Анализ причинно-следственных связей между событиями, приводящими к чрезвычайным ситуациям на угольных шахтах

- © С.В. Баловцев, 2014

УДК 614.8

С.В. Баловцев

анализ причинно-следственных связей между событиями, приводящими к чрезвычайным ситуациям на угольных шахтах

Представлен анализ причинно-следственных связей между нежелательными событиями, приводящими к чрезвычайным ситуациям на угольных шахтах. Расчет вероятности реализации взрыва и ожидаемого ущерба в результате аварии является одним из главных аспектов при оценке аэрологического риска. Ключевые слова: чрезвычайные ситуации, аэрологический риск, дерево отказов, причины, опасности.

В современных условиях угольных шахт чрезвычайные ситуации техногенного и природного характера сопровождаются значительными разрушениями и человеческими жертвами.

Защита от опасностей, приводящих к возникновению чрезвычайных ситуаций, базируется на знании причин. Между реализованными опаснос-тя-ми и причинами существуют причинно-следственные связи. В настоящее время при моделировании опасных процессов широкое распространение получили диаграммы причинно-следственных связей.

Дерево отказов представляет собой сложную логико-графовую структуру возникновения отказов и аварий, состоящую из последовательности комбинаций неисправностей элементов. С помощью анализа дерева отказов фактически делается попытка количественно выразить риск возникновения аварии, чрезвычайной ситуации дедуктивным методом. Деревья отказов идентифицируют событие, создающее риск, после чего проводится анализ ситуации, при которой может возникнуть такое событие. Анализ дерева отказов может проводиться очень детально на многих уровнях.

При построении дерева отказов необходимо помнить, что практиче-

ская ценность дерева зависит от тщательности оценки верхнего события.

Если конечное событие сразу определить не удается, то производят прямой анализ работы системы с учетом изменения состояния ее работоспособности, рассматривают возможные комбинации событий и определяют их последствия. Такой анализ может проводиться на разных уровнях. Наиболее доступные для исследования причины - это отказы компонентов, по которым имеется достаточное количество статистических данных.

Качественный анализ дерева отказов заключается в сопоставлении различных маршрутов от начальных событий к конечному и определении критических, т.е. маршрутов с наибольшей вероятностью отказа системы, приводящего к аварии на опасном производственном объекте.

При количественном исследовании необходимо рассчитать вероятность появления аварии в течение задаваемого интервала времени.

К природным опасностям, влияющим на состояние угольных шахт, относятся обвалы и обрушения угля и пород, взрывы метана и угольной пыли, газодинамические явления, пожары, затопления выработок.

Нарушение технологического процесса добычи угля также отрицательно

Чрезвычайная ситуация

Г

Рис. 1. Причинно-следственные связи между нежелательными событиями, приводящими к чрезвычайной ситуации

сказывается на состоянии шахт. Воздействие подобных опасностей приводит к перераспределению воздуха в горных выработках, проветривание нарушается, загазируются выработки. Техническая система утрачивает способность выполнять требуемые функции по фактору вентиляции.

Ошибки человека вызываются главным образом незнанием, забывчивостью или грубым нарушением безопасных приемов труда, норм и требований по технике безопасности, халатностью, а также неумением прогнозировать ход технологических процессов. Практически во всех актах расследования причин несчастных случаев (в том числе со смертельным исходом) отмечаются низкая производственная

и технологическая дисциплина, пренебрежение организационными и техническими мероприятиями при выполнении подземных работ.

Современное развитие производства с применением высокопроизводительных машин, оборудования, систем контроля и слежения за технологическими процессами, управления параметрами технологических процессов повысило долю нервно-психических нагрузок на трудящихся и требует реализации высших психических функций человека - памяти, мышления, внимания, быстрого принятия безошибочного решения, правильной реакции на любую информацию. «Человеческий фактор» становится в современных условиях важным в по-

Рис. 2. Причинно-следственные связи между нежелательными событиями, приводящими к экзогенному пожару

вышении эффективности и безопасности труда.

Проведенный анализ обстоятельств и причин аварий, произошедших за последние годы на угольных шахтах (согласно сведениям, предоставленным Центральным штабом ВГСЧ, Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору), позволяет получить деревья отказов для различных видов аварий (экзогенный пожар, эндогенный пожар, взрыв газа и угольной пыли,

нарушение дегазации, отказ вентилятора местного проветривания и др.), а также установить причинно-следственные связи между нежелательными событиями, приводящими к чрезвычайной ситуации (рис. 1-6). Таким образом, деревья отказов позволят учесть наиболее полный список возникновения аварийных ситуаций.

Экзогенные пожары происходят в результате несанкционированного ведения огневых работ, короткого замыкания, нарушений правил эксплуа-

Рис. 3. Причинно-следственные связи между нежелательными событиями, приводящими к эндогенному пожару

Рис. 4. Причинно-следственные связи между нежелательными событиями, приводящими к нарушению дегазации

тации ленточных конвейеров, нагревания (трения) ленты конвейера. Трение ленты происходит о неисправные ролики, детали конвейерного става, крепь, чему способствует сход ленты в сторону, заштыбовка линии, налипание транспортируемого угля на барабаны, завалы мест перегрузки. В большинстве случаев пожар происходит от трения приводного барабана о неподвижную ленту. Загорание ленты происходит за 10-20 мин такого режима конвейера. Горение ленты

распространяется по длине ленты в направлении движения вентиляционной струи. Приведем причинно-следственные связи между нежелательными событиями, приводящими к экзогенному пожару (рис. 2).

Эндогенные пожары, как правило, возникают в отработанных участках, выработанных пространствах очистных забоев, капитальных и подготовительных выработках. Условия для самовозгорания угля зависят от горно-геологических и технологических

Рис. 5. Причинно-следственные связи между нежелательными событиями, приводящими к разрушению горнытх выработок

факторов: способов подготовки и систем разработки, скорости подвигания очистного забоя, режима и схем вентиляции, способа управления кровлей, надежности изоляции выработанных пространств.

Условия для самовозгорания угля благоприятны в зонах геологических нарушений вследствие неустойчивости и значительной трещиноватости угля, повышения его химической активности. Предотвращение самовозгорания угля в выработанном пространстве действующих очистных забоев затруднено в связи со сложностью изоляции оставленного угля от утечек воздуха. Приведем причинно-следственные связи между нежелательными событиями, приводящими к эндогенному пожару.

Установленные с помощью дерева отказов причинно-следственные связи между исходными аварийными событиями и приводящими к авариям факторами позволяют принять меры по снижению вероятности аварий и чрезвычайных ситуаций.

Отказ ВМП

Нарушение правил эш игуатацни

IL

Старение вемшяторв

Рис. 6. Причинно-следственные связи между нежелательными событиями, приводящими к отказу вентилятора местного проветривания

Для успешного функционирования ШВС необходима бесперебойная работа вентиляторов главного и местного проветривания (ВГП и ВМП), которые служат для создания нормальных атмосферных условий, качественно оптимального режима проветривания, обеспечивающего взрывобезопасность метана в горных выработках. Длительная остановка вентилятора приведет к нарушению проветривания, в тупиковой выработке может произойти загазирование.

Расчет вероятности реализации взрыва и ожидаемого ущерба в результате аварии является одним из главных аспектов при оценке аэрологического риска.

коротко ОБ АВТОРЕ.

Баловцев Сергей Владимирович - доцент, МГИ НИТУ «МИСиС», e-mail: ud@msmu.ru.

UDC 614.8

analysis of cause and effect relations between emergency-inducing events in coal mines

Balovcev S.V., Assistant Professor,

Moscow Mining Institute, National University of Science and Technology «MISiS», e-mail: ud@msmu.ru

The analysis of causal relationships between adverse events leading to emergency situations in the coal mines. The calculation of the probability of an explosion and the expected damage as a result of the accident is one of the main aspects in the assessment of risk of upper-air. Key words: emergencies, aerological risk, fault tree, causes, risk.