Влияние природного, технологического и человеческого факторов



Предыдущая | Следующая

 

Влияние природного, технологического и человеческого факторов на безопасность высокопроизводительных очистных забоев ФЕДЧЕНКО Юрий Анатольевич Ректор ГОУ «Кемеровский региональный институт повышения квалификации» Канд. техн. наук При анализе обстоятельств возникновения произошедших крупных аварий в Кузбассе (шахты: «Зыряновская», «Распадская», «Первомайская», «Тайжина», «Листвяжная», «Есаульская» и др.), а также в Воркутинском месторождении и Карагандинском бассейне, на первый взгляд, кажется, что они существенно отличаются друг от друга. Но только на первый взгляд.
Фактически они имеют под собой одну общую основу, заключающуюся в том, что аварии произошли при совокупном влиянии в пространстве и времени следующих основных факторов: природного, технологического и человеческого. Так как перечисленные факторы многогранны, остановимся лишь на тех особенностях, которые, по нашему мнению, оказывают наибольшее влияние на промышленную безопасность.
Природный фактор — это интегральный показатель, включающий в себя: мощность, угол падения, глубину залегания угольных пластов от поверхности, физикомеханические свойства угля и вмещающих пород, их газоносность, проницаемость, нарушенность, устойчивость при обнажении, склонность к самовозгоранию, предрасположенность к горным ударам и внезапным выбросам угля и газа и т. д.
Под технологическим фактором понимаются пространственно-планировочные решения при вскрытии и подготовке угольных месторождений, параметры геотехнологий и организаций при отработке угольных пластов.
Наиболее сложным является человеческий фактор, который, подобно законам диалектики, присутствует во всех процессах угледобычи, начиная от разведки до отправки извлеченного угля потребителю.
Различным сочетанием перечисленных выше аспектов при ведении горных работ обусловлено возникновение опасных ситуаций, при которых происходит единичное или групповое травмирование горняков, находившихся в сфере досягаемости поражающих факторов тех или иных опасных ситуаций. К наиболее опасным явлениям следует отнести: взрывы метана и угольной пыли, внезапные выбросы угля и газа, горные удары, потерю устойчивости угольного и породного массивов, эндогенные и экзогенные пожары, прорывы воды, прорывы глины и др. Например, в 2004 г. в процентном отношении аварийность выглядела следующим образом: эндогенные пожары — 22 %, экзогенные пожары — 6,1 %, взрывы метана и пыли — 18,4 %, выбросы и горные удары — 4,1 %, обрушение горной массы — 10,2 %, на поверхности — 18,4 %, прочие подземные — 20,4 %. Высоким остается и смертельный травматизм при подземной добыче угля. Так он составил [1] в 2000 г. — 129; 2001 г. — 100; 2002 г. — 70;
2003 г. — 87; 2004 г. — 112 и 2005 г. — 62
случая. Следует отметить, что перечисленные выше причины аварий и несчастных случаев с определенным варьированием процентных отношений на протяжении многих лет практически не меняются, и нет серьезных оснований полагать, что они не будут проявляться в будущем.
С другой стороны, независимо от причин все аварии и несчастные случаи объединяет одно общее — это совокупность последовательных неправильных действий и решений, принимаемых на всех уровнях в системе управления шахтой при планировании, организации, координации, контроле и мотивации при проведении комплекса горно-геологических и горно-технических работ.
Сегодня, когда рыночные отношения стали основой в работе отрасли, развивается финансовый менеджмент, маркетинг и другие функциональные составляющие в структуре управления, производственный менеджмент остался на прежнем уровне.
В лучшем случае функции управления в нем сводятся к организации работ. Такое состояние диктует и соответствующие требования к подготовке специалистов для работы в сфере горного производства.
Функции производственного персонала на всех уровнях управления сводятся к достижению планов добычи, в определенном смысле «любой ценой». Отсюда грубые ошибки в оценке состояния опасного объекта, высокие риски принимаемых решений и трагические результаты.
С другой стороны, оценка шахты как опасного производственного монообъекта существенно влияет на развитие организационной структуры управления шахтой, застой в этом вопросе приводит в первую очередь к неопределенности функциональных обязанностей на всех уровнях управления.
Очевидно, по определению [2], что шахту необходимо рассматривать как совокупность опасных производственных объектов, объединенных в пространстве в единую технологическую инфраструктуру, т. е. шахта представляет собой сложный производственный объект. Такой подход к оценке шахты требует применения других методов управления, оценки рисков принимаемых решений, особенно в проявлении синергии всего комплекса горно-геологических и горно-технических факторов, что на сегодня является недостаточно проработанной темой, в том числе при работе высокопроизводительных лав. Таким образом, краеугольным камнем существующей системы управления является профессиональная компетентность работников шахты на всех уровнях, знание особенностей проявления природных факторов и последствий проявлений технологических факторов от принимаемых управленческим персоналом решений.
Оценка кадрового потенциала 31 шахты Кузбасса показывает, что 48 % начальников участков (табл. 1) составляют лица, имеющие среднеспециальное образование. За 2000 – 2004 гг. 63 % молодых специалистов, являющихся основным потенциалом формирования низшего звена управления — горных мастеров, выбыло с шахт. Стаж работы в должности лиц высшего звена управления (табл. 2) до 1 года составляет 48,7 % и до 5 лет — 31,8 %. Из приведенных данных видно, что такие показатели профессиональной компетентности, как базовое образование, опыт работы и др.,
составляют одну из серьезных проблем для отрасли. Естественно, что такая ситуация сложилась не вчера и является объективным результатом перестроечного периода и соответственно не может быть решена завтра из-за сложностей в системе профессионального образования, социально-экономических аспектов, имиджа угольной отрасли как особо опасного производства, и т. д.
Выход из этого положения видится в использовании тех ресурсов, которые сегодня имеются в отрасли. Это, во-первых, система дополнительного профессионального образования как на федеральном уровне (ИПК), так и в компаниях; во-вторых, разработка квалификационных требований и соответствующих программ обучения работников шахт для всех уровней управления; в-третьих, разработка соответствующих методик оценки влияния природных факторов и проявления технологических факторов при прогнозировании и оценке рисков их проявления с целью принятия решений, препятствующих возникновению аварийных ситуаций, и соответственно повышение уровня промышленной безопасности.
Например, сегодня горная наука накопила достаточно данных и разработала методы оценки устойчивости состояния горной среды при ведении очистных работ [3].
Соответствующие знания получают учащиеся при профессиональной подготовке в высших и средних специальных учебных заведениях.
Однако статистические показатели (табл. 3) говорят о том, что в результате потери устойчивости кровли вследствие ее разрушения происходит обрушение горной массы, приводящее к травмированию горнорабочих различной степени тяжести, вплоть до летального исхода.
Как видно из табл. 3, при площадях обнажения 10 – 50 м2 имеет место самый высокий травматизм (более 70 %). Наиболее опасное положение (более 60 %) наблюдается при обнажении кровли до 15-25 м2. Если говорить об отслоившихся глыбах пород, то наибольшую опасность представляют куски весом от 100 кг до 3 т (80 %). Подобного рода исследованиями также установлено, что при ведении горных работ в зонах первичного и последующего шагов обрушения кровли существует наиболее высокий (70 %) травматизм.
Возникновение аварийных и опасных ситуаций прямо или косвенно связано с геомеханическим состоянием горного массива в окрестности выработок. В результате выемки угля нарушается естественное состояние горного массива и в нем происходит ряд геомеханических и газодинамических процессов. Это перераспределение напряжений, разрушение угля и вмещающих пород в окрестности забоя, формирование первого и последующих шагов обрушения кровли, десорбция метана, окисление и др.
Геомеханическое состояние лавы характеризуется следующими параметрами: расстоянием от забоя до максимума напряжений Хоср; размером зоны опорного давления Q, м; коэффициентом концентрации напряжений Кк; величиной напряжений на линии забоя??з, кгс/см2; статическими напряжениями вне влияния выработок??о, кгс/см2; шагами обрушения пород непосредственной ria? ;r1i и основной ria? ;r1 кровли, зонами h 1 (интенсивного), h 2 (блочного), h3 (крупноблочного) разрушения пород и общей протяженностью hобщ.
области влияния лавы.
Естественно, что кроме природных факторов, на указанные параметры оказывают существенное влияние и технологические, такие как среднесуточная скорость подвигания забоя V, м/сут; длина лавы по падению пласта l, м; ширина вынимаемой полосы угля E, м.
При взаимодействии природных и технологических факторов в окрестности лавы образуется такое состояние массива, при котором происходит реализация предпосылок в форме потери устойчивости угля и вмещающих пород, динамических и газодинамических явлений, повышенного метановыделения и возникновение других опасных ситуаций. Поэтому знания и умение персонала оценивать совокупность указанных факторов и составление проекта состояния чистого забоя являются определяющими в предотвращении аварийных ситуаций или снижении уровня тяжести их проявления.
С целью количественной оценки влияния отдельных природных и технологических факторов воспользуемся методом, разработанным в ВостНИИ. Исходные данные для расчетов приведены в табл. 4.
Значения, выделенные жирным шрифтом, являются постоянными при установлении степени влияния отдельных природных и технологических факторов.
В табл. 5 и 6 приведены результаты расчетов.
Анализ данных табл. 5 и 6 позволяет сделать ряд выводов относительно влияния на геомеханическое состояние горного массива отдельных природных и технологических факторов. Глубина ведения горных работ оказывает влияние на параметры зоны опорного давления.
Исходные данные для определения геомеханических параметров в окрестности лав Таблица 4 С возрастанием глубины увеличивается расстояние от забоя до области максимальных напряжений и коэффициент их концентрации. Существенное влияние данный параметр оказывает на первичный шаг обрушения пород основной кровли.
Так, если на глубине 300 м для рассматриваемых условий он составил 49,3 м, то на глубине 600 м он уменьшается до 34,9 м, т. е. на 32 %. Прочностные характеристики угольного массива, выраженные через средневзвешенный коэффициент крепости пласта, оказывают существенное влияние в основном на протяженность зоны интенсивного и блочного разрушения пород кровли. Вынимаемая мощность угольного пласта в значительной мере оказывает влияние на все параметры геомеханического состояния горного массива, кроме первичного и последующего шагов обрушения пород кровли, которые в значительной мере зависят от крепости пород.
Что касается технологических параметров (длина лавы, ширина захвата, среднесуточная скорость подвигания очистного забоя), то от их величин существенно зависят практически все характеристики геомеханического состояния горного массива, особенно от