Практическое использование этих двух критериев позволило не только охарактеризовать практическую эффективность вводимых корректив, но и оценить их экономическую оправданность.

8В балл

(2)

(3)

С учетом классификации уровней риска (см. табл.4) была разработана шкала выгодности, состоящая из трех ступеней, которая позволяет дать сравнительную оценку достоинствам различных мер по снижению уровня риска (табл.6).

Таблица 6

Шкала выгодности затрат на профилактику

Степень выгодности предлагае- Численные значения выгодности профмер в зависимости от уровня риска Я, балл

мых мер ДО 24 25-105 106-336 337-575 576- 1000

Невыгодно Меры не <20 <35 <60 < 100

Выгодно предус- 20-50 35-70 60-110 100-180

Очень выгодно мотрены >50 > 70 > 110 > 180

Таким образом, предложенный выше методический подход к оценке эффективности профилактических мер по снижению риска позволил не только дать количественную характеристику их практической эффективности и экономической оправданности, но и оптимизировать процесс выделения средств на обеспечение безопасности труда.

Исследование зависимостей уровня риска от различных природных и производственных факторов осуществлялось с помощью методов парной и множественной корреляции. Отбор гипотетических факторов, влияющих на уровень риска, производился по данным наблюдений в 204 очистных забоях с использованием метода "максимального корреляционного пути".

Выбор формы связи между уровнем риска и влияющими на него факторами производился с учетом анализа физической сущности изучаемого процесса, а также путем подбора функций и оценки их адекватности по степени аппроксимации. При этом рассматривались линейная, квадратичная, гиперболическая и степенная формы связи. Реализация сложных вычислений, связанных с получением всех возможных типов уравнений, осуществлялась на ПЭВМ.

Оценка адекватности представленных результатов наблюдений с помощью уравнений регрессии выполнялась путем вычисления критерия Фишера (Б) с учетом средней ошибки аппроксимации (в). При величине £ в пределах 10,0 % модель считалась адекватной описываемому процессу, если расчетное значение Б больше его табличного значения при выбранном уровне значимости. При определении табличного значения Р-критерия в расчетах была принята доверительная вероятность, равная

0,95, что обеспечило достаточный для практических целей уровень надежности расчетных значений.

Сравнение показателей тесноты связи и их надежности с учетом логического анализа сущности изучаемого явления показало, что линейная форма связи для угла падения пласта (а, град) водообильности (\У, м3/ч), текучести рабочих кадров (Т, %), квадратичная для мощности пласта (ш, м), длины лавы (Ъ, м), численности сменного звена (Ы, чел), производительности труда (ч, т/выход), класса обрушаемости кровли (¿обр, м), сменяемости рабочих кадров (С, %) и гиперболическая - для скорости подви-гания забоя (V, м/месяц) обладают более высокими статистическими характеристиками, чем другие рассматриваемые зависимости, и при этом не противоречат логическому содержанию взаимосвязи.

Многофакторные корреляционные модели уровня риска (в баллах) в исследуемых очистных забоях с учетом различных видов добычной техники имеют следующий вид.

1. Для очистных забоев, оборудованных узкозахватными комбайнами с индивидуальной крепью:

Яуки = -898,97 + 3205,6- т- 2241,68 -т2 - 39,51 -£о5р +

+7,77 • ¿одр + 2,91 - Ы- 1,23-Ы2 - 15,24 • я + 0,88 ■ ц2. (4)

2. Для очистных забоев, оборудованных узкозахватными комбайнами с механизированной крепью:

кУк.м =П98,66- 998,22-т+ 645,12-т2 + 3,45-ос-

-9,4• 1. + 0,03• \} - 15,81 -Ы+ 0,61 -|\|2 +21,3%- (5)

3. Для очистных забоев, оборудованных стругами с индивидуальной крепью:

Г?су1 - 844,14 - 163,11 -т - 398,73-т2 -1,44 • \А/ + 101,2 • ¿обр -

-13,49 • - 10,22 I. + 0,09 ■ I2 - 12,1 • q +(6)

4. Для очистных забоев, оборудованных стругами с механизированной крепью:

5. Для очистных забоев, оборудованных скрейперо-струговыми установками:

Рсс =-715,65+ 6145,28-т-8216,37-т2 + 5,12 -а - 0,53■ -

-101,23 • £0ф + 31,04 • £гоЬ? + 1,39 • V - 0,02 • V" —131,91 - ГМ +

+12,19 М2. (8)

6. Для очисгных забоев, оборудованных широкозахватными комбайнами:

Яш,. = 127,39 - 66,23 • £оер + 26,3 • £20бр + 1,12 • Т - 3'4% +

+4,12-С-1,87-С2. (9->

Высокие значения корреляционных отношений (Д = 0,85-0,95) указывают на достаточно тссную связь уровня риска с включенными в модель факторами, а величина коэффициента надежности (р. = 13,91-41,12) подтверждает, что полученные зависимости являются достоверными. Индекс множественной детерминации (Р = 0,72-0,89) указывает на то, что комплекс используемых в моделях факторов имеет определяющее влияние на формирование уровня риска в исследуемых очистных забоях.

Исследование влияния основных факторов на уровень риска в лавах проводилось на основании уравнений парной и множественной корреляции. Анализ этой взаимосвязи показал, что уровень риска в очистных забоях прямо пропорционален углу падения пласта, а диапазон изменения Я по мощности пласта колеблется от возможного уровня (40 баллов) до высокого (390 баллов). Наибольшее значение уровня риска наблюдалось при работе лав в условиях трудпообрушаемых кровель ( К = 220-240 баллов). Увеличение скорости подвигания очистного забоя в 5 раз при-

рос м ^ 1388,28-1243,66-т + 640,33-т2 -4,8-1 + 0,ОМ2

(7)

водит к снижению уровня риска в них в 2,8-3,9 раза независимо от технологической схемы выемки угля. Оптимальный состав сменного звена с позиций безопасности в исследуемых забоях равен 6-14 человек. При этом, изменения его ни в меньшую, ни в большую сторону к существенному росту производительности труда не приводят, в то время как уровень риска значительно возрастает в 2,3-2,5 раза.

Практически на всем интервале производительности труда с ее ростом наблюдается неуклонное снижение уровня риска. Минимальные значения уровня риска (37-63 балла) наблюдаются в лавах с производительностью труда равной 10-12 т/выход.

Таким образом, исследованиями установлено, что уровень риска значительно зависит от природных, технических и организационных факторов. Разработанные корреляционные модели уровня риска позволили не только аналитически выразить его взаимосвязь с основными факторами и отразить объективную закономерность процесса формирования производственной опасности в исследуемых очистных забоях, но и послужили базой для оптимизации параметров лав по фактору безопасности.

Для обеспечения практического использования предложенного метода оценки уровня риска и эффективности профилактических мер были разработаны методические основы создания информационно-аналитической системы управления безопасностью труда на шахте, которая включает в себя упорядоченную организацию оценок, сбора и передачи информации о фактическом состоянии объектов контроля, систематизированное распределение результатов анализа, оценку эффективности управляющих решений и прогноз возможного состояния контролируемых объектов. При этом был разработан комплекс программ "РИСК", который позволил реализовать основные этапы информационно-аналитической системы управления безопасностью труда на производственных участках действующих шахт.

Структура функционирования предлагаемой информационно-аналитической системы управления безопасностью труда на шахте имеет следующий вид:

1. Производится планомерный поиск опасности в соответствии с рекомендациями по выделению объектов контроля и оценке их фактического состояния, в которых любая возможная ситуация оценивается определенным числом баллов.

2. Заполняются, корректируются и готовятся к обработке на ЭВМ карточки оценки фактического состояния объектов контроля.

3. Осуществляется передача готовых к машинной обработке карточек в отдел АСУ ТП шахты.

4. Производится расчет показателей, характеризующих уровень производственной опасности по машинным программам.

5. Осуществляется распечатка и передача результатов анализа соответствующим заинтересованным службам шахты.

6. Вырабатывается комплекс альтернативных профилактических мер по снижению уровня фактического риска на объектах шахты.

7. Производится оценка эффективности и выбор оптимальных мер.

8. Организуется внедрение выбранных профилактических мер и контроль их выполнения на производственном объекте.

9. Осуществляется прогноз уровня остаточного риска на контролируемых объектах, корректируются критерии и модальные оценки.

Анализ схемы функционирования информационно-аналитической системы управления безопасностью труда показал, что предлагаемый методический подход позволяет не только систематизировать процесс сбора и передачи первичной информации, дать комплексную оценку опасности и прогноз состояния контролируемых объектов, но и принципиально изменить общепринятую структуру управления безопасностью труда на угольных шахтах.

Проверка надежности разработанной методики оценки уровня риска и эффективности профилактических мер проведена при определении уровня производственной опасности в забоях ш. Окгябрьская-Южная, результаты которой свидетельствуют об удовлетворительной сходимости прогнозной оценки остаточного уровня риска с фактическим. Основные положения методики внедрены в АО "Ростовуголь" и использованы при разработке "Комплексного плана улучшения условий и охраны труда и санитарно-оздоровительных мероприятий" в ШУ им. A.M. Горького.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в диссертационной работе на основании выполненных экспериментальных и теоретических исследований установлены новые и уточнены существующие закономерности формирования опасных событий в очистных забоях угольных шахт, а также разработана методика количественной оценки уровня производственной опасности и эффективности профилактических мер, позволяющая повысить эффективность управляющих решений по фактору безопасности.

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

1. Проведены экспериментальные исследования условий труда и проанализированы данные по производственному травматизму в очистных забоях негазовых шахт Донбасса за период с 1984 по 1993 г. Установлено, что на долю очистных забоев в среднем приходится до 50 % травм, произошедших в подземных условиях, а уровень смертельного травматизма в исследуемых забоях с индивидуальной крепью в 4,1 выше,

чем в комплексно-механизированных лавах. При этом наиболее травмоопасными являются производственные процессы по выемке угля и креплению и управлению кровлей, а самым распространенным травмирующим фактором является обрушение угля и породы (до 68,9 %).

2. Предложено все опасные события подразделять по природе возникновения на фоновые и связанные с состоянием объекта, а численные значения риска определять с учетом относительной частоты появления травм, интенсивности проявления ОПФ и величины возможных последствий (ущерба). Такой методический подход позволяет определить направленность и объем действий по снижению уровня производственной опасности в очистных забоях.

3. Разработана методика количественной оценки уровня производственной опасности в очистных забоях шахт с использованием фактора риска, позволяющая учесть генезис опасных событий, фактическое состояние контролируемых объектов и объем возможных последствий, т.е. оценить масштаб опасности.

4. Разработана классификация уровней риска возможных последствий, которая позволяет ранжировать все производственные процессы в очистных забоях по фактору безопасности на 5 уровней. Численное значение уровня приемлемого риска в исследуемых очистных забоях составило 24 балла.

5. Разработана методика количественной оценки эффективности профилактических мер по снижению уровня риска в очистных забоях, позволяющая минимизировать затраты на обеспечение безопасности труда путем определения практической эффективности и экономической оправданности каждого мероприятия до его внедрения.

6. Установлены многофакторные зависимости уровня риска возможных последствий в очистных забоях пегазовых шахт от природных, технических и организационно-технологических факторов. Коэффициенты множественной корреляции колеблются в диапазоне от 0.85 до 0.95.

7. Разработаны рекомендации по выделению объектов постоянного контроля и оценке их фактического состояния. Практическая апробация этих рекомендаций свидетельствуег о снижении степени влияния субъективного фактора при оперативном управлении безопасностью труда в очистных забоях угольных шахт.

8. Разработаны методические основы создания информационно-аналитической системы управления безопасностью труда на шахте, обеспечивающие получение достоверных сведений о состоянии контролируемых объектов и создание банка данных о травмах и ОПФ для повышения надежности оценки, анализа и прогноза уровня производственной опасности.

9. Разработан комплекс программных средств "РИСК", позволяющий сократить трудоемкость расчетов основных показателей уровня

безопасности труда, повысить темпы движения информации и эффективность оперативного управления состоянием контролируемых объектов.

10. Проведена промышленная апробация усовершенствованной методики количественной оценки уровня риска и эффективности профилактических мер в ШУ им. A.M. Горького и на ш. Октябрьская-Южная АО "Ростовуголь", свидетельствующая о повышении эффективности управления и безопасности труда в очистных забоях на 25 %.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАБОТЫ ИЗЛОЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ:

1. Анализ производственного травматизма в очистных забоях на пологих весьма тонких пластах угля // Проблемы совершенствования безопасности горных работ на угольных шахтах: Тез. докл. республиканской конф. молодых ученых,- Донецк,- 1991,- С. 58-59.

2. Исследование производства травматизма в очистных забоях на пологих весьма тонких угольных пластах при выполнении основных производственных процессов // Охрана труда в промышленности: Тез. докл. научн.-техн. конф,- Пенза,- 1991,- С. 31-32.

3. Исследование влияния производственных факторов на коэффициент частоты травматизма в очистных забоях шахт // Безопасность жизнедеятельности в угольной промышленности: Тез. докл. российской на-учн.-практ. конф. - Кемерово,- 1994,- С. 62-63.

4. Оценка мероприятий, направленных на снижение степени риска в очистных забоях негазовых шахт // VI Всероссийская научно-методическая конференция по безопасности жизнедеятельности человека: Тез. докл.- Новочеркасск,- 1994,- С. 49.

5. Метод анализа и количественной оценки уровня безопасности производственных процессов в очистных забоях негазовых шахт Н VI Всероссийская научно-методическая конференция по безопасности жизнедеятельности человека: Тез. докл.- Новочеркасск,- 1994.- С. 50-51. Соавтор Фролов A.B.

6. Совершенствование системы управления безопасностью труда на угольных шахтах // Комплексное изучение и эксплуатация месторождений полезных ископаемых: Материалы международной конф.- Новочеркасск,- 1995,- С. 207-209. Соавтор Фролов A.B.

7. Количественная оценка уровня риска производственных процессов в очистных забоях угольных шахт и эффективности профилактических мер // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки.- 1995,- № 1-2,- С. 90-93. Соавтор Фролов A.B.

8. Совершенствование системы управления охраной труда на угольных шахтах // Ресурсосберегающие методы и средства разработки угольных месторождений: Тез. докл. научн. конф.- Новочеркасск,- 1995,- С. 52-

9. Алгоритм оперативного контроля и управления состоянием безопасности на угольных шахтах // Оценка, прогноз и повышение производственной и экологической безопасности на горнодобывающих предприятиях и территориях Донского края: Материалы XXXXIV Юбилейной конф.- Новочеркасск,- 1996,- С. 51-54. Соавтор Фролов A.B.

10. Разработка научно-методических основ оценки фактического состояния уровня безопасности в очистном забое // Оценка, прогноз и повышение производственной и экологической безопасности на горнодобывающих предприятиях и территориях Донского края: Материалы XXXXIV Юбилейной конф,- Новочеркасск,- 1996,- С. 54-57.

11. Метод количественно оценка производственной опасности и эффективности профилактических мер в очистных забоях шахт // Научно-технические проблемы строительства и охраны горных выработок. Сборник научных трудов ШИНГТУ,- Новочеркасск,- 1996,- С. 124-131. Соавтор Фролов A.B.

12. Научно-методические основы управления безопасностью труда на шахте // Научно-технические проблемы строительства и охраны горных выработок. Сборник научных трудов ШИНГТУ.- Новочеркасск.-

53.

1996,- С. 160-164.