Оценка риска эксплуатации системы позиционирования работников шахты

9 Июля 2021

Геннадий Грозовский, Заместитель генерального директора ОАО «НТЦ «Промышленная безопасность» по научной работе, д.т.н., профессор.

Геннадий Задавин, Советник генерального директора ОАО «НТЦ «Промышленная безопасность», к.т.н

Аннотация: В статье рассмотрены основные виды опасностей, которые могут возникнуть при эксплуатации опасного производственного объекта с системой позиционирования работников шахты. Обеспечение средствами (системами) современного контроля (система позиционирования, система поиска под завалами) и связи (системы подземной радиосвязи и видеонаблюдения), которые позволят повысить информированность и скорость взаимодействия персонала шахты, а также безопасность ведения горных работ. Особенно важны вышеперечисленные системы при ликвидации аварийных ситуаций на шахте для контроля эвакуации работников на поверхность.

Ключевые слова: система позиционирования, главная вентиляторная установка (ГВУ), отказ главной вентиляторной установки, взрыв (пожар), ядовитые газы, сероводород, окись углерода.

Abstract: The article considers the main types of hazards that may arise during the operation of a hazardous production facility with a positioning system for mine workers. Providing means (systems) of modern control (positioning system, search system under the rubble) and communication (underground radio communication and video monitoring systems), which will increase the awareness and speed of interaction of mine personnel, as well as the safety of mining operations. The above-mentioned systems are especially important when eliminating emergency situations at the mine to control the evacuation of workers to the surface.    

Keywords: positioning system, main fan unit (MFU), failure of the main fan unit, explosion (fire), toxic gases, hydrogen sulfide, carbon monoxide.

Развитие всех направлений решения задач анализа и оценки риска, постоянно обогащающийся опыт практического применения получаемых результатов, тем не менее, многократно подтверждают, что успех в обозначенной сфере возможен только при скрупулезном учете всех особенностей и специфики обеспечения безопасности, как самостоятельной научной сферы.

Одной из основных задач обеспечения безопасности работников горных предприятий, является обеспечение постоянного контроля их местонахождения во всех горных выработках шахты, в том числе при отсутствии электроэнергии. Правилами безопасности предусмотрено, чтобы шахты были оборудованы системой позиционирования работников.

Вероятность возникновения пожара или взрыва горючих газов определяется наличием взрывопожароопасной среды и источника зажигания.

Создание взрывопожароопасной среды в рабочей зоне возможно в случае отсутствия (остановка ГВУ) или недостаточной вентиляции при постепенной эмиссии горючих газов.

Это может привести к аварийной ситуации в случае отсутствия контроля состояния газовой среды (на наличие горючих газов). Причиной может быть также неисправность приборов контроля газовой среды, содержащих горючие газы, или «человеческий фактор» (ошибка оператора).

Модель аварийной ситуации, при которой возможно образование непригодной рудничной атмосферы и взрывопожароопасной ситуации на шахте представлена на (Рис.1).

ntc1.png

Рисунок 1. Дерево отказов возникновения аварийных ситуаций

Аварийная ситуация на шахте в общем виде определяется следующим выражением, в соответствии с деревом отказов рисунка:

PА = Pэп+ Рв.р+Pвзр , (1/год)                                

где:

Pэп – вероятность возникновения экзогенного пожара ≈ 0,21 (1/год) 

Рв.р – вероятность отказа системы вентиляции с учетом наличия резерва ≈ 0,38 (1/год) 

Pврз – вероятность взрыва ≈ 0,0086 (1/год). 

Вероятность возникновения аварийной ситуации в шахте определится в соответствии приведенного выражения и (дерево отказов Рис.1).

как:

Ра=0,6 1/год

Анализ риска причинения вреда здоровью – травмирования работника в аварийной ситуации приведена на модели дерево отказов на рисунке 2

ntc2.png

Рисунок 2. Дерево отказов для оценки причинения вреда работникам

Вероятность причинения вреда работнику в аварийной ситуации определится  по модели дерева отказов на рисунке 2 из выражения:

Рвред= РахРсам.хРн.э х(Рч +Рсубр)хРоп, 1/год

где:

Ра – вероятность возникновения аварийной ситуации в руднике 0,6;

Рсам. – вероятность отказа самоспасателя 0,02;

Рн. э.– вероятность не эвакуации работника 0,1;

Рч – вероятность ошибки работника в передаче или приеме информации об аварии 0,01;

Роп.– вероятность оповещения работников об аварии системой СУБР–1П 0,85;

Рсубр – вероятность отказа системы СУБР–1П 3,3х10-5, определена по параметру наработка на отказ аналогично СП;

И тогда, подставив численные значения, получим:

Вероятность причинения вреда здоровью работником:

Рвред=0,6х0,02х0,1х0,15х0,01= 1,8х10-6 1/год

Индивидуальный риск причинения вреда работнику при аварии определится произведением Рвред на вероятность присутствия работника в месте аварии Рврх

Rинд = Рвред x 0,17 = 1,8х10-6 х 0,17 = 3,1 х10-7 1/год          

Рврх– вероятность присутствия работника в месте аварии (0,17)

Риск применения системы позиционирования определяется наложением событий получения травмы работником и неработоспособным состоянием системы позиционирования.

Рпозиц. – вероятность отказа системы позиционирования 1,2х10-3, это величина была получена из следующим образом:

– время безотказной работы (Т=5000час), время восстановления при отказе системы позиционирования (Т0=6час);

вероятность отказа системы позиционирования в момент аварии определится как:

Рпозицо/(Т+То)

Вероятность не обнаружения работника после травм равняется произведению индивидуального риска на вероятность отказа СП.

Рнеоб= Rиндх Рпозиц

Для случая отсутствия системы позиционирования: 

Рпозиц= 1

В этом случае вероятность не обнаружения травмированного работника при отсутствии системы позиционирования определится как:

 Рнеоб1= 3,1х10-7 х 1,1/год

Вероятность не обнаружения травмированного человека в выработках с системой позиционирования, установленной во всех горных выработках равна:

Рнеоб2=3.1х 10-7х1,2х10-3=3,7х10-10 1/ год

Вероятность не обнаружения группы работников (численность смены рудника принимаем N = 180 человек) равна произведению Рнеоб на число работников.

Для случая с системой позиционирования, установленной во всех горных выработках вероятность не обнаружения определится из выражения:  

Р`необ = Рнеоб х N

Для случая отсутствия системы позиционирования в горных выработках вероятность не обнаружения всех работников смены определится из выражения:

Р`необ1 = 3,1х10-7 х180 = 5,6 х 10-5 1/ год

Для случая установления системы позиционирования во всех выработках рудника вероятность не обнаружения всех работников смены  определится из выражения:

Р`необ2 =3,7х10-10 х180 = 3,7 х 10-8 1/ год

При отсутствии системы позиционирования риск не обнаружения травмированных людей (с учетом тяжести последствий аварии) является

неприемлемым. Это является доказательством необходимости установления системы позиционирования во всех выработках рудника.

Из полученного результата следует, что чем больше выработок без системы позиционирования, тем выше вероятность не обнаружения работников в аварийной ситуации, т.е. необходимо иметь систему позиционирования во все горных выработках или внедрять компенсирующие мероприятия в тех выработках в которых ее нет.

Проведем качественную оценку событий травмирования работника в таблице 1

Таблица 1 Качественная оценка вероятности события

ntc3.png

Качественная оценка вероятности травмирования работника в соответствии с таблицей 1, для подземных выработок без позиционирования, как маловероятный (D) (таблица1)

Качественная оценка вероятности травмирования работника, в соответствии с таблицей 1, для подземных выработок с полным оснащением системой позиционирования, как крайне маловероятный (Е) 

Для качественной оценки уровня риска не нахождения работника в горных выработках рудника, оценим возможную тяжесть последствий в таблице 2

Таблица 2 Качественная оценка последствий событий

ntc4.png

Для подземных горных выработок, в которых отсутствует система позиционирования, объективно последствия событий значительно влияют на тяжесть последствий.

В соответствии представленными данными, на руднике в смену находится персонал шахты с учетом персонала подрядных организаций не более 180 человек. 

В связи с количеством находящегося персонала в подземных выработках с отсутствием позиционирования с газовым режимом, оценку тяжести потенциальной опасности в подземной выработке можно принять по таблице 2, как существенную (4).

В связи с количеством находящегося персонала в подземных выработках с наличием позиционирования с газовым режимом, оценку тяжести потенциальной опасности в подземной выработке можно принять по таблице 2, как малозначительные (2).

Для оценки риска и определения его приемлемости воспользуемся данными таблицы 3, с учетом оценок вероятности не нахождения работника в аварийной ситуации и тяжести его последствий.

Таблица 3. Матрица оценки риска

ntc5.png

Для подземных горных выработок при отсутствии систем позиционирования, в атмосфере которых наблюдается выделение метана, риск отравления и риск травмирования работников от пожара или взрыва:

Для горных выработок, в которых отсутствует системы позиционирования, по таблице 8, (вероятность – (D) маловероятный, тяжесть – (4) существенная, риск – возможный (Rв.).

Такой уровень риска требует принятия компенсирующих мер, которые обеспечат безопасность персонала.

Для подземных горных выработок с наличием системы позиционирования, в атмосфере которых наблюдается выделение метана, риск отравления и риск травмирования работников от пожара или взрыва:

Для шахты, где горные выработки оснащены системой позиционирования полностью, по таблице 3 (вероятность – (Е) крайне маловероятный, тяжесть – (2) малозначительная, риск – приемлемый риск (Rпр.).

Полученные результаты указывают, что в выработках без системы позиционирования, не обеспечивается приемлемый риск, т.е. не обеспечивается требуемая безопасность для работников.

Для снижения вероятности отказа проветривания рудника, и уменьшения последствий возможной аварий необходимо в течение всего срока эксплуатации опасного производственного объекта выполнение, в том числе, следующих мер безопасности:

1. Выполнение регламента технического обслуживания ГВУ шахты в соответствии с требованиями «Правил безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых» утвержденных приказом Ростехнадзора от 08.12.2020г. № 505 [3].

2. Выполнение технологического регламента проветривания шахты в соответствии с требованиями «Правил безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых» утвержденных приказом Ростехнадзора от 08.12.2020г. № 505 [3].

3. Обеспечение подачи свежего воздуха в горные выработки, где работают машины с ДВС в количестве достаточном для поддержания содержания кислорода в рудничной атмосфере не менее 20%, при этом удельный расход воздуха должен составлять не менее 3 м3/мин на л.с. применяемого дизельного оборудования.

4. Система позиционирования должна иметь непрерывную самодиагностику.

5. Системы оповещения и позиционирования должны проходить техническое обслуживание в соответствии требований нормативных документов.

6. Обеспечение персонала шахты СИЗ, в том числе самоспасателями при нормальной эксплуатации в соответствии с требованиями нормативных документов.

Вывод        

Полученные результаты показывают, что в выработках без системы позиционирования, не обеспечивается приемлемый риск травмирования работников, т.е. не обеспечивается требуемая безопасность для работников шахты.

В работе для оценки риска было использовано программно – техническое средство «Модос».

Список используемой литературы

[1]    Кузьмина О. В., Янчий С. В. Анализ надежности вентиляционных систем методом дерева отказов: Современные научные исследования: актуальные вопросы, достижения и инновации. Сборник статей Международной научно-практической конференции. 2016 Издательство: «Наука и Просвещение».

[2]     Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Общие требования к обоснованию безопасности опасного производственного объекта», утвержденные приказом Ростехнадзора от 15.07.2013 № 306.

[3]     Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых», утвержденные приказом Ростехнадзора от 08.12.2020г. № 505.

[4] «Методические основы по проведению анализа опасностей и оценки риска аварий на опасных производственных объектах», утвержденные приказом Ростехнадзора от 11.04.2016 г. № 144.