Проблемы автоматизации обеспечения безопасности горных предприятий

ния загазирований на значительной протяженности или площади, равной размерам минимальной взрывоопасной зоне или участку горной выработки.

Среди причин загазирования выработок до взрывных концентраций (рис. 3) лидирующую позицию занимает нарушение вентиляции - это 63 % от общего числа причин. Далее этот список продолжает такая причина, как повышенное зага-зирование - 21 %. Несоответствие расчета количества воздуха составляет 6 %, отсутствие качественного газового контроля - 5 %, длительная остановка ВГП - 2 % и не установленные причины - 3 %.

По данным Госгортехнадзора РФ (рис. 5) в 1996 г. было зарегистрировано 3 аварии, связанные с вспышками и взрывами метана на шахтах, при этом число пострадавших составило 39 человек, из них 15 с летальным исходом. В 1997 г. число аналогичных аварий равнялось 8. В них пострадало уже 157 человек, из них с летальным

Рис. 5. Данные о пострадаших и погибших на угольных шахтах РФ во время аварий, связанных с вспышками и взрывами метана в период с 1996 по 2003 годы

исходом 110. В 1998 г вышеуказанные показатели соответственно составили - 3 аварии, пострадавших - 58, с летальным исходом - 31. В 1999 г. зарегистрированы 2 аварии с 9 пострадавшими, из них с летальным исходом 5 человек. В 2000 г - 4 случая с 31 пострадавшим, из них 13 со смертельным исходом. В 2001 г. - 2 аварии с 17 пострадавшими и 8 погибшими. В 2002 г. зафиксировано 5 аварий с 31 пострадавшим, из них 13 погибших. И в 2003 г. произошло 6 аварий вышеуказанного характера, в которых пострадало 69 человек и число погибших человек из них составило - 21. Т.е. за последние 7 лет произошло 33 аварии (4,71 аварии в среднем за год), в которых пострадало более 400 человек (в среднем около 59 человек в год), из которых погибло 210 человек (30 человек в год).

Данная статистика показывает тенденцию уверенного роста травматизма за последние три года, связанного с вспышками и взрывами метана на шахтах. Это дает основание рекомендовать соответствующим структурам рекомендовать разработку плановых мероприятий по предотвращению увеличения числа пострадавших по данному виду аварий и поиску новых технических, организационных и других решений для совершенствования системы безопасности по газовому фактору.

---------------------------------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Колмаков В.В., Колмаков А.В., Колмаков В.А. 2. Айруни А.Т. Способы борьбы с выделением метана

Горноэкологический мониторинг метановой и пожарной на угольных шахтах. ЦНИЭИуголь. - М., 1991.

безопасности шахт. Кемерово: Кузбассвузиздат, 2001.

201 с.

___ Коротко об авторах ___________________________________________________________

Филин А.Э. - доцент, кандидат технических наук, Московский государственный горный университет.

© А.Э. Филин, 2004

УДК 622.8:622.411.33:533.17

А.Э. Филин

ПРОБЛЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Семинар № 5

пыт научных организаций, горных предприятий и государственных структур, ведущих контроль над разработкой и исполнением мероприятий по обеспечению безопасного ведения горных работ показал, что эффективное состояние метанобезопасности в угольных шахтах может быть достигнуто только на основе комплексного подхода. Т.е. данный комплексный подход должен включать в себя, во-первых, эффективное управление га-зовыделением в шахте и, во-вторых, не менее эффективное управление концентрацией метана в рудничном воздухе. Все это должно вестись с учетом величины газовыделения, расхода воздуха и скорости его движения. Данный формат решения проблемы не является новым, однако, в современных условиях на шахтах данная система часто не дает должного эффекта, в силу ряда причин: недостаточности финансирования для ведения научных и конструкторских работ для конкретного предприятия или бассейна, отсутствия необходимого оборудования или его крайней изношенности и многих других факторов. Кроме того, отдельно следует отметить человеческий фактор, который часто является определяющим при возникновении аварий. Отсюда следует, что реализация комплексного обеспечения безопасного ведения горных работ по газовому фактору не обеспечена соответствующими методами и техническими средствами, которые бы позволяли предотвратить вспышки метана, которые появляются, как по объективным причинам, так и по субъективным. При этом необходимо, что бы эти методы и средства могли бы компактно и эффективно вписываться в сформированные на горных предприятиях уникальные системы обеспечения метанобезопасности.

Перед применением тех или иных средств ликвидации и предупреждения местных скоплений метана производится систематический контроль состояния газовой обстановки в горных выработках, качество которого во многом и определяет принятие решений по дальнейшим мероприятиям и эффективность этих мероприятий.

Для производства измерений концентрации метана в основном используют два типа приборов: непрерывного действия - это приборы и аппаратура, основанная на термокаталитическом действии; эпизодического действия -приборы, действующие на рефрактометрическом действии. Последние применяют также и для измерения концентрации углекислого газа, водорода, т.е. некоторых динамически активных газов. Автоматизация же средств борьбы с местными скоплениями на сегодняшний день возможна на базе приборов непрерывного действия, ввиду того, что именно они позволяют оперативно реагировать - включать или выключать средства оповещения и обеспечения безопасности - на ситуацию в горной выработке на конкретном участке.

Приборы непрерывного действия в свою очередь делят на переносные - СМП-1, СШ-2, СММ-1, СМС-1, СМС-2 - и стационарные -АМТ-2, АМТ-3Т, АМТ-3У, АТ1-1, АТ3-1, ИМС-1, комбайновые метан-реле ТМРК-3, выносные элементы комплекса «Метан» и т.д. Представленный ряд приборов показывает, насколько автоматизация управлением безопасности при ведении горных работ по газовому фактору выделена в приоритетное научное направление. Следует отметить, что данное научное направление также интенсивно развивается и в ряде стран, имеющих горную отрасль. Например, аппаратура аналогичная по функциональному назначению системе газовой защиты (АГЗ) разработана и успешно применяются во Франции, Германии и Польше - станции СТТ-63/40и, СТТ2, СН597СБ, СТТ-63/40ир, СММ-20, СММ-20ш, в Англии - система МАЙНОС, в Венгрии - ВМТА-ВМЖ, в Китае - АУ1, АВД, К11, К12. Учитывая проблему управления газовой ситуации на горных предприятиях и столь живой интерес к разработке подобных систем можно с уверенностью говорить о еще не реализованном потенциале в данном научном направлении.

Приборы эпизодического действия в отличие от приборов непрерывного действия не в состоянии решать проблему автоматизации

управления безопасностью ведения горных работ по газовому фактору, т.к. не снабжены средствами оценки концентрации и передачи информации тем или иным средствам оповещения, ликвидации и предупреждения скоплений метана.

Несколько последних десятилетий на угольных шахтах успешно применяется АГЗ с использованием стационарной аппаратуры комплекса «Метан». Этими системами в России укомплектованы сотни шахт. Данные системы обеспечивают непрерывный контроль содержания метана в горных выработках в местах установки датчиков. Кроме этого они обеспечивают автоматическое отключение электроэнергии на участках при достижении и превышении допустимых норм содержания метана; непрерывную и дискретную передачу информации на поверхность по общешахтным информационным каналам - системам телеметрии или свободным парам телефонных проводов; связь диспетчера с пунктами, в которых установлены датчики и блоки питания и сигнализации; предварительную и аварийную местную, а также дистанционную сигнализацию при достижении регламентированных норм содержания метана в горных выработках [3].

В последние годы на шахтах ОАО «Воркутауголь» применяется система контроля параметров газовоздушной среды нового поколения «Микон 1Р», которая расширяет возможности в области автоматизации процесса обеспечения безопасных условий труда на горных предприятиях.

Газоаналитическая шахтная многофункциональная система «Микон 1Р» предназначена для непрерывного измерения параметров состояния промышленных и горнотехнологических объектов, в том числе параметров шахтной атмосферы и микроклимата, состояния горного массива, состояния основного и вспомогательного технологического оборудования, осуществления местного и централизованного диспетчерского ручного, автоматизированного и автоматического управления объектами, обмена информацией с диспетчерским пунктом, ее обработки, отображения и хранения.

Область применения системы - подземные выработки шахт и рудников, в том числе опасные по газу, пыли и внезапным выбросам.

Функциональное назначение системы определяется совокупностью контролируемых и управляемых параметров, назначением, коли-

чеством и расположением средств сбора информации, устройств сигнализации и исполнительных устройств и алгоритмами обработки информации. Многофункциональность системы основана на использовании современных высоконадежных свободно программируемых микропроцессорных устройств, как в подземных выработках, так и на поверхности, применении стандартных протоколов и интерфейсов связи, унифицированных электрических сигналов, цифровых методов обработки, хранения, представления и передачи информации. Именно такая система

Основными функциями системы при использовании на угольных шахтах являются:

• автоматический газовый контроль;

• автоматическая газовая защита;

• автоматическое управление проветриванием тупиковых выработок ;

• телесигнализация и телеизмерение различных контролируемых параметров шахтной атмосферы и микроклимата и состояния технологического оборудования;

• телеуправление различным оборудованием.

Система может использоваться также для:

• контроля состояния угольного пласта;

• контроля горного давления и смещения горных пород;

• контроля состояния технологического оборудования;

• воздействия на локальные системы автоматического управления основным и вспомогательным оборудованием;

• местного и централизованного диспетчерского ручного, автоматизированного и автоматического контроля и управления основным и вспомогательным оборудованием, системами вентиляции, электроснабжения, гидроснабжения, пневмоснабжения и т.д.

В основу построения системы положены следующие системотехнические принципы:

• соответствие государственным стандартам и требованиям по безопасности;

• высокая надежность технических и программных средств;

• повсеместное использование методов цифровой обработки и передачи информации;

• многоуровневость и распределенность;

• использование стандартных аппаратных и программных средств, интерфейсов и протоколов связи;

• простота и непрерывность аппаратно-

го, алгоритмического и программного расширения и модернизации;

• возможность оперативной и интерактивной настройки.

Основными особенностями системы являются:

• аппаратная и информационная открытость и совместимость;

• возможность создания в горных выработках автономных локальных информаци-онно-управляющих подсистем;

• максимально широкое использование компьютерных средств обработки информации, в том числе средств электронного документирования и архивирования с возможностью получения «твердых» (бумажных копий).

Анализируя вышесказанное, можно утверждать, что горно-геологические, технологические и иные условия на горных предприятиях не позволяют сегодня обеспечить высокоэффективную безопасность ведения горных работ по газовому фактору по следующим причинам:

1. сложность достоверной оценки и прогноза безопасности рабочих участков горных предприятий;

2. высокая степень формирования и миграции местных скоплений метана в горных выработках, т.е. существенная изменчивость газовой ситуации на отдельно взятом участке;

3. неэффективное на сегодняшний день использование возможностей устаревших АГЗ, в виду ограниченности выпуска периферийного оборудования для них;

4. отсутствие методов и технических средств предупреждения загазирования выработок на значительной протяженности, т.к. применяемые средства имеют очень ограниченную протяженность эффективного воздействия.

5. необходима разработка автоматизированных систем и технических устройств, подключаемых к ним, и позволяющих повышать безопасность ведения горных работ комплексно, по всем видам опасных факторов, которые поддаются постоянному контролю и управлению.

--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

2. Карпов Е.Ф., Басовский Б.И. Контроль проветривания и дегазации в угольных шахтах: справочное пособие

- М. Недра, 1994. - 336 с.

__ Коротко об авторах

Филин А.Э. - доцент, кандидат технических наук, Московский государственный горный университет.

ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ Д Ш ^ ^ & Г 1 А Ц И И

Автор Название работы Специальность Ученая степень

ОАО «НПО «БУРЕНИЕ»

косилов Исследование и разработка комплекса техноло- 25.00.15 к.т.н.

Александр гических решении повышения качества заканчи-

Федорович вания скважин малого диаметра

----------------------------------------------------- © И.Б. Ковалева, Е.А. Соловьева,

2004

УДК 622.33.001.2:622.411:533.17

И. Б. Ковалева, Е.А. Соловьева