автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.02, диссертация на тему:Разработка методики расчета скоростей движения горнорабочих при выходе из аварийных участков

На правах рукописи

Ледяйкин Евгений Сергеевич

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА СКОРОСТЕЙ ДВИЖЕНИЯ ГОРНОРАБОЧИХ ПРИ ВЫХОДЕ ИЗ АВАРИЙНЫХ УЧАСТКОВ

Специальность 05.26.02 - Безопасность в чрезвычайных ситуациях

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кемерово 2005

Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии Российский научно-исследовательский институт горноспасательного дела (ФГУП РосНИИГД)

Научный руководитель: доктор технических наук Ли Хи Ун

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Сурков Александр Васильевич

кандидат технических наук Чубаров Борис Васильевич

Ведущая организация Кузнецкое управление по технологическому

и экологическому надзору

Защита диссертации состоится хп 2005 г. в /О часов на

заседании диссертационного совета Д 222.007.01 при Федеральном государственном унитарном предприятии Научный центр по безопасности работ в угольной промышленности ВостНИИ (НЦ ВостНИИ) по адресу:

650002, г. Кемерово, ул. Институтская, 3, тел. 64-28-95, факс 34-30-95. Электронный адрес НЦ ВостНИИ: vostnii@kemnet.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НЦ ВостНИИ.

Автореферат разослан /У X/ 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук

<?£>/> 6 /7

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Добыча угля подземным способом зачастую происходит в условиях пожаро- и взрывоопасное™, внезапных выбросов метана, выделения ядовитых газов и других явлений, сопровождающихся образованием непригодной для дыхания атмосферы, что требует применения средств индивидуальной защиты органов дыхания.

Несмотря на принимаемые меры по защите органов дыхания и совершенствованию систем самоспасения, при выходе из зон поражения имеются случаи гибели горнорабочих от отравляющих газов. В настоящее время тенденция в развитии технологии добычи угля такова, что протяженность выработок, служащих запасными выходами на свежую струю, постоянно возрастает. Длина выемочных столбов на пологом падении нередко превышает 2,53 тыс. м, увеличивается глубина отработки и протяженность уклонных полей. Наличие этих факторов усложняет возможность выхода из опасной зоны и увеличивает время движения. Так, 18.12.96 при пожаре на ш. им. Кирова один горнорабочий не смог выйти в самоспасателе из аварийного участка; 29.04.96 при пожаре в дренажной шахте разреза «Березовский» не вышли в самоспасателях три человека. В ОАО «Шахтоуправление «Сибирское» 10.01.04 при взрыве, осложнившемся пожаром, четверо горнорабочих погибло от отравления оксидом углерода при выходе на свежую струю. При взрыве в ООО «Шахта «Листвяжная» 28.10.04 за время, превышающее 60 мин с момента взрыва, не смогли выйти самостоятельно в самоспасателях и были выведены горноспасателями 20 горнорабочих.

Актуальность работы обусловлена необходимостью определения факторов, влияющих на скорость передвижения, изучения зависимости скорости от физиологических особенностей горнорабочих, установления предельных значений скоростей движения и протяженности маршрутов, обеспечивающих безопасность выхода из аварийных уч

Цель работы - разработка методики определения скоростей выхода подземных трудящихся в изолирующих самоспасателях из аварийных участков с непригодной для дыхания атмосферой.

Идея работы - заключается в определении комплексного показателя, позволяющего определить фактическую скорость выхода в самоспасателях, учитывающего горнотехнические условия выхода и физические возможности людей.

Задачи исследования:

- выполнить анализ статистического материала о времени выхода горнорабочих в самоспасателях по наиболее протяженному маршруту;

- установить зависимость скорости движения людей, включенных в изолирующие самоспасатели, от горнотехнических условий выхода;

- определить зависимость скорости движения людей, включенных в изолирующие самоспасатели, от физической нагрузки, обусловленной сложностью маршрута.

- определить комплексный показатель, характеризующий влияние на скорость движения физической работоспособности и горнотехнических условий маршрута;

- в системе «человек - самоспасатель» установить влияние самоспасателя на возможность движения со скоростью, необходимой для выхода из выработок с непригодной для дыхания атмосферой.

Методы исследований

В работе использован комплексный метод исследований, включающий:

- обработку статистического материала о времени движения при контрольных выходах горнорабочих в самоспасателях по наиболее протяженным маршрутам, которые в случае аварии будут содержать непригодную для дыхания атмосферу;

- специальные контрольные испытания по выходу горнорабочих в самоспасателях по наиболее сложным маршрутам с поэтапным замером времени, протяженности, угла наклона, частоты сердечных сокращений и др.;

- определение математической зависимости влияния отдельных факторов на скорость движения в самоспасателях по горным выработкам;

- апробацию методики расчета скоростей выхода людей, включенных в самоспасатели, из аварийных участков.

Научные положения, выносимые на защиту:

- движение в самоспасателе по горным выработкам имеет закономерности, которые позволяют определять фактические значения скоростей передвижения с учетом конкретных особенностей маршрута и физических данных выходящих людей с помощью комплексного показателя;

- на затраты энергии, необходимой для преодоления противодействия движению, кроме физических возможностей организма горнорабочего, значительное влияние оказывает самоспасатель; их совместное действие характеризует изменение параметра работоспособности и определяет предельные значения скорости и частоты сердечных сокращений;

- скорости передвижения горнорабочих и протяженность маршрутов имеют предельные значения, которые зависят от физических возможностей горнорабочего и могут быть определены путем изменения параметров, характеризующих физическое состояние.

Научная новизна работы:

- установлен комплексный показатель X, учитывающий горнотехнические условия и физические возможности людей и позволяющий определять фактическую скорость выхода людей в самоспасателях в зависимости от изменения скорости движения, установленной для условий, характеризующихся X = 0;

- в системе «человек - самоспасатель» установлен коэффициент самоспасателя, отражающий его влияние на скорость движения горнорабочего; при значении к^ > 1,21-1,22 возникает опасность непроизвольного выключения из самоспасателя;

- возможность выхода из аварийного участка горнорабочего, включенного в самоспасатель, определяется уровнем его физической готовности, характеризуемой индексом А > 0,23.

Достоверность научных положений подтверждается:

- необходимым и достаточным для статистической обработки объемом информации, полученной в процессе экспериментальных и шахтных исследований;

- удовлетворительной сходимостью теоретических, экспериментальных и шахтных исследований;

- временем практического выхода горнорабочих в чрезвычайных ситуациях.

Практическое значение работы

- разработана методика определения скорости передвижения в самоспасателях в зависимости от осложняющих движение факторов для конкретных условий физической работоспособности выходящих людей;

- экспериментально подтверждена необходимость при расчете времени движения в самоспасателях учитывать предельные скорости;

- установлено, что для обеспечения безопасности при выходе из выработок с непригодной для дыхания атмосферой скорость движении для горнорабочих определенных возрастных групп не должна превышать предельных значений.

Личный вклад автора состоит:

- в обосновании методов исследования скоростей и условий выхода из аварийных участков;

- в установлении математической зависимости величины фактической скорости движения в самоспасателях от средней расчетной величины;

- в определении оптимальных параметров работы системы «человек -самоспасатель»;

- в установлении возможности применения индекса физической работоспособности для учета влияния физического состояния на изменение скорости выхода в самоспасателе;

- в определении необходимого уровня физической готовности горнорабочего при движении в самоспасателе, характеризуемого индексом А > 0,23, для выхода из аварийного участка;

- в установлении зависимости изменения индекса физической работоспособности для различных возрастных групп;

- в разработке «Методики расчета времени передвижения в самоспасателях в чрезвычайных ситуациях».

Реализация выводов и рекомендаций работы

Полученные результаты и выводы диссертационной работы использованы при разработке «Методики расчета времени передвижении в самоспасателях в чрезвычайных ситуациях» и разработке «Методических указаний по расчету времени выхода включенных в самоспасатели людей по загазованным выработкам шахты» для «Устава ВГСЧ по организации и ведению горноспасательных работ».

Апробация работы

Основные научные положения и практические выводы докладывались на научном совете РосНИИГД, рассматривались командным составом ЦШ ВГСЧ и командирами Новокузнецкого ОВГСО, Кемеровского ОВГСО, Про-копьевского ОВГСО, ОВГСО Урала, ОВГСО Печорского бассейна, ОВГСО Ростова, ОБР (Отрад быстрого реагирования, Подмосковье).

Методика применялась при расчетах времени выхода людей «из аварийных участков» при проверке плана ликвидации аварий на шахте «Первомайская» и др. шахтах.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено в 6 работах.

Объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, заключения, изложенных на 125 страницах, содержит 51 рисунок, 39 таблиц, приложение, список литературы из 40 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Раздел 1

Анализ и математическая обработка статистических данных движения в самоспасателях показали, что изменение скорости движения в самоспасателях имеет некоторую особенность. Движение в самоспасателях по горным выработкам в нормальных условиях происходит с некоторой оптимальной скоростью V«,, обусловленной способностью организма человека поддерживать оптимальные затраты энергии для преодоления факторов, осложняющих движение. В этом случае действие факторов, осложняющих движение, можно рассматривать как оптимальное (равное единице). Изменение скорости от комплекса осложняющих факторов и физических возможностей горнорабочего математически может быть выражено как

V, = Уоп е "х. (1)

Оптимальная скорость характеризуется условием X = 0. В расчетах время передвижения в самоспасателях определяется исходя из среднего значения скорости, которую можно принять как оптимальную для усредненных условий, так как средняя скорость при отсутствии изменений в условиях движения тоже характеризуется условиями: е "х = 1, X = 0.

Таким образом, изменение скорости при движении в самоспасателях сопровождается изменением показателя при е и может быть представлено как произведение

-К Я[х ) -К «х ) -К ®с ) <= 1 1 2 2 3 3 •••»

где К1 - коэффициент, характеризующий взаимодействие движущегося человека со средой, отражающий его способность (возможности) к преодолению сопротивления движению; фсО - функция, отражающая (описывающая) действие конкретного вида причин, вызвавших изменение скорости движения.

Изменение скорости в зависимости от угла наклона выработок, а также индивидуальных физических возможностей выходивших горнорабочих и других осложняющих факторов может быть выражена в силу общей функ-

циональной зависимости как Уа =Уоте Ксли(яп^ ; УА = У01ГГе "К1й;а). Фактическая скорость определится как V, ф = Уопт е "Ксл ^"КаЯА).

Математически комплексный показатель выражается как X, где X = К А^п а) + КДу)- КА ДА).

Фактическая скорость определяется как

Уф = у 0 -КслмЦ>1пф+ К»ад-Ка^А)

Анализируя множество значений скоростей, полученных при выходе в самоспасателях на шахтах Кузбасса, была выявлена зависимость скоростей движения от факторов, влияющих на передвижение по выработкам, подтверждающая данное положение. -446-

-20

20 40 60

Угол налона,град.

Б

80

100

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 Угол наклош выработки, град.

Рис.1. Точечная гистограмма фактических скоростей движения горнорабочих в самоспасагелях и их средние значения скоростей при движении по капитальным, участковым выработкам и очистным забоям (А); графики функции V, ф = Уср е "Ки"" * скоростей для участковых выработок V ср „ » о= 60 м/мин в зависимости от угла наклона и высоты выработки Н =2 - 0,6 м (Б)

На рис. 1, А показана точечная гистограмма фактических скоростей

движения горнорабочих. На их основе получены точечные гистограммы

средних значений скорости для капитальных, участковых выработок и очистных забоев, которые аппроксимируются функцией V, ф = Усре "Кслм((11П0*. На рис.1, Б приведены графики функции V, ф = У^ е "Ксл м я:"п 05 для средней скорости V сра-0= 60 м/мин и высоты выработок от 2 до 0,6 м.

На рис. 2 приведены значения скоростей движения в самоспасателях горнорабочих во время контрольных выходов по участковым и капитальным выработкам и графики функции V, ф = е "Кспм ^ для Уср а = о 84 и 60 м/мин.

100 80 60 40

20 0

V

I 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79 85 91 Угол наклона выработки, град

80

I 60

й 40

о. в 20

о 0

7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79 85 91 Угол наклона выработок, град

Рис 2 Расчетные графики и фактические скорости, показанные горнорабочими, при движении в самоспасателях во время контрольных выходов: А - по капитальным, Б -по участковым выработкам

Определение параметров функции проводилось посредством анализа всех значений скоростей по 64 шахтам и скоростей, показанных при специальных проверках скорости движения в самоспасателях на 10 шахтах Кузбасса. Все расчеты дали близкие по значению результаты.

Проверка соответствия функции У„= А е "х, отражающей зависимость скорости движения от факторов, влияющих на передвижение по выработкам, статистическим данным осу--6.5-4-3 -2 .1 о 12 з 4 5 б ществлялась путем определе-

Ветчина разряда

ния критерия согласия (крите-

—♦— График теоретического распределения

График статистического распределения рИЙ Пирсона) X ~5,6. Рис. 3. Сравнение теоретического и статистического отклонения скорости

На рис. 3 показан совмещенный график теоретического и статистического распределения. Вероятность, что расхождение между статистическим и теоретическим распределением произошло за счет случайных причин, равна р = 0,6. Данная вероятность достаточна, чтобы считать, что статистические данные не противоречат функции, принятой для определения V„. Для уточнения вида функции и определения параметров А и X использованы данные скоростей контрольных проводок, а также скорости случайных выборок. Сравнение распределения частоты величины VH с плотностью распределения функции вида f(x) = Ае"х показало, что функция f(V„) имеет вид f(V„) = Von e"ív(4-A-'lv))) величина А соответствует оптимальной скорости. Для средних условий при движении по капитальным выработкам A =Von= 84 м/мин, по участковым выработкам А= Von= 60 м/мин, по лавам А= Von= 40 м/мин.

Раздел 2

Сравнительный анализ изменения скорости и частоты сердечных сокращений показывает, что существует определенная зависимость между отклонением фактической скорости от средней V^, изменением (приращением) скорости движения и частоты сердечных сокращений ДР. Это дает возможность, используя приращение значений частоты сердечных сокращений (ЧСС) ДР и изменения скорости движения ДУ„ учитывать влияние факторов, осложняющих движение. По результатам практических замеров и теоретических расчетов установлена математическая зависимость изменения скорости от факторов, осложняющих движение, которая имеет следующий вид

V =V Q-Кср (sino5+(Kv(Vi-Vcppacyvi) -К (ДР)(Ркряг-Р|фУ(РисхР1сриг)

»1ф »cpt; д

где К Да) = К а sin а; а - угол наклона выработки;

К а = Ксл м - коэффициент, характеризующий затраты энергии, зависящий от условий движения (сложности маршрута ); Ка = In Va==0 - In Уа=90 ; V0=o; Va„9o - скорость при углах а = 0 и а = 90°.

К V f(v) = (Kv (V, - V ср pac)/V,);

Ку = а2 А тт уд/А сруя - коэффициент, характеризующий возможность поддерживать необходимую скорость в зависимости от физических данных выходящих и состояния выработки, К„ = 0,836 а2;

А тш уд; А сруд - минимальное и среднее значения «удовлетворительного» индекса физической работоспособности.

А) = КА (ДРХРцрет - Р, Ф)/(РИСХ Ркр1Д где Ркрит - значение ЧСС, требующее остановки движения. Продолжение движения приводит к значительному возрастанию ДР;

Кд = 1,2 а^г - коэффициент физической работоспособности, зависящий от физических особенностей организма; а] а2 - коэффициенты, учитывающие начальное значение ЧСС и возраст выходящего в самоспасателе.

В качестве меры физической работоспособности принят индекс физической работоспособности А как фактор, определяющий влияние индивидуальных физических данных на изменение скорости, который связан с приращением ЧСС следующей зависимостью: А = (0,275 Рисха1а2)/ДР, где ДР - приращение ЧСС. Установлена математическая зависимость изменения скорости и ЧСС от показателя физической работоспособности (рис. 4,А; 4,Б).

ч* •?> <0 <£> гч"? <Ф Й- й> &

>• О- о" О' ° о" о" О? О- ° О-

I - график ЧСС. 2 - график ДР, 3 - график V

200

150 100 50

о

"о®1* 1

о? ^ ¿> о* ^ ^ 0*ь

Показатель физической работоспособности

Рис 4. Изменения ЧСС в зависимости от показателя физической работоспособности: для средних условий (А), для значений ЧСС, рассчитанных для горнорабочих, выходивших по маршруту на ш. «Октябрьская», и фактические замеры (Б)

Соответствие теоретических расчетов фактическим показаниям проверено при контрольных выходах в самоспасателях на шахтах. На рис. 4,Б показаны расчетные графики и фактические значения ЧСС для рабочих разных возрастных групп (возраст 20; 25; 34; 40; более 50 лет).

Приращение ЧСС определено как разность начального и конечного его » значения. Конечное значение определяется исходя из показателей физиче-

ской работоспособности к Рюии — Рнсх .(А хор А;+0,331 а]а2Ав.у)А| А ^ , (4)

где Асу = 0,23 - средний показатель «удовлетворительной» физической работоспособности; Ахор - показатель работоспособности, создающий достаточный резерв для преодоления любого маршрута; А, = А ти у= 0,27 - максимальное значение для «удовлетворительной» работоспособности; для А хор = 0,28 принято минимальное значение показателя «хорошей» работоспособности. Критическое значение ЧСС определяется из условия необходимости и возможности выхода горнорабочих, имеющих средний уровень «удовлетворительного» значения показателя физической работоспособности Ас у = 0,23.

При Рисх = 81 (среднее начальное значение ЧСС у горнорабочих 75 ± 6) и возрасте 20 - 25 лет усредненное наибольшее значение ЧСС составит: Рши-пи* = 1,2-81-0,98 1+81 = 176,25. Согласно условию Р«», ¿Р^и максимальное значение ЧСС Рдоп тах= 176 ударов в минуту. Для каждого возраста Р^ будет иметь различное значение.

Для определения фактической скорости V, ф с учетом влияния условий, в которых осуществляется движение, и физических данных горнорабочего (или группы, имеющей сходные физические данные) предложен метод, позволяющий найти АУ, ф, используя параметры, которые известны до выхода в 1 самоспасателях. Теоретически и при проверке по данным практических вы-

ходов в самоспасателях было установлено, что фактическая скорость V, - величина случайная, Усррес - величина постоянная. Из формулы V, = Усррос е "х следует, что показатель степени X (затраты энергии при прохождении отрез-

ка маршрута) величина случайная. Математическую зависимость между ДУ, и ^ср рас можно выразить как

ДУ, = Усррас(1-е-х),

где (1 - е'х) - вероятность совпадения скоростей хотя бы один раз при п опытах (вероятность случайной величины V, распределена по закону Пуассона).

Так как в конкретном случае при аварии требуется выйти за одно испытание, то необходимо определить вероятность при п = 1, которая будет равна Хе "х. Для безопасности выхода необходимо и достаточно, чтобы средняя расчетная скорость не превышала фактическую скорость. Поскольку V, ф может быть как меньше, так и больше Уср рас, принято условие безопасности VI = Усрр^ (1 - Хе'х). Формула скорости примет следующий вид

V* = Усррас(1- X,.е (-хь,)"'-2 )/Ку5 (5)

где Х„ = 1п \а-о - 1п Уа=9о.

Совпадение фактических и расчетных значений проверялось практически при контрольных выходах в самоспасателях на шахтах. На рис. 5 представлена планограмма скоростей для шести горнорабочих, выходивших по маршруту, состоящему из шести участков (выработок) на ш. «Егозовская». Значения скоростей округлены до целых чисел, сходимость значений фактической и расчетных скоростей достаточна для практических целей.

1 2 3 4 5 Номер выходившего по маршруту

В Средняя фактическая скорость ■ Средняя скорость по участкам маршрута

□ Скорость, определенная по Уср рас в цепом по маршруту

Рис. 5 Планограмма средних скоростей, фактических; рассчитанных по участкам маршрута, определенных с использованием V ср рас в целом для всего маршрута

С использованием комплексного показателя и на основании статистических данных определены максимальные значения скорости движения, в самоспасателях. Исходя из общего правила определения фактической скорости, максимальная скорость определится как

-у _ К. V /( 1 X 6 ~ Ь 2 а а ; ЛР (Рдоп тях - Ркон тах)/ (Ркон тах Рло:! тах)^. ^^

XV = 1л Уср а=0- 1п Уа=90.

В табл. 1 приведены значения максимальных скоростей, рассчитанных по средней скорости, определенной по статистическим данным.

Таблица 1

Максимальная скорость, м/мин, при движении по выработкам

Возраст участников движения, лет Капитальные выработки, VCPir-о=84,9 Участковые выработки, Vcp с-о= 60,0 Лавы, очистпые забои, УСр. 0,-0=4 5

20-25 100,7 72 54

26-29 98,18 70,2 52,65

30-34 90,61 64,8 48,6

35-39 80,44 57,35 43,15

40-45 77,19 55Д 41,4

46-50 71,32 51 38,25

Раздел 3

Работа, совершенная над телом при движении, запасается в форме кинетической энергии. При изменении скорости работа и кинетическая энергия записываются в одном и том же виде:

и^'УУ^О^тСУ,, 2-Уи ^шп^^УсшДУ; \УЖ=УСД1, (7)

где XV у - работа; XV к- энергия; т - масса; V* - скорость конечная; V,, - скорость начальная; V с - средняя скорость; = тДУ - изменение импульса движения; Д1 = тДУ = РД1 (Р - сила; - импульс силы движения). При

'V 'V

изменении силы со временем Д1 = [ЛЛ; W к = V с Гйй .

<1 1

Таким образом, зная функцию зависимости между скоростью и ЧСС, можно по изменению ЧСС определить изменение скорости в процессе дви-

жения и соответствующие затраты энергии, что дает возможность по Р^ и скорости движения определить время, по истечении которого будет достигнуто Р^ и соответствующие затраты энергии.

На рис. 6 показаны графики изменения АР при подъеме по стволу ш. «Октябрьская» одного из участников движения при контрольном выходе в самоспасателе.

Графики представляют функции изменения частоты сердечных сокращений (ЧСС) во времени:

1. По среднему значению из фактических данных

Я[ДР) = 1;(Ряж-Р1Ю.)/То6). (8)

2. Прирост ЧСС во времени в зависимости от индекса физической работоспособности по формуле

<(АР) = 10275/А (РкритРискУт рсмп (9)

3. По формуле, полученной из формулы 5

(10)

Как видно на графиках, изменение значений ДР„ определенное по формулам (8НЮ), хорошо согласуется, что дает возможность использовать их

На примере подъема по вертикальным выработкам определен количественный показатель влияния самоспасателя на осложнение движения, а также механизм совместного с показателем физической работоспособности влияния на безопасность движения.

При вертикальном подъеме происходит приращение потенциальной энергии в результате совершаемой работы. За счет

для определения количественных значений.

Ь ^ Ф -Р * £ £ ь® *

врешьиш,

Рис.6. Графики изменения величины ЧСС у первого участника (ш. »Комсомолец»): 1 - по средней величине фактических данных; 2 - по расчету; 3 -при движении

этого происходит увеличение усилий, затрачиваемых при движении, что вызывает приращение ЧСС

>УР = пщЪ = к«рДР,

где Wp - работа, равная приращению потенциальной энергии; т - масса, кг; g - ускорение свободного падения, м/с2; И - высота подъема, м; к «р -коэффициент, отражающий зависимость между затратами энергии и приращением ЧСС; ДР - приращение ЧСС.

При определении индекса физической работоспособности приращению ЧСС, равному ДР, соответствует работа АУР = 660 Дж или = 67,35 кгс-м; кр ДР = 67,35; кр - коэффициент, учитывающий увеличение ДР от затрат энергии.

При движении в самоспасателе влияние физической работоспособности на скорость определяется изменением ЧСС ДР. Установлено, что при движении в самоспасателе максимальное допустимое увеличение ЧСС Ркриг=176 и исходное значение ЧСС Рндх= 81. В формуле скорости движения в самоспасателе при достижении критических условий дальнейшее влияние ^А) прекращается: 1,2 (ДР)(Р.рт - Р, Ф)/(РИИ Р^) = 0, так как Р, ф = Рисх+ ДР, а ДР = (0,275 РИИ[а,а2)/ А; а,а2 =1; АР^ - АРНСХ- 0,275РИСХ= 0; 96 А«, = 22,1; Ащщ сип= 0,231. При определении индекса физической работоспособности (в нормальных условиях) минимальное значение равно Ашп уд= 0,19, Атаст/ Атпуд= 0,23/0,19 = 1,22, откудаДРСМП/ДРбеЗСШ1 = 1,22; к^Ц, = 1,22; кр = 67,35 /ДР при ДРср= 66, кр= 1,02; к с= 1,25 кгс м/1ед. приращения ЧСС в минуту.

Изт^к^ДР и крДР = 660;пщЬ/ДР = кир;кр = 660/ДР; к»р/кр = т^/660; Ь = 67,35 к^р/кр; Ь = 67,35 ^0,82 ксмп; ксмп=1,22 67,35 к^р/Ь; обозначив к№р/кр= кс, Ьр6,зси„ = 67,35 кс; Ьсип/Ьр6сзсмп = 1,21 -1,22.

На примере движения в самоспасателях по вертикальным выработкам на шахтах «Комсомолец», «Октябрьская», «Им. 7 Ноября» рассмотрены вопросы взаимного влияния скорости движения, наличия самоспасателя и показателя физической работоспособности. В испытаниях участвовало шесть горнорабочих - по два человека на каждой шахте. Из каждой пары участии-

ков только один человек вышел по стволам успешно, а другой не смог выйти и выключился из самоспасателя.

Определение допустимого значения коэффициента самоспасателя

Допустимое значение определяется из условия возможности выхода по стволу по разности затрат энергии при движении в самоспасателе и без самоспасателя по высоте подъема.

Допустимое значение скорости Уа,9п

При подъеме по вертикальным выработкам затраты энергии (работа) равны; 0,5шУ2 = п^Ь + п^И со580/зт80° + т^ ц/зт80° + 0,01т§Ь, где 0,5тУ2 - зт80° - энергия (работа), затрачиваемая на вертикальный подъем; (Ь/8)ггщ со$80°= 0,01ш§Ь - энергия (работа), затрачиваемая при перемещений по горизонтали (по полкам); ггщИ ц - энергия, расходуемая на трение и тепловыделение; ц = 0,35 - коэффициент, связанный с затратами энергии на трение и тепловыделение. Заменив т^ на эквивалентное увеличение ЧСС ДР, получим:

0,5тУ2 = (67,35ггщ А / 0,275а,а2Рисх Ь к с)(т§ 80° + ц/ БтвО" + 0,01);

V = ((67,35 ДРХ А2g/0,275а1а2РисхИкс )(И-80° + р/втвО" + 0,01))°>5.

После преобразования и обозначения известных числовых значений буквенными «а», «с» формула примет следующий вид

У = ((а)(АЛ£с)(с+ц))0-5. (11)

После подстановки в формулу вместо ДРХ и ц их значений получим: V2 = 2g(l^S^ + 1,02ц); V2 = 1,54 V = (3,^) 05. Скорость V = 5,5 м/мин будет допустимой скоростью для принятого (среднего) значения ц .

Из соотношения V = ((с +ц)(аХА/кс))0,5 следует, что наличие кс при прочих равных условиях, есть причина увеличения ц. Повышенная нагрузка при движении по вертикальной выработке требует увеличения затрат энергии и приводит к увеличению показателя ц, что, в свою очередь, приводит к более значительному влиянию к« в соотношении А/кс. Таким образом, наличие кс приводит как бы к «снижению» показателя физической работоспособности. При высокой нагрузке затраты энергии таковы, что система «человек -

самоспасатель» при малом значении А, не в состоянии длительно функционировать ввиду «снижения» работоспособности, что адекватно увеличению ЧСС до такой величины, при которой скорость резко падает до нуля. Темп изменения зависит от физических данных выходящего и величины, характеризующей взаимодействие системы «человек - самоспасатель», то есть от А, и от того, насколько наличие самоспасателя затрудняет движение и требует увеличения энергии. Для снижения риска при движении в самоспасателе необходимо, чтобы выполнялось условие: А = max; kc = min; А, /кс >АС у = 0,23 с тем, чтобы при кс = 1,21 значение А, превышало минимальное «удовлетворительное» значение физической работоспособности Amm= 0,19. Наличие самоспасателя при значительных физических нагрузках выражается в резком возрастании затрат энергии в единицу времени, что приводит к возрастанию ЧСС и непроизвольному выключению.

На рис. 7, А, Б показаны графики изменения значений ЧСС и скорости движения в зависимости от расхода энергии и физических данных горнорабочих, выходивших по стволу ш. «Комсомолец» (первый - Павловский, 22 года, Невежин, 34 года). Первый, имевший «отличный» показатель физической работоспособности А > 0,5, вышел через 32 мин. Затраты энергии, исходя из эквивалентной скорости, соответствовали фактической скорости и физическим данным. По графику в момент выхода ДР = 35,3 ударов в мин.

Время мин. Время мин.

Рис. 7. График изменения ЧСС при подъеме по стволу в зависимости от изменения А, /кс с 0,19 до 0,13 для второго выходившего (А); графики изменения скорости движения (нижняя линия) и скорости, эквивалентной затратам энергии (верхняя линия), для первого и второго участника движения (Б)

Для второго выходившего при условии, что = 0,19, движение должно было прекратиться через 24 мин. Из формулы f(AP) = t0275/A (P^ -Рисх) /т р смп эквивалент энергии, который был израсходован к моменту прекращения движения, составлял f(AP) = t°'275/0"19 (150-66) /60 = 1,411-4S;

[/(ЛР)Л = Jl,4tiKdt = (1.4/2.45)i"5 I o24 = 1516.

о 0

Во время фактического движения этот потенциал был исчерпан в течение 14-15 мин (по графику через 14,7 мин ДРфак1 превысило критическое значение 84 удара в минуту). Так как было принято минимальное значение А„ то выключение из самоспасателя через 14,7 мин вместо 24 мин возможно только при «снижении» коэффициента физической работоспособности системы «человек - самоспасатель» Ач.с за счет увеличения кип,. При условии t = 14 Ач< = 0,13. Таким образом, по истечении 14,7 мин затраты энергии превысили потенциал работоспособности, которым в данный момент обладала система «человек - самоспасатель», ввиду того, что противодействие самоспасателя превышало допустимый уровень: к,.Мп = 0,19/0,13 = 1,46. На рис. 5,А показан характер изменения ДР, в зависимости от времени движения. Для второго выходившего изменение k^,,, с 1,2 до 1,46 повлияло на скорость нарастания ДР,, так как «снизился» показатель физической работоспособности системы «человек - самоспасатель». При достижении ДР, критической величины ДР, = ДР, tpm рост ДР, прекращается, скорость снижается до 0. На рис.7, Б показан график изменения фактической скорости и скорости, эквивалентной затратам энергии при достижении ДР, критического значения. Фактическая скорость движения через 14 мин составляла 6,3 м/мин; скорость, эквивалентная затратам энергии, 6,9 м/мин; через 14,7 мин скорость, эквивалентная затратам энергии, возросла до 13,3 м/мин, ДР, = 84,75. Дальнейшее движение становилось невозможным, так как затраты энергии в системе «человек - самоспасатель» при дальнейшем росте ДР превышали возможности организма, что послужило причиной выключения из самоспасателя. На графике нижняя линия соответствует изменению фактической скоро-

сти, верхняя - скорости, эквивалентной затратам энергии. Аналогичные расчеты выполнены для шахт «Им. С.М. Кирова», «Полысаевская». Во все^ случаи выключение из самоспасателя невышедшего горнорабочего произошло из-за превышения Р^ и повышенного значения ксЫП.

Раздел 4

Зависимость скорости от состояния физической работоспособности

выражается через ДР, Р^, Рф^ из формулы (3):

у V о -К ср (51П $ + (Ку ( VI - Уср расу VI) - Ка(ДР) (Ркрит - Р1 фУ (Рисх Ркрит), * 1 ф ' ср.рас

На рис. 8,А приведены расчетные графики и фактические значения скоростей горнорабочих при движении по выработкам ш. «Егозовская». Как видно из графика, незначительное снижение скорости начинается при А< 0,28. При А< 0,23 уменьшение скорости становится более интенсивным, при А< 0,1 скорость снижается до 0. Характер изменения скорости при значениях А >0,23 дает возможность использовать средние данные при определении скоростей. Для системы «человек - самоспасатель» должно выполняться условие А: /к« >Ас у = 0,23, А, 50,23 кс.

^ & ¿>ь ^ ^ ^ & Здоинве физической работоспособности

о? о? О)1)" (у^ ^ с??* СУ?5

Зяэичесая работоспособность

Рис. 8. Расчетные графики скорости в зависимости от индекса физической работоспособности и фактические скорости' рассчитанные для горнорабочих, выходивших на ш. «Егозовская» (А); рассчитанные для средних условий и показанные горнорабочими на ш. «Октябрьская» (Б)

Для обеспечения безопасного выхода из аварийного участка при определении расчетной скорости необходимо, чтобы расчетная скорость не превышала фактической V, ф >(Усррас -ДУср„), то есть ДУср „= 0, а X = 0, где АУср „ - среднеквадратическое отклонение.

Из формулы (3) ЧКу (^-Уер ригУУ,) + К^ЛРуР^ - Р, Р^) = 0.

Подставив из статистических данных значения Уср> ДУсрю» Рср н«, Р«ркгшах и ДР, получим уравнение, из которого определим Атщ. Например, для участковых выработок 14,5 А2 - ЗЗА + 6,8 = 0; А = 0,23.

На рис. 8, Б показан график скоростей для разных возрастов, рассчитанных для средних условий, и фактические скорости, показанные горнорабочими ш. «Октябрьская». При показателе физической работоспособности А = 0,23-0,35 наблюдается близкое совпадение значений.

Для определения возможности безопасного выхода горнорабочего из аварийного участка достаточно учитывать средние значения физической работоспособности для его возрастной группы. На основании данных физической работоспособности у 250 человек за период три года было установлено, что существует зависимость, которая позволяет определить средний показатель физической работоспособности для каждой возрастной группы, а именно:

- индекс физической работоспособности имеет максимум для всех возрастных интервалов и выраженную тенденцию изменения;

- для возрастной группы 26-30 лет индекс 0,4 и более; для 35-36 лет индекс 0,39-0,36; для 37-38 лег индекс 0,27-0,24; для 41-45 лет индекс 0,23-0,19;

- для всей совокупности значений интенсивное снижение начинается после 40 лет, а после 45 лет наступает резкое падение индекса физической работоспособности.

В предыдущих разделах установлено, что нижним пределом физической работоспособности, обеспечивающей надежный выход в самоспасателях по горизонтальным и наклонным выработкам, является индекс более 0,23. Таким образом, возможность критического влияния физической работоспособности находится в пределах 0,19-0,23.

Как было установлено, существует возрастная группа, для которой Аср имеет максимальное значение. Для других возрастных групп А можно представить как функцию

Г(А) = Асрввхе-1кад1, (12)

где Аср „и*- средний индекс физической работоспособности для возрастного интервала с максимальным значением А; к = Аф „„ /а2; ДТ = (Т - ТА в«»)/ Та шях, где ТАпих - конечное значение возрастного интервала с Аср^.

В табл. 2 представлены средние значения индекса физической работоспособности и расчетные значения по формуле (12) для группы в 250 человек для разных возрастных интервалов.

Таблица 2

Возрастной интервал, лет 21-25 26-30 31-35 36-40 41-45 46-50

Фактический средний индекс физической работоспособности 0,2% 0,318 0,305 0,28 0,27 0,256

Расчетный индекс 0,3 0,318 0,03 0,284 0,268 0Д54

На рис. 9 показаны графики изменения среднего индекса физической работоспособности по фактическим замерам и по расчету для исследуемой группы.

0,35 0,3 К 0,25 ■

0,2 • 0,15 • 0,1

0,05

25 30 35 40 45 50

—ф—Факюческий средний замер *—Расчетное значение Возрастной интервал

Рис. 9. Изменение индекса А в зависимости от возраста выходивших горнорабочих

Максимальное среднее значение индекса физической работоспособности находится в интервале 25-28 лет и составляет 0,32-0,33; наибольшее число (51%) имевших «хороший» индекс физической работоспособности (0,280,36) приходится на возраст 33-35 лет.

Среднее увеличение значения ЧСС АР, по сравнению с исходным Р^, при определении индекса физической работоспособности составляет 66 ударов в минуту.

Раздел 5

На основании изложенного метода установлена возможность определения изменения скорости в зависимости от задымленности выработок. Приведена математическая зависимость между оптической плотностью среды и расстоянием, которое позволяет ориентироваться в горных выработках. Рассчитан алгоритм снижения скорости в зависимости от степени задымленности выработки.

Заключение

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой изложены закономерности изменения скорости движения горнорабочих в самоспасателях в зависимости от углов наклона и высоты выработок, их назначения и состояния, а также физических (возрастных) особенностей горнорабочих, имеющие существенное значение в обеспечении безопасности труда в горных выработках при экстремальных условиях.

Основные научные и практические рекомендации заключаются в следующем:

1. Анализ и математическая обработка статистических данных движения в самоспасателях показывают, что средние скорости движения в самоспасателях для различных выработок имеют значительное отличие. Для средних условий Vonr = Vq,. Установлено, что для капитальных выработок Уер-84-80 м/мин, для участковых выработок - 60 м/мин, для лав - 40 м/мин.

2. Установлен комплексный показатель X, учитывающий горнотехнические условия и физическую возможность горнорабочих, позволяющий определять фактическую скорость движения в самоспасателях V, = У^, е "х в зависимости от изменения скорости, рассчитанной для условий, характеризующихся е "х =1; X = 0. Область изменения X Xгде

Кг

а | V | - среднеквадратическое отклонение скорости.

3. Показана зависимость изменения скорости от осложняющих факторов, а также индивидуальных физических возможностей выходивших горнорабочих, которая может быть выражена как V, ф = У0 е "Кспм ®®+ к " ^ "

КАДА)

Экспериментально шахтными испытаниями подтверждено, что зависимость между отклонением фактической скорости V, ф от средней Уер из-за изменения (приращения) скорости ДУ, и частоты сердечных сокращений ДР имеет видУ,ф = Усррас( 1- X,,е 1Да,а 2ДР(Ркр,п-у Ку

4. Установлена зависимость между изменением скорости движения ДУ, и приращением частоты сердечных сокращений ДР, что дает возможность использовать показатель физической работоспособности А = О^ДОРиоДОг /ДР как фактор, определяющий влияние индивидуальных физических данных на изменение скорости. Доказано, что( существует оптимальное соотношение прироста частоты сердечных сокращений и индекса А. Приращение частоты сердечных сокращений ДР, и величина частоты сердечных сокращений Р1факт в силу физических особенностей организма имеют критическое значение. Превышение Р^. приводит к резкому снижению скорости и остановке движения. Наличие критической величины частоты сердечных сокращений дает возможность определить допустимую скорость движения в самоспасателе исходя из индекса физической работоспособности и приращения частоты сердечных сокращений. Дана таблица допустимых скоростей.

5. Установлен коэффициент влияния самоспасателя кс„п ^1,22, при котором при движении в самоспасателе снижаются физические возможности организма горнорабочего, что приводит к снижению скорости, а при значи-

тельной нагрузке (подъем по вертикальным выработкам) к непроизвольному выключению из самоспасателя.

6. Возможность выхода из аварийного участка горнорабочего, включенного в самоспасатель, определяется уровнем его физической работоспособности, характеризуемом индексом А > 0,23. Установлена зависимость изменения индекса физической работоспособности для различных возрастных групп. Дана формула для вычисления средней величины индекса физической работоспособности для разных возрастных групп.

7. Разработана «Методика расчета времени передвижения работников шахт, включенных в изолирующие самоспасатели в чрезвычайных обстоятельствах».

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Ледяйкин, Е.С. Исследование скоростей выхода людей из аварийных участков/ Ли Хи Ун, В.А. Зубарева, Е.С. Ледяйкин // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности ВостНИИ. - Кемерово, 2005. -С.135-140.

2. Ледяйкин, Е.С. Методика расчета времени передвижения работников шахт, включенных в изолирующие самоспасатели в чрезвычайных обстоятельствах / Е.С. Ледяйкин, A.C. Голик, В.А. Зубарева; Центральный штаб ВГСЧ угольной промышленности; Российский научно-исследовательский институт горноспасательного дела (РосНИИГД). - Кемерово, 2003. -26 с.

3. Ледяйкин, Е.С. Скорость передвижения горнорабочих по горным выработкам как комплексный показатель степени тренированности организма / A.C. Голик, Е.С. Ледяйкин, В.А. Зубарева, Л.М. Поляк // Вопросы безопасности труда на горных предприятиях: сб. науч. трудов / ГУ КузГТУ. - Кемерово, 2003. - С.60-64.

4. Ледяйкин, Е.С. Условия эффективности работ по обеспечению безопасности/ Е.С. Ледяйкин, В.А. Зубарева // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности ВостНИИ. - Кемерово, 2005. -С. 129-135.

5. Ледяйкин, Е. С. К вопросу прогнозирования опасных ситуаций, возникающих при ведении горноспасательных работ/ Е.СЛедяйкин, В.А. Зубарева И Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности ВосгНИИ. - Кемерово, 2005. -С. 126-129.

6. Ледяйкин, Е.С. Расчет скорости выхода в самоспасателях из аварийного участка / Е.С. Ледяйкин //Безопасность жизнедеятельности предприятий в угольных регионах: сб. трудов VI Международной научно-практической конференции. - Кемерово, 2005.

Подписано в печать 08 11.05 Тираж 100 экз. Формат 60x90 1/16. Печать офсетная. Печ. л. 1,0. Заказ № 71 2005 г. Кемерово. Ротапринт НЦ ВосгНИИ, ул Институтская, 3

»22227

РНБ Русский фонд

2006-4 17305

Введение.

Раздел 1. Анализ статистического материала о времени выхода горнорабочих в самоспасателях.

Состояние вопроса.

1.1. Определение скорости передвижения в изолирующих самоспасателях на основе статистических данных.

1.2. Обработка статистических данных и определение зависимости скорости движения в изолирующих самоспасателях от параметров, характеризующих маршрут движения. 15 Раздел 2. Определение комплексного показателя, учитывающего изменение скорости в зависимости от осложняющих факторов

1.1 Зависимость скорости движения от осложняющих факторов.

2.2 Данные практических исследований по определению вида функций и коэффициентов при показателях.

2.3. Теоретические обоснования определения функциональных зависимостей скорости и частоты сердечных сокращений от фактических условий движения, определение вида функций и коэффициентов.

2.4. Определение значения приращения скорости для вычисления индивидуальной скорости.

215 Определение зависимости частоты сердечных сокращений от условий движения и показателя физической выносливости, как фактора обуславливающего безопасные значения скоростей движения в самоспасателях. 56 2.6.3ависимость скорости от условий движения (состояния выработок маршрута).

Раздел 3. Определение влияния самоспасателя на скорость передвижения по горным выработкам

3.1 Особенности движения по вертикальным выработкам.

3.2 Определение допустимого значения коэффициента самоспасателя.

3.3 Определение допустимой высоты подъема по вертикальным выработкам.

3.4 Определение допустимых значений ЧСС при подъеме по вертикальным выработкам. 98 Раздел 4. Определение необходимого уровня физической работоспособности горнорабочих для безопасного выхода из аварийных участков

4.1 Зависимость скорости от физической работоспособности.

4.2. Изменение частоты сердечных сокращений (пульса) и физической работоспособности в зависимости от возраста по статистическим данным.

4.3. Определение зависимости частоты сердечных сокращений (пульса) и физической работоспособности в зависимости от возраста.

Раздел 5. Применения изложенного метода расчета скорости при наличии других осложняющих факторов

5.1. Снижение скорости в зависимости от степени задымленности

5.2. Снижение скорости движения от угла наклона и направления движения.

5.3.Снижение скорости движения в зависимости от высоты выработки. 119 5.4.Определение времени образования степени задымленности и изменение скорости в зависимости от степени задымленности.

Актуальность работы. Добыча угля подземным способом осуществляется в условиях природных опасностей недр: пожаро - и взрывоопасно-сти, опасности внезапного выброса метана, выделения ядовитых газов и других явлений, сопровождающихся образованием непригодной для дыхания атмосферы, что требует применения средств индивидуальной защиты органов дыхания.

Несмотря на принимаемые меры по защите органов дыхания и совершенствованию систем самоспасения, при выходе горнорабочих из зон поражения имеют место случаи их гибели от отравляющих газов. В настоящее время тенденция в развитии технологии добычи угля такова, что протяженность выработок, служащих запасными выходами на свежую струю, постоянно возрастает. Длина выемочных столбов на пологом падении нередко превышает 2,5-3 тыс. м, увеличивается глубина отработки, и протяженность уклонных полей. Наличие этих факторов усложняет возможность выхода из опасной зоны и увеличивает время движения. Так, 18. 12. 96г. при пожаре на Ш. им Кирова один горнорабочий не смог выйти в самоспасателе с аварийного участка, 29. 04. 96г. при пожаре в дренажной шахте разреза «Березовский» не вышли в самоспасателях три человека. На ОАО «Шахтоуправление Сибирское» 10. 01. 04г при взрыве осложнившимся пожаром, 4 горнорабочих погибло от отравления оксидом углерода при выходе на свежую струю. При взрыве на ООО Ш. «Листвяжная» 28. 10. 04 за время, превышающее 60 минут с момента взрыва, не смогли выйти самостоятельно в самоспасателях, и были выведены горноспасателями 20 человек.

Актуальность работы обусловлена необходимостью определения факторов, влияющих на скорость передвижения, изучения зависимости скорости от физиологических особенностей горнорабочих, установления предельных значений скоростей движения и протяженности маршрутов, обеспечивающих безопасность выхода из аварийных участков.

Цель работы - разработка методики определения скоростей выхода подземных трудящихся в изолирующих самоспасателях из аварийных участков с непригодной для дыхания атмосферой.

Идея работы - заключается в определении комплексного показателя, включающего горнотехнические условия выхода и физические возможности людей.

Задачи исследования:

- выполнить анализ статистического материала о времени выхода горнорабочих в самоспасателях по наиболее протяженным маршрутам,

- установить зависимость скорости движения людей, включенных в изолирующие самоспасатели, от горнотехнических условий выхода.

- определить зависимость скорости движения горнорабочих, включенных в изолирующие самоспасатели от физической нагрузки, обусловленной сложностью маршрута.

- определить комплексный показатель, характеризующий влияние на скорость движения физической работоспособности и горно-технических условий маршрута.

- в системе «человек - самоспасатель» установить влияние самоспасателя, на возможность движения со скоростью, необходимой для выхода из выработок с непригодной для дыхания атмосферой.

Методы исследований

В работе использован комплексный метод исследований включающий:

- обработку статистического материала о времени движения при контрольных выходах горнорабочих в самоспасателях по наиболее протяженным маршрутам, которые в случае аварии будут содержать не пригодную для дыхания атмосферу;

- специальные контрольные испытания по выходу горнорабочих в самоспасателях по наиболее сложным маршрутам с поэтапным замером времени, протяженности, угла наклона, частоты сердечных сокращений, и др.;

- методы математической статистики для определения влияния отдельных факторов на скорость движения в самоспасателях по горным выработкам;

- апробация методики расчета скоростей выхода людей, включенных в самоспасатели, из аварийных участков.

Научные положения, выносимые на защиту:

Движение в самоспасателе по горным выработкам имеет закономерности, которые позволяют определять фактические значения скоростей передвижения с учетом конкретных особенностей маршрута и физических данных выходящих людей, с помощью комплексного показателя;

- на затраты энергии, необходимой для преодоления противодействия движению, кроме физических возможностей организма горнорабочего значительное влияние оказывает самоспасатель, их совместное действие характеризует изменение параметра работоспособности и определяет предельные значения скорости и частоты сердечных сокращений;

- скорости передвижения горнорабочих и протяженность маршрутов имеют предельные значения, которые зависят от физических возможностей горнорабочего и могут быть определены путем изменения параметров характеризующих физическое состояние.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1 Установлен комплексный показатель X, учитывающий горнотехнические условия и физические возможности людей и позволяющий определять фактическую скорость выхода людей в самоспасателях в зависимости от изменения скорости движения, установленной для условий, характеризующихся X = 0.

2 В системе «человек - самоспасатель» установлен коэффициент самоспасателя, отражающий его влияние на скорость движения горнорабочего; при значении ксмп > 1,21-1,22 возникает опасность непроизвольного выключения из самоспасателя.

3 Возможность выхода из аварийного участка горнорабочего, включенного в самоспасатель, определяется уровнем его физической готовности, характеризуемой индексом А > 0,23.

Достоверность научных положений подтверждается:

- необходимым и достаточным для статистической обработки объемом информации, полученной в процессе экспериментальных и шахтных исследований;

- удовлетворительной сходимостью теоретических, экспериментальных и шахтных исследований;

- временем практического выхода горнорабочих при чрезвычайных ситуациях.

Практическое значение работы

- разработана методика определения скорости передвижения в самоспасателях в зависимости от осложняющих движения факторов для конкретных условий физической работоспособности выходящих людей.

- экспериментально подтверждена необходимость при расчете времени движения в самоспасателях учитывать предельные скорости.

- установлено, что для обеспечения безопасности при выходе из выработок с непригодной для дыхания атмосферой, скорость движении для людей определенных возрастных групп не должна превышать установленных предельных значений.

Личный вклад автора состоит:

- в обосновании методов исследования скоростей и условий выхода из аварийных участков;

- в установлении математической зависимости величины фактической скорости движения в самоспасателях от средней расчетной величины;

- в определении оптимальных параметров работы системы «человек - самоспасатель»;

- в установлении возможности применения индекса физической работоспособности для учета влияния физического состояния на изменения скорости выхода в самоспасателе;

- в определении необходимого уровня физической готовности человека, при движении в самоспасателе, характеризуемого индексом А > 0,23, для выхода из аварийного участка;

- в установлении зависимость изменения индекса физической работоспособности для различных возрастных групп

-в разработке «Методики расчета времени передвижения в самоспасателях в чрезвычайных ситуациях».

Реализация выводов и рекомендаций работы

Полученные результаты и выводы диссертационной работы использованы при разработке «Методики расчета времени передвижении в самоспасателях в чрезвычайных ситуациях», и разработке «Методических указаний по расчету времени входа включенных в самоспасатели людей по загазованным выработкам шахты» для «Устава ВГСЧ по организации и ведению горноспасательных работ».

Апробация работы

Основные научные положения и практические выводы докладывались на научном совете РосНИИГД, рассматривались командным составом ЦШ ВГСЧ и командирами Новокузнецкого ОВГСО, Кемеровского ОВГ-СО, Прокопьевского ОВГСО, ОВГСО Урала, ОВГСО Печорского бассейна, ОВГСО Ростова, ОБР (Отряд быстрого реагирования, Подмосковье).

Методика применялась при расчетах времени выхода людей из аварийных участков при проверке Плана ликвидации аварий на шахте Первомайская и др. шахтах.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено в 6 работах.

1. Шевченко Ю.А. Тест для оценки степени задымленности рудничной атмосферы /Ю.А.Шевченко, А.Ф.Исакин, Г.В.Дендюк, В.М.Далькевич. Донецк. Горноспасательное дело, 1979, вып. 7 (ВНИИГД).

2. Дендюк Г.В. Определение пределов видимости в задымленной шахтной атмосфере /Г.В.Дендюк, В.Н.Далькевич, Г.А.Зикун, П.П.Петров. Донецк. Горноспасательное дело, 1973, вып. 7 (ВНИИГД).

3. Рыбаченко В.И. Ослабление видимых и инфракрасных лучей задымленной атмосферой /В.И.Рыбаченко, Г.В.Дендюк, В.Н.Далькенвич. Горноспасательное дело, вы. 7. (ВНИИГД).

4. А.И.Ивченко. Определение критического времени пребывания человека в среде с высокой температурой и влажностью. /А.И.Ивченко, Г.В.Гринь, А.Н.Кушнеров, В.А.Максимовских. Донецк, Горноспасательное дело, вып. 7 (ВНИИГД).

5. Дейнега В.Г. Применение математических методов для оценки факторов поражения рудничным газом. /В.Г.Дейнега. Донецк. Горноспасательное дело. 1971, вып. 4.

6. Татарин П.Т. Определение допустимого времени на передвижении и работу в респираторе в условиях высокой температуры воздуха в горных выработках./П.Т.Татарин, Р.И.Калекин. Донецк. Горноспасательное дело, 1971, вып. 4.

7. Клещунов П.П. Приближенная оценка надежности самоспасателя. /П.П.Клещунов, Ю.А.Шевченко, В.В.Суркова, Г.Е.Воробьева. Донецк, Горноспасательное дело, 1976, вып. 13 (ВНИИГД).

8. Белопол А.Н. Протяженность маршрутов и безопасность выхода людей из аварийных выработок в условиях Кузбасса. /А.Н.Белопол,A.А.Игишева. Кемерово, Сборник статей по горноспасательному делу, вып. 7 (ВНИИГД).

9. Технические требования к пунктам переключения в резервные самоспасатели. «УгольОфонд», 2000.

10. Техническое описание и инструкция по эксплуатации «Самоспасатель шахтный изолирующий ШСС-1». Донецк, 1996.

11. Методика определения допустимого времени работы горноспасателей в зоне высокой температуры./Донецк, 1988.

12. Горбатов В.А. Методические указания по расчету времени выхода в самоспасатели людей по загазированным выработкам шахты. /В.А.Горбатов,B.И.Лагутин. Москва, 1997.

13. Средства индивидуальной защиты органов дыхания. Аппараты изолирующие автономные с химимчески связанным кислородом (самоспасатели) ГОСТ Р 12.4226-2001. Госстандарт России, Москва, 2001.

14. Самоспасатели для подземных работ ШСС-Т (Техническое описание и инструкция по эксплуатации) Тамбов, 2000.

15. Храмцов В.И. О нецелесообразности подачи воздуха в пункты переключения в резервные самоспасатели. /В.И.Храмцов, А.П.Федорович, В.А.Скрицкий. Вопросы безопасности труда на горных предприятиях. Кемерово, 2003.

16. Устав военизированной горноспасательной части (ВГСЧ) по организации и ведению горноспасательных работ на предприятиях угольной и сланцевой промышленности. Москва, 1997.

17. Правила безопасности в угольных шахтах. Москва, 2003.

18. Устав ВГСЧ по организации и ведению горноспасательных работ. Москва, Недра, 1970.

19. Нормы времени на выполнение основных видов горноспасательных работ (Временный сборник) /Всесоюзный научно-исследовательский институт горноспасательного дела (ВНИИГД), Донецк, 1986.

20. Аппараты, приборы и оборудование горноспасательной службы. Каталог/ЦНИЭИуголь, Москва, 1981.

21. Голик A.C. О несоответствии расчета скоростей движения людей в шахте при аварии физиологическим возможностям. /А.С.Голик, В.А.Скрицкий, В.А.Зубарева, Ж.В.Ильинская. Белые ночи Санкт-Петербург, 2001.

22. Голик A.C. Методика расчета времени передвижения в чрезвычайных ситуациях работников шахт, включенные в изолирующие респираторы. / А.С.Голик, В.А.Зубарева. Отчет РосНИИГД, Кемерово, 1998.

23. Голик A.C. Исследование скорости передвижения в чрезвычайных ситуациях работников шахт включенных в изолирующие самоспасатели. /А.С.Голик, В.А.Зубарева. Отчет РосНИИГД. Кемерово, 1998.

24. Син А.Ф. О скорости передвижения по горным выработкам в чрезвычайных ситуациях. /А.Ф.Син, А.С.Голик, В.А.Зубарева. Сб.науч.трудов РосНИИГД, вып. 16, Кемерово, 2003.

25. Шевченко Ю.А. Определение времени выхода людей в фильтрующих самоспасателях при возникновении экзогенного пожара. /Ю.А.Шевченко, С.П.Греков, М.В.Жадан. Горноспасательное дело, ВНИ-ИГД, 1973.

26. Ветцель Е.С. Теория вероятностей. Москва, Наука, 1969.

27. Смирнов В.Н. Краткий курс математической статистики для технических приложений. Москва, Физматиздат, 1959.

28. Кордешский Б.А. Математик изучает случайности. Москва, 1975.

29. Корн Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров. /Г.Корн, Т.Корн. Наука, Москва, 1977.

30. Кухлин Г. Справочник по физике. Мир, Москва, 1982.

31. Яворский Б.М. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов. Б.МЛворский, К.А.Детлаф. Наука, Москва, 1977.

32. Гихман И.И. Введение в теорию случайных процессов. /И.И.Гихман, A.B.Скороход, Наука, Москва, 1977.

33. Ветцель Е.С. Теория вероятности (Задачи и упражнения). /Е.С.Ветцель, Л.А.Овчаров. Москва, 1973.

34. Гущин Л.П. Руководителю ликвидации аварий на шахте. /Л.П.Гущин, В.И.Храмцов, А.П.Федорович, А.С.Голик, В.М.Рычковский. Кемерово, 2004.

35. Руководство по профессиональному отбору горноспасателей

36. Руководство по медицинскому обслуживанию ликвидации аварий и их последствий на угольных шахтах. Донецк, 1991.

37. Руководство по коррекции, восстановлению функционального состояния и повышению работоспособности горноспасателей. /Утв. Минугле-промом СССР 18.09.91, Донецк, ВНИИГД, 1991.

38. Леванец Н.Б. Горноспасательное дело. Новосибирск, ОНТИ, 1933.

39. Н.С.Диденко. Ренеративные респираторы для горноспасательных работ. Москва, Недра, 1970.Математическая модель внешнего дыхания человека, ст. 19.