Обеспечение безопасного функционирования экскаваторно-автомобильных комплексов угледобывающих предприятий

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЭКСКАВАТОРНО-АВТОМОБИЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ УГЛЕДОБЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Специальность 05.26.01 - Охрана труда (отрасль горная)

ЗАРИПОВА СИРЕНА НАИЛЕВНА

Кемерово - 2008

Работа выполнена в Техническом институте (филиале) Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Якутский государственный университет им. М.К. Аммосова" в г. Нерюнгри.

Научный консультант:

Доктор технических наук, профессор Квагинидзе Валентин Суликоевич.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Герике Борис Людвигович,

доктор технических наук, профессор Павлов Архип Федорович,

доктор технических наук, профессор Сысоев Андрей Александрович.

Ведущая организация: Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского СО РАН.

Защита диссертации состоится 20 мая 2008 года в 14.00 час. на заседании диссертационного совета Д 212.102.03 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Кузбасский государственный технический университет" по адресу: 650026, Кемерово, ул. Весенняя, 28. Факс (3842) 58-26-87, 58-30-75.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Кузбасский государственный технический университет".

Автореферат разослан 20 апреля 2008 года.

Ученый секретарь диссертационного совета Лесин Ю.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В последние годы российский угольный рынок динамично развивается. Рост производительности труда, интенсивности производства достигается, в основном, путем внедрения в производство передовой техники и прогрессивной технологии. Несмотря на насыщение угольных разрезов высокопроизводительным горнотранспортным оборудованием, количество аварийных отказов, а также неплановые простои не сокращаются. Продолжительные простои техники нарушают ритмичность работы угольных разрезов, затрудняют своевременное выполнение организационных мероприятий. Все это обусловливает увеличение нагрузки на работников, обслуживающих горнотранспортное оборудование, отрицательно сказывается на результатах труда, приводит к возрастанию тяжести производственных травм и уровня профессиональных заболеваний.

Возросшая интенсивность производственных процессов, динамика условий функционирования производственных систем существенно изменили требования к обеспечению устойчивости их функционирования. Потребовались не однократно устанавливаемые оптимальная структура и параметры системы, а оптимальное сопровождение этих систем, которое обеспечивало бы высокую степень адаптивности к динамично меняющимся внутренним и внешним условиям функционирования производственных систем.

Вслед за изменениями горного производства обновляются и проблемы охраны труда и промышленной безопасности. Решая эти проблемы, рассматривать их следует не "вообще", а применительно к конкретной ситуации, к сложившемуся состоянию горного производства. Это обусловливает необходимость дальнейшего совершенствования технологических процессов и управления ими с учетом конкретных производственно-технических, горно-геологических, природно-климатических и социально-экономических условий, повышает актуальность разработки методологии прогнозирования и средств обеспечения безопасного и эффективного функционирования экскаваторно-автомобильного комплекса как основного объекта, определяющего уровень аварийности, производственного травматизма и профессиональной заболеваемости на угольных разрезах.

Целью работы является теоретическое обоснование и разработка средств, обеспечивающих безопасное функционирование экскаваторно-автомобильного комплекса угледобывающего предприятия.

Задачи исследования:

- выявить наиболее опасные технологические процессы угольных разрезов;

- изучить условия эксплуатации горнотранспортного оборудования с позиций безопасности и эффективности экскаваторно-автомобильных комплексов;

- исследовать влияние собственно-производственных и внешних условий на показатели производственного травматизма и профессиональной заболеваемости среди работников, обслуживающих экскаваторно-автомобильный комплекс;

- разработать способы оптимизации технологических процессов, влияющих на безопасное и эффективное функционирование экскаваторно-автомобильных комплексов;

- разработать методологию управления безопасным и эффективным функционированием экскаваторно-автомобильного комплекса;

- разработать программное обеспечение для организации управления безопасным и эффективным функционированием экскаваторно-автомобильного комплекса.

Методы исследований. Системный анализ и научное обобщение результатов теоретических исследований; обработка статистических данных, прогнозирование показателей производственного травматизма и профессиональной заболеваемости методами теории вероятностей, математической статистики и математического программирования; математическое моделирование процессов взрыва; статистическое моделирование взаимодействия горнотранспортного оборудования; программирование; производственный эксперимент.

Научные положения, защищаемые в диссертации:

1. Наиболее опасными являются технологические процессы угольных разрезов, связанные с эксплуатацией и ремонтом карьерных экскаваторов и автосамосвалов, на которые приходится 89,5 % опасных и 65,5 % вредных производственных факторов. Уровень производственного травматизма находится в прямолинейной зависимости от продолжительности аварийных простоев карьерных экскаваторов и автосамосвалов; причины аварийных простоев машин, существенно влияющих на безопасное и эффективное функционирование экскаваторно-автомобильного комплекса, в 60 % случаев являются организационными.

2. Интенсивность производственного травматизма, обусловленная в 75,2 % случаев влиянием контролируемых факторов производства и характеризующаяся суточной и сезонной периодичностью, представляет собой пуассоновский нестационарный поток событий; максимальные относительные отклонения суточной и сезонной волн, достигающие 20,4 % и 16,6 % соответственно, наблюдаются в начале смены и осенью, при этом вероятность наступления того или иного числа несчастных случаев за определенный промежуток времени зависит не только от длины этого промежутка, но и от момента его начала.

3. Воздействие вредных факторов производства на организм работника, обслуживающего экскаваторно-автомобильный комплекс, на 52,8 % неустранимо в силу сочетания особенностей технологического процесса и климата, при этом определяющим фактором является вибрация, далее - шум и охлаждающий микроклимат. Доля специфических и неспецифических нарушений здоровья под сочетанным воздействием вредных факторов находится в прямолинейной зависимости от стажа работников и от величины превышения предельно допустимого уровня фактора, причем увеличение значений причинных факторов на 1 % приводит к увеличению частоты нарушений в среднем на 5,3 % и 9,1 % соответственно.

4. Снижению уровня производственного травматизма среди работников, обслуживающих экскаваторно-автомобильный комплекс, способствуют:

- высокие показатели коэффициентов технического использования и технической готовности горнотранспортного оборудования;

- увеличение контингента машинистов экскаваторов и ремонтных рабочих с высокими квалификационными разрядами и со стажем не менее 5 лет;

- уменьшение глубины разрабатываемого участка карьера, среднего расстоя-ния транспортирования горной породы, а также количества неблагоприятных дней.

Снижению уровня профессиональной заболеваемости способствуют:

- увеличение ресурса горнотранспортного оборудования;

- уменьшение глубины разрабатываемого участка карьера, среднего расстояния транспортирования горной породы, а также контингента работников со стажем не менее 5 лет.

5. Повышение уровня безопасности и экономической эффективности экскаваторно-автомобильного комплекса обеспечивается уменьшением количества, увеличением грузоподъемности и доли большегрузных автосамосвалов, оперативным распределением последних по экскаваторам путем моделирования взаимодействия погрузочного оборудования и автотранспорта как замкнутой многоканальной системы массового обслуживания с ожиданием при ограниченной длине очереди.

6. Снижение аварий, несчастных случаев и профессиональных заболеваний, а также потерь от простоев погрузочно-транспортного оборудования достигается путем перехода от однократных организационно-технических решений, принятых на основе анализа информации о производственно-технических, горно-геологических, горнотехнических, природно-климатических и социально-экономических условиях производства, к системе непрерывного контроля над меняющейся ситуацией и обеспечением системы управления производством, в том числе охраной труда и промышленной безопасностью, управляющим сопровождением.

Научная новизна работы:

1. Выявлено, что наиболее опасными и вредными для здоровья работников угольных разрезов Южной Якутии являются технологические процессы, связанные с эксплуатацией и ремонтом карьерных экскаваторов и автосамосвалов, что определило основным объектом исследования экскаваторно-автомобиль-ные комплексы.

2. Установлена зависимость между уровнем производственного травматизма и продолжительностью аварийных простоев карьерных экскаваторов и автосамосвалов, обусловленных причинами организационного характера, низкой эффективностью системы управления технологическими комплексами.

3. С использованием многофакторного дисперсионного анализа обоснована значимость влияния времени суток и времени года на интенсивность производственных травм, что объясняет нестационарность пуассоновского потока опасных событий, приводящих к несчастным случаям, и позволяет строить тренд-циклические модели интенсивности производственного травматизма; при этом вероятности наступления того или иного числа несчастных случаев за какой-нибудь промежуток времени, рассчитанные на основе тренд-циклических моделей интенсивности травматизма, зависят не только от длины этого промежутка, но и от момента его начала.

4. Определены прогностические вероятности частоты и тяжести неблагоприятных реакций организма человека на воздействие вредных факторов технологического процесса и климата, учитывающие нозологическую форму заболевания, профессию, возраст и стаж работника, обслуживающего экскаваторно-автомобильный комплекс; установлены зависимости доли специфических и неспецифических нарушений здоровья работников под воздействием единичных, сочетанных действий двух и более вредных производственных факторов, которые позволили определить темпы прироста, оценить вклад вибрационного и шумового компонентов в развитие этих нарушений.

5. Установленные зависимости между уровнями производственного травматизма, профессиональной заболеваемости и показателями, характеризующими техническое состояние горнотранспортного оборудования, горнотехнические, погодно-климатические и социальные условия производства, позволяют управлять безопасным функционированием экскаваторно-автомобильного комплекса путем оперативного реагирования на изменения окружающей обстановки.

6. Разработан способ обеспечения безопасности и экономической эффективности экскаваторно-автомобильного комплекса, позволяющий оперативно управлять количественным и качественным составом используемой техники, минимизировать неплановые простои погрузочного оборудования и автотранспорта, вредное воздействие факторов технологического процесса на организм работника, обслуживающего экскаваторно-автомобильный комплекс.

7. Разработан алгоритм мониторинга информации о меняющихся внутренних и внешних условиях функционирования экскаваторно-автомобильного комплекса, позволяющий выбрать индикаторы мониторинга, получить качественные и количественные модели показателей производственного травматизма и профессиональной заболеваемости, прогнозировать значения исследуемых показателей, проводить сравнительный анализ фактических и прогнозных значений, оценить эффективность управления охраной труда и промышленной безопасностью.

8. Разработана модель автоматизированной системы управления экскаваторно-автомобильным комплексом, позволяющая комплексно решать вопросы надежности, безопасности, экономической эффективности погрузочного оборудования и автотранспорта, улучшения условий труда обслуживающего персонала.

Личный вклад автора состоит в научном обосновании и развитии перспективного направления по созданию автоматизированных систем управления горным производством, что включает: анализ факторов производственного травматизма и профессиональной заболеваемости в климатических условиях угольных разрезов Южной Якутии; прогнозирование показателей производственного травматизма и профессиональной заболеваемости; установление степени влияния факторов производства на уровень безопасности производства; разработку моделей оптимизации параметров технологических процессов, методологии организации управления производством, в том числе охраной труда и промышленной безопасностью, алгоритма мониторинга экскаваторно-автомобильного комплекса, пакетов программ по управлению взаимодействием экскаваторов и автосамосвалов, по управлению персоналом, по управлению охраной труда и промышленной безопасностью.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается достаточным объемом исходной статистической информации; применением эффективных теоретически обоснованных методов исследования; адекватностью и высокой степенью точности полученных математических моделей; согласованностью полученных теоретических результатов и результатов компьютерного моделирования с практическими наблюдениями.

Научное значение работы заключается в развитии теории управления производством. Установлены новые связи, уточнены и развиты ранее известные подходы к исследованию показателей безопасности производства и оптимизации погрузочно-транспортных работ, что позволило дать научное обоснование и разработать методологию управления экскаваторно-автомобильным комплексом, средства обеспечения безопасного и эффективного функционирования комплекса как основного объекта, определяющего уровень аварийности, производственного травматизма и профессиональной заболеваемости на угольных разрезах Южной Якутии.

Практическое значение работы:

- оптимизированы параметры взрывных работ, влияющих на безопасность и эффективность экскаваторно-автомобильного комплекса;

- разработана и реализована модель взаимодействия подразделений угледобывающего предприятия в области охраны труда и промышленной безопасности;

- разработана концепция автоматизации управления экскаваторно-автомо-бильным комплексом;

- разработана модель организации автоматизированного управления экскаваторно-автомобильным комплексом;

- решена задача оперативного управления взаимодействием карьерных экскаваторов и автосамосвалов, формирования автотранспортного парка для безопасного и эффективного функционирования экскаваторно-автомобильного комплекса;

- разработаны и внедрены: информационно-программный комплекс "Управление взаимодействием экскаваторов и автосамосвалов", информационная система "Автоматизированное рабочее место специалиста по охране труда и промышленной безопасности", информационный программно-методический комплекс "Управление персоналом".

Реализация результатов работы. Научные и практические результаты работы, направленные на повышение безопасности и эффективности открытых горных работ, нашли применение на угольных разрезах "Нерюнгринский", "Кангаласский" и автобазе технологического автотранспорта ХК "Якутуголь".

Основные результаты анализа и моделирования показателей производственного травматизма, профессиональной заболеваемости, технико-эксплуатационных показателей горнотранспортного оборудования, оптимизационные модели технологических процессов составляют базу учебных курсов "Безопасность горного производства", "Математические методы и моделирование в горной промышленности" специальности "Открытые горные работы" и "Теория вероятностей и математическая статистика", "Введение в математическое моделирование" и "Математические методы и моделирование в горной промышленности" специальностей "Математика" и "Прикладная математика и информатика" в Техническом институте (филиале) Якутского государственного университета им. М.К. Аммосова в г. Нерюнгри.

Апробация работы. Основные положения и практические результаты исследования докладывались на II Сибирском Конгрессе по Прикладной и Индустриальной математике (Новосибирск, 1996), II Международной конференции по математическому моделированию (Якутск, 1997), республиканской научно-практической конференции "Физико-технические проблемы освоения и развития Южно-Якутского региона" (Якутск, 1998), II республиканской научно-практической конференции "Пути решения актуальных проблем добычи и переработки полезных ископаемых Южной Якутии" (Нерюнгри, 2004), Х Международной научно-практической конференции "Сибресурс-2004" (Кемерово, 2004), V-VII межрегиональной научно-практических конференциях молодых ученых, аспирантов и студентов (Нерюнгри, 2004-2006), на Техническом совете разреза "Нерюнгринский" (Нерюнгри, 2005), VII Международной научно-практической конференции "Города России: проблемы строительства, инженерного обеспечения, благоустройства и экологии" (Пенза, 2006), ХI Международной научно-практической конференции "Сибресурс-2006" (Кемерово, 2006), Первом международном экологическом конгрессе "Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов "ELPIT 2007" (Тольятти, 2007), Международной научно-практической конференции "Южная Якутия - новый этап индустриального развития" (Нерюнгри, 2007), научно-технических советах ОАО ХК "Якутуголь" (Нерюнгри, 2005-2007), научном семинаре Технического института (ф) ГОУ ВПО "ЯГУ" (Нерюнгри, 2007).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 56 печатных работ, в том числе 3 свидетельства о регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, изложенных на 250 страницах, включая 149 рисунков, 63 таблицы, список использованной литературы из 190 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Состояние безопасности производства и условий труда на угледобывающих предприятиях Южной Якутии.

Несмотря на то, что Южная Якутия - один из динамично развивающихся угледобывающих регионов России, для которого приоритетными являются вопросы качества жизни, существуют социальные проблемы, связанные с сохранением жизни и здоровья работников в процессе производственной деятельности предприятий промышленности. Динамика коэффициентов тяжести производственных травм и потерь рабочего времени показывает, что ситуация на предприятиях нестабильная, с уменьшением количества несчастных случаев возрастает тяжесть производственных травм.

Наиболее распространенными видами аварий на угольных разрезах являются: разрушение горнотранспортного оборудования, неконтролируемый взрыв, разрушение сооружений, выброс опасных и вредных веществ. Травмы, несовместимые с жизнью, получают в основном водители транспортных средств (32,3 %), слесари по ремонту горнотранспортного оборудования (27,4 %), машинисты экскаваторов (16,2 %), взрывники (14,9 %).

Самыми травмоопасными являются транспортные дороги (30,8 %), горные (32,1 %) и ремонтные (26,6 %) участки, где сконцентрировано основное горнотранспортное оборудование. Наибольшую угрозу при ведении открытых горных работ представляют воздействие движущихся, разлетающихся, вращающихся предметов и деталей (26,3 %); падение пострадавшего с высоты (25,2 %); падение предметов (18,7 %); поражение электротоком, воздействие экстремальных температур и вредных веществ (10,5 %); дорожно-транспортное происшествие (9,9 %) и прочие опасные факторы (9,4 %).

Высок уровень организационных причин и личной неосторожности работающих (рис. 1). Имеет место эксплуатация неисправных машин, оборудования и механизмов, в большинстве случаев физически и морально устаревших, не соответствующих требованиям безопасности, а, следовательно, являющихся потенциальной угрозой для людей. В структуре причин травмирования рабочих существенную долю составляют факторы, характеризующие приобретенную квалификацию персонала. Основными причинами травматизма, связанными с квалификацией работников, являются недостаточная практическая обученность персонала, незнание нормативно-правовых основ безопасности производственных процессов, производственных инструкций, несоблюдение трудовой дисциплины, низкая организация производства работ.

Рис. 1. Причины, приводящие к травмам

В большинстве случаев причинами аварий и травматизма, грубых нарушений технологической дисциплины являются пренебрежительное отношение к соблюдению норм безопасности инженерно-технических работников и руководителей, отсутствие должного контроля за работой персонала и соблюдением ими требований правил и инструкций, отсутствие должного внимания к охране здоровья людей, участвующих в трудовом процессе.

На рабочих местах, связанных с неблагоприятными условиями труда, занято 65,5 % горнорабочих, из них 4,8 % заняты тяжелым физическим трудом, более половины (62,7 %) работают в условиях, не отвечающих санитарно-гигиеническим требованиям, из них 75,5 % работают в условиях повышенной вибрации, 67,8 % - при повышенном уровне шума, 62,8 % - при неблагоприятном температурном режиме, более 27,6 % - при повышенной загазованности и запыленности, что отражается на уровне профессиональной заболеваемости. Динамика впервые выявленных заболеваний имеет тенденцию к росту (рис. 2).

Рис. 2. Динамика впервые выявленных профессиональных заболеваний

Доля вибрационной болезни и заболеваний, связанных с воздействием на организм человека повышенного уровня шума, составляет 67 %. Чаще подвержены профессиональным заболеваниям водители большегрузных автосамосвалов (59,9 %) и машинисты экскаваторов (15,1 %).

Реальный технический уровень горнотранспортного оборудования, применяемого на разрезах Южной Якутии, таков, что они не могут рассматриваться как шумо- и вибробезопасные. Установлено, что из всех рабочих мест с неудовлетворительными условиями труда на 52,8 % вредное воздействие неустранимо в силу сочетания особенностей технологического процесса и климата.

Основным объектом, определяющим уровень аварийности, производственного травматизма и профессиональной заболеваемости, является экскаваторно-автомобильный комплекс (ЭАК), поэтому проблема безопасности труда на открытых горных работах Южной Якутии в большей степени сводится к проблеме безопасного функционирования экскаваторно-автомобильного комплекса.

Анализ коэффициентов технической готовности и технического использования показал не лучшее состояние комплекса, как по надежности машин, так и по обеспеченности предприятий запасными частями. Ремонтопригодность горнотранспортного оборудования, а также уровень технического обслуживания и ремонта машин не имеют тенденции к улучшению.

Требования надежности часто выступают в качестве ограничений на ресурс и срок службы горнотранспортного оборудования. Оценка состояния карьерной техники по сроку амортизации показала, что в среднем 58 % экскаваторов и 39,6 % автосамосвалов эксплуатируются со сверхнормативным сроком службы. При этом 25,5 % экскаваторов эксплуатируются без остаточной стоимости, износ экскаваторов по объемам выполненной работы составляет 10-15 %, что демонстрирует низкую производительность экскаваторов, неэффективное использование календарного фонда времени и продолжительные простои.

Анализ структуры общих простоев экскаваторов и автосамосвалов позволил установить, что до 70 % простоев приходится на плановые, треть простоев составляют неплановые простои. Неплановые простои экскаваторов обусловлены организационными (47,7 % от неплановых), аварийными (42,9 %), общетехническими (9,12 %) и горно-эксплуатационными (0,28 %) причинами. Удельный вес простоев, связанных с отсутствием автосамосвалов, составляет в среднем 30,1 % от неплановых простоев и 14,2 % от общих простоев экскаваторов. Неплановые простои автосамосвалов также обусловлены причинами организационного характера (59,6 %). Простои, связанные с ремонтом автосамосвалов, составляют 23 % от машино-часов в хозяйстве, фактическая продолжительность которых в 1,4-2,4 раза превышает расчетную продолжительность. Основная часть простоев приходится на простои из-за неисправности техники, которые нарушают ритмичность работы карьеров, затрудняют своевременное планирование и выполнение организационных мероприятий.

Сопоставление динамики производственного травматизма и аварийных простоев экскаваторов и автосамосвалов показывает их взаимосвязь (рис. 3).

В связи с недостаточной надежностью горнотранспортного оборудования, низкой эффективностью системы технического обслуживания ремонтом машин занимаются до 30 % операторов несчастных случаев и аварийными простоями экскаваторов и автосамосвалов горнотранспортного оборудования.

Рис. 3. Зависимость между количеством

Уровень механизации ремонтных работ низок - до 76 % затрат труда приходится на операции, выполняемые вручную. Более 70 % рабочего персонала не имеют специального образования, что обусловливает сверхнормативные затраты труда. Система работы основных и вспомогательных подразделений не имеет экономических стимулов к карьерному росту рабочих, росту эффективности труда персонала. Это предопределяет крайне низкую эффективность существующей в настоящее время как системы обеспечения безопасного функционирования ЭАК, так и системы обеспечения охраны труда.

Математическое моделирование обеспечения безопасности труда при обслуживании экскаваторно-автомобильного комплекса.

На сегодня многие традиционные способы и средства обеспечения безопасности открытых горных работ оказались устаревшими. Решения, принимаемые на основе личного опыта и инженерной интуиции, стали малоэффективными, так как в условиях роста объемов производства, совершенствования горнотранспортного оборудования и технологий не могут учитывать целого ряда противодействующих факторов. Совершенствование технологии не обязательно может привести к повышению безопасности и производительности, если эти изменения сказываются отрицательно на людях. Поэтому инженерные решения требуют более глубоких и всесторонних обоснований, основанных на качественных и количественных методах исследования.

Реальные процессы функционирования ЭАК не являются детерминированными. Наиболее значительным фактором, имеющим решающее значение в формировании методов и моделей, является вероятностный характер производства. Человеческий фактор также служит причиной вероятностного, слабо предсказуемого характера производственного процесса, определяющего преимущества использования качественных методов исследования.

Одним из эффективных методов установления опасностей, определения главных составляющих производственного травматизма, ранжирования причинных факторов по разрядам "главные" (разряд А), "значительные" (разряд В) и "малосущественные" (разряд С) является метод АВС- и XYZ- анализа. Согласно Горбалетову Ю. и Денисову А., АВС- и XYZ- модели являются достаточно объективными для моделирования прогнозов на макро- и микроуровне, где реально отражается статистика всех аварий и несчастных случаев по видам и причинам происшествий. На уровне конкретного предприятия наибольший эффект метод АВС- анализа дает в сочетании с методом XYZ.

Принцип АВС- модели исходит из того, что минимальному количеству происшествий соответствует максимум пострадавших. Такая выборка факторов несчастных случаев позволяет отделить главные, но малочисленные позиции видов и причин происшествий от значительных и малосущественных и сосредоточить внимание на главных факторах несчастных случаев и решать первоочередные задачи. Статистическая обработка данных позволяет дать обобщенную оценку составляющих производственного травматизма по разрядам А, В, С в каждой группе пострадавших (табл.1).

Таблица 1. Сводные данные по факторам травматизма

Разряд факторов	Номера позиций по группам
	Всего	группа 1	группа 2	группа 3	Совпадение позиций
Причины происшествий
Главные (А)	2, 4, 5, 7	4, 7	5, 7	2, 7	7
Значительные (В)	1,2,3,4,5,6,9	6, 9	1, 2, 4, 6	1,3,4,5,6	6
Малосущественные (С)	1, 2, 3, 5, 8, 9	1, 2, 3, 5, 8	3, 8, 9	8, 9	8
Виды происшествий
Главные (А)	1, 4	1	1	1, 4	1
Значительные (В)	2, 3, 4, 5, 6	2, 6	3, 4, 6	2, 3, 5	-
Малосущественные (С)	2, 3, 4, 5, 6	3, 4, 5	2, 5	6	-

Обозначения в табл.1 причин происшествий: 1 - нарушение правил дорожного движения, 2 - неудовлетворительное содержание рабочих мест, 3 - эксплуатация неисправных машин и оборудования, 4 - неприменение средств индивидуальной защиты, 5 - несовершенство технологического процесса, 6 - нарушение производственной дисциплины, техники безопасности, 7 - личная неосторожность, 8 - недостатки в обучении безопасным условиям труда, 8 - прочие; видов происшествий: 1 - воздействие движущихся, разлетающихся, вращающихся предметов, деталей и т.д., 2 - воздействие экстремальных температур, вредных веществ, поражение электротоком, 3 - дорожно-транспортное происшествие, 4 - падение пострадавшего с высоты, 5 - падение, обрушение, обвалы предметов, 6 - прочие.

Группировка при проведении XYZ-анализа осуществляется в порядке возрастания коэффициента вариации v (табл. 2).

Таблица 2. Сводные данные по XYZ-анализу

Категории	Всего	Всего по группам тяжести
	слу-чаев	дней	легкие	тяжелые
			слу-чаев	дней	виды проис-шествий	случаев	дней	виды проис- шествий
Х (v<10 %)	48	873	47	845	4, 2, 5, 1, 6, 3	1	28	5, 6
Y (10<v<25 %)	24	591	23	554	4, 5, 1, 3, 1, 6	1	37	1
Z (v>25 %)	97	3918	69	1579	5, 1, 4, 3, 6, 2	28	2339	3, 1, 4, 6, 5, 2

Совмещением результатов АВС- и XYZ-методов анализа получается девять групп опасностей, из которых группы АX, AY, AZ требуют наибольшего внимания.

Результаты АВС- и XYZ- анализа позволяют:

- стандартизировать рабочие процессы, рабочие места, участки, службы разреза по технологическим и организационным параметрам, согласно которым устанавливаются целевые функции и границы функциональной ответственности работника каждого иерархического уровня управления;

- исследовать компетентность персонала и управлять мотивацией на соблюдение безопасных режимов и приемов работы.

Для принятия управленческих решений в условиях случайных возмущений и неопределенности необходимо иметь количественные модели, гарантирующие с определенной вероятностью минимальность возможного ущерба в критических ситуациях. Такая разработка может быть выполнена на основе статистических методов, в частности, корреляционно-регрессионного и дисперсионного анализа, а также вероятностных методов исследования.

На производственный травматизм оказывает воздействие ряд факторов, связанных с местом работы пострадавшего, профессией, стажем и возрастом работника, временем происшествия и т.д. Для определения степени влияния каждого из факторов на интенсивность несчастных случаев проведен корреляционный анализ, который позволил установить, что на интенсивность травматизма существенное влияние оказывают время года, стаж работника, профессия, день недели, участок работ и время суток. Несмотря на теоретическую обоснованность, корреляционный анализ не может разрешить вопрос о том, закономерный или случайный характер носят обнаруженные в ходе исследования связи. Применение дисперсионного анализа позволяет вскрыть факторы, существенно влияющие на условия труда работников и наметить конкретные меры по повышению уровня безопасности производства.

Установлено, что при вероятности принятия гипотезы, равной 95 %, степень влияния контролируемых факторов значительна и составляет 75,2 %, при этом факторами, существенно влияющими на интенсивность производственного травматизма, являются "профессия" работника (59,7 %), "время суток" (35,1 %) и "время года" (25,2 %). Декомпозиция перечисленных факторов показывает, что на интенсивность производственного травматизма наибольшее влияние оказывают следующие уровни: водители автосамосвалов и машинисты экскаваторов фактора "профессия", периоды 00-04 час и 08-12 час фактора "время суток", осень и лето фактора "время года".

Для интенсивности производственного травматизма, имеющей суточную и сезонную периодичность, краткосрочное прогнозирование целесообразно выполнять путем построения тренд-циклических моделей, основой которых являются динамические ряды, порождаемые аддитивными случайными процессами.

Тренд - суточная модель интенсивности производственного травматизма, построенная по данным за период с 1996 по 2006гг., имеет вид:

л(t)=-1,44сost+0,88sint-0,07сos2t-0,39sin2t+0,56сos3t-0,03sin3t-

-0,02сos4t+0,37sin4t-910^-4t²+0,02t+2,75, (1)

у=0,86, е=3,4 %, ц²=0,22, R²=0,78. Здесь у - среднее квадратическое отклонение, е - средняя относительная ошибка аппроксимации, ц^{2 -} коэффициент сходимости, R² - коэффициент детерминации.

Графики суточной и сезонной волн интенсивности несчастных случаев представлены на рис. 4 и 5. Максимальные относительные отклонения суточной волны, достигающие +20,4 % и -18,9 %, наблюдаются в периоды 08-12ч. и 00-04ч. соответственно, для сезонной волны отклонения, достигающие +16,6 % и -15,3 %, наблюдаются в осеннее и летнее время.

Рис. 4. График суточной волны интенсивности несчастных случаев



Рис. 5. График сезонной волны интенсивности несчастных случаев

Тренд - сезонная модель интенсивности производственного травматизма имеет вид (рис. 6):

л(t) =сost+0,4sint- 0,6сos2t+сos3t- 0,4sin3t-1,19lnt+4,62, (2)

где у=0,92, е=6,7 %, ц²=0,27, R²=0,73.

Сезонные колебания интенсивности несчастных случаев формируются не только под влиянием природно-климатических факторов, и не во всех случаях сезонность является следствием действия неуправляемых или почти неуправляемых факторов.

Рис. 6. Прогнозная тренд - сезонная модель интенсивности производственного травматизма

Чаще всего факторы поддаются регулированию, но даже в тех случаях, когда прямое воздействие на процессы, вызывающие сезонные колебания невозможно, необходимо учитывать их действие при совершенствовании технологических и организационных процессов.

Анализ опасных событий, приводящих к несчастным случаям на производстве, подтверждает их сложную причинно-следственную связь и вероятностную природу. Установлено, что интенсивность несчастных случаев представляет собой пуассоновский нестационарный поток событий, поэтому вероятность наступления того или иного числа несчастных случаев за какой-нибудь промежуток времени зависит не только от длины этого промежутка, но и от момента его начала.

Интенсивность и тяжесть несчастных случаев различна для различных производственных процессов и горнотехнических условий. Для разработки управленческих решений и принятия мер, направленных на снижение уровня травматизма, необходимо знать прогнозные вероятности степени тяжести производственных травм по видам и причинам происшествий. Для определения последних все травмоопасные факторы подразделены на различные б - травмоопасные события б₁,…,б_n. Согласно Форсюк А.А., вероятность P_i i-й группы тяжести травмы (1-легкая травма, 2 - тяжелая, 3 - смертельная) определяется по формуле:

,

где P_б - вероятность появления б - травмоопасного фактора; P_вб - вероятность в-й травмы от б - травмоопасного фактора, где в - какая-либо травма; P_iвб - вероятность i-й группы тяжести в-й травмы от всех травмоопасных факторов б.

Расчеты, выполненные на основании статистических наблюдений, позволяют определить вероятности появления причин и видов опасных происшествий, приводящих к травмам различной степени тяжести в условиях угольных разрезов Южной Якутии (табл. 3 и 4).

Таблица 3. Вероятности степеней тяжести несчастных случаев по видам происшествий

Виды происшествий	Вероятность получения
	травмы	легкой травмы	тяжелой травмы	смертельной травмы
1	0,263	0,733	0,222	0,044
2	0,105	0,833	0,111	0,056
3	0,099	0,706	0,294	0
4	0,251	0,860	0,140	0
5	0,187	0,906	0,094	0
6	0,094	0,625	0,313	0,063

Таблица 4. Вероятности степеней тяжести несчастных случаев по причинам происшествий

Причины происшествий	Вероятность получения
	травмы	легкой травмы	тяжелой травмы	смертельной травмы
1	0,053	0,778	0,222	0
2	0,117	0,900	0,100	0
3	0,070	0,750	0,250	0
4	0,094	0,813	0,125	0,063
5	0,105	0,611	0,389	0
6	0,135	0,739	0,217	0,043
7	0,386	0,848	0,136	0,015
8	0,018	0,667	0,333	0
9	0,023	0,750	0	0,250

Мерой оценки безопасности производства является риск, которому подвергаются работники на своих рабочих местах. Производственные риски, рассчитанные за последние 11 лет, характеризуют высокий уровень опасности производства на угледобывающих предприятиях Южной Якутии (рис. 7). горнотранспортное экскаваторный угледобывающее безопасное

В соответствии с результатами дисперсионного анализа все исследования, связанные с показателями производственного травматизма, необходимо проводить отдельно по водителям автосамосвалов, по машинистам экскаваторов и всем остальным профессиям обслуживающего персонала.

Рис. 7. Динамика производственного риска

Сравнение "факторных дисперсий", порождаемых воздействием исследуемых факторов, и "остаточных дисперсий", обусловленных случайными причинами, показывает, что фактор "профессия" оказывает существенное влияние и на случайную величину - количество впервые выявленных профессиональных заболеваний. Декомпозицией фактора "профессия" установлено, что на интенсивность профессиональных заболеваний наибольшее влияние оказывают такие составляющие, как "водитель автосамосвала" и "слесарь по ремонту автосамосвалов". На интенсивность развития профессиональных заболеваний среди водителей автосамосвалов значительное влияние оказывает фактор "стаж" работника, при этом доля контролируемого фактора составляет 52,1 %.

При изучении профессиональной заболеваемости необходимо располагать не только сведениями о численности работающих в отдельных стажевых и профессиональных группах, а также иметь данные о частоте и тяжести неблагоприятных реакций организма человека на воздействие вредных факторов производственной среды и трудового процесса. При прогнозировании частоты тех или иных отклонений в состоянии здоровья, как отдельных лиц, так и трудовых коллективов, может быть использовано бесчисленное множество показателей, каждый из которых можно рассматривать как критерий профессионального риска. Согласно Молодкиной Н.Н., любая нозологическая форма профессионального заболевания может быть взята в качестве критерия профессионального риска. С учетом таких факторов, как профессия, возраст и стаж работника, имеющих прямое или косвенное отношение к развитию профессиональных заболеваний в условиях угольных разрезов Южной Якутии, определены вероятности развития профессиональных заболеваний по каждой нозологической форме, учитывающие степень их тяжести.

Помимо уровня, характера и длительности воздействия вредного фактора на состояние здоровья работника, необходимо учитывать комплексность воздействия факторов. Для оценки вклада вибрационного, шумового фактора и охлаждающего микроклимата в развитие специфических и неспецифических нарушений здоровья при сочетанных действиях двух и более факторов данные по водителям автосамосвалов (возраст которых 30-45 лет) проанализированы в зависимости от стажа по профессии (рис. 8).

Темп прироста нарушений здоровья, связанных с сочетанным действием вибрации и шума, в 4 раза выше, чем при сочетанном действии вибрации и охлаждающего микроклимата. При стаже до 9 лет частота вибрационной болезни в сочетании с радикулопатией преобладает над частотой вибрационной болезни в сочетании с невритом слуховых нервов.

С увеличением стажа отмечается опережающий рост числа вибрационной болезни в сочетании с невритом слуховых нервов. При стаже свыше 12 лет сочетание всех профессиональных заболеваний встречается в 8 раз чаще, чем при стаже менее 12 лет.



Рис. 8. Динамика частоты нарушений здоровья в зависимости от стажа водителей автосамосвалов

При исследовании частоты заболеваний работников, обслуживающих ЭАК, в зависимости от величины превышения предельного уровня шума и вибрации получено, что при сочетанном воздействии вредных факторов с уровнями, превышающими предельные, темп прироста нарушений здоровья в 1,7 раза выше, чем при воздействии одного шумового фактора, и в 1,4 раза выше, чем при воздействии одного вибрационного фактора (рис. 9).

Увеличение величины превышения предельно допустимых уровней факторов на 1 % приводит к росту частоты нарушений в среднем на 9,1 %:

у=0,38х+3,03,

где х - величина превышения предельного допустимого уровня вредного фактора, %; у - процент лиц с нарушениями здоровья по причине сочетанного воздействия шума и вибрации.

Изучение статистики показывает, что причины производственного травматизма и профессиональной заболеваемости связаны, в первую очередь, с техническим состоянием горнотранспортного оборудования и условиями труда основного и вспомогательного персонала.

Рис. 9. Динамика частоты нарушений здоровья в зависимости от величины отклонения уровней шума и вибрации от предельно допустимого

Нередко причинами аварийных ситуаций на экскаваторной технике и карьерном автотранспорте являются горнотехнические, горно-геологические и погодно-климатические условия карьера. Совокупное влияние производственных, природных и социальных факторов на уровень производственного травматизма и профессиональной заболеваемости работников, обслуживающих ЭАК, установлено путем построения множественных корреляционно-регрессионных моделей:

т_э=35,15-3,66КТГ-23,38КТИ+0,24н-0,099вр-0,05с_?5,

у=0,49, е=7,69 %, ц² =0,01, R²=0,99;

б_э=24,66-2,9·10^-5р+0,13с_?5,

у=0,91, е=5,09 %, ц² =0,03, R²=0,97;

т_а=0,75-4,63КТГ-27,69КТИ+0,36l+7,60·10^-3h+0,15н+0,05с_<5,

у=0,91, е=6,92 %, ц² =0,09, R²=0,91;

б_а=-24,48-8,7·10^-4р+0,53l+0,097h+0,03с_?5,

у=2,85, е=3,14 %, ц² =0,06, R²=0,94.

Здесь т_э, т_а - количество травмированных работников, чел., б_э, б_а - количество работников, обслуживающих карьерные экскаваторы и автосамосвалы соответственно, имеющих профессиональные заболевания, чел., КТГ, КТИ - коэффициенты технической готовности и технического использования, р - ресурс горнотранспортного оборудования, %, н - продолжительность неблагоприятной погоды, %, вр - контингент работников, имеющих высокую квалификацию, %, с_?5, с_<5 - контингент работающих со стажем работы по профессии не менее и менее 5 лет соответственно, %, l - расстояние транспортирования груза за один цикл, км, h - глубина разрабатываемого участка карьера, м.

Установленные зависимости между уровнями производственного травматизма, профессиональной заболеваемости и показателями, характеризующими техническое состояние горнотранспортного оборудования, горнотехнические, погодно-климатические и социальные условия производства, позволяют управлять безопасным функционированием ЭАК путем оперативного реагирования на изменения окружающей обстановки.

Оптимизация параметров технологических процессов, обеспечивающих безопасное и эффективное функционирование экскаваторно-автомобильного комплекса.

Безопасное и эффективное функционирование ЭАК взаимосвязаны и взаимодополняют друг друга. Как обеспечение безопасности должно служить средством для повышения эффективности производства, так и поддержание высокого уровня безопасности производства невозможно без эффективной работы, так как экономическая ответственность за безопасность производства возложена на собственника угледобывающего предприятия.

Безопасная и эффективная работа ЭАК зависит, прежде всего, от совершенства применяемых машин и оборудования, технологических процессов, качества и своевременного выполнения ремонтных работ, осуществления ряда организационных мероприятий и отношения к этим вопросам инженерно-тех-нических работников и рабочих. Последовательность реализации технических, технологических и организационных решений зависит от целей собственника и возможностей предприятия.

Оптимизация параметров взрывных работ. Тенденция к увеличению темпов ведения открытых горных работ требует совершенства технологии ведения взрывных работ, так как от них во многом зависит эффективность ЭАК, всего технологического цикла на угольном разрезе. Травматизм и аварийность, связанные с применением взрывчатых веществ (ВВ), подтверждают актуальность вопросов совершенствования технологии и обеспечения безопасности взрывных работ.

Многолетнемерзлые породы разной прочности и трещиноватости, наличие мощных водоносных горизонтов, обмерзание стенок скважин и, вследствие этого, потеря диаметра обусловливают сравнительно низкую эффективность взрывных работ на угольных разрезах Южной Якутии, не позволяют использовать с достаточной точностью известные формулы для расчета параметров взрывания. Удельный расход ВВ - основной параметр взрывания, так как стоимость приобретения материалов является для предприятий одной из главных составляющих эксплуатационных затрат.

При взрывании горных пород вспучивание поверхности сопровождается образованием трещин, по которым происходит прорыв газов и, следовательно, непроизводительный сброс давления из зарядной полости. Чтобы задержать начало прорыва газов, который влияет на разрушающую энергию взрыва, необходимо знать предельное время, по истечении которого взрывные газы будут не способны производить метание породы, т.е. давление продуктов детонации не будет осуществлять выброс породы. На основе упруго-хрупкой модели разрушения горных пород получено решение данной задачи для случаев цилиндрического и сферического заряда взрывчатого вещества.

Инженерные расчеты действия взрыва сводятся, в основном, к получению геометрических характеристик взрыва: размеров и формы воронки или зоны взрыва, длины линии наименьшего сопротивления заряда и т.д.

Для определения радиуса (R) и глубины воронки взрыва выведены формулы, учитывающие радиус заряда ВВ; глубину заложения; плотность и массу (m) ВВ; давление, создаваемое ВВ на поверхности заряда; параметр (л), зависящий от мощности заряда ВВ (1<л?2); плотность горной породы, из которых вытекает, что радиус воронки прямо пропорционален массе заряда ВВ:

R .

Преимущество данного соотношения перед аналогичными, полученными Боресковым М.М. и Ивановым Б.А. (R); Кузнецовым В.М. (R); Гаф-фней Е.С. (R); Холсэппл и Шмидт (R), в том, что оно учитывает мощность заряда ВВ.

Основной объем горной породы (95-98 %), перемещаемой при взрывах, распределяется в непосредственной близости от взорванной выемки, образуя ее бортовые навалы. Однако отдельные куски могут разлетаться на значительные расстояния, представляя опасность для людей, техники и наземных объектов.

Как считают Мосинец В.Н., Абрамов А.В., Суханов А.Ф., Ходинов А.С., Тимченко А.И., Сандт Ф.Ф. и др., при значительной мощности взрываемого массива сопротивление воздуха не сказывается на дальности метания пород, оторванный массив движется в воздухе весьма компактной массой при сравнительно небольшой начальной скорости разлета, что позволяет определить дальность разлета взорванной массы по формулам элементарной баллистики, не учитывая сопротивление воздуха. Практика взрывания показывает, что эти выводы не подтверждаются.

Для получения формул, учитывающих сопротивление воздуха при определении радиуса безопасной зоны взрывных работ, можно воспользоваться дифференциальным уравнением теории внешней баллистики:

, (3)

где - скорость полета, - ускорение силы тяжести, t - время полета, b - коэффициент, учитывающий сопротивление воздуха.

Покровским Г.И. и Черниговским А.А. получено приближенное решение уравнения (3). Точное решение, полученное путем введения угла наклона б касательной к траектории полета тела относительно исследуемой поверхности, имеет вид:

, ,

,

определена из начальных условий:

,

угол вылета, v₀ - начальная скорость куска породы.

Согласно Авдееву Ф.А., Барону В.Л. и Блейману И.Л., минимальная скорость вылета куска породы, начиная с которой необходимо учитывать сопротивление воздуха при расчете радиуса безопасной зоны, определяется по формуле

.

Это условие Овсиенко А.В. выводит приближенным способом из расчета полета куска породы в вертикальном направлении, при этом допустимую погрешность величин максимальных высот подъема в случаях с учетом и без учета сопротивления воздуха автор принимает равной 10 %. Условие, более точно определяющее v_min, имеет вид:

, (4)

где n - погрешность. В частности, при n=10 % и b=110^-3 условие (4) принимает вид:

. (5)

Значения v_min, рассчитанные по (5) при различных углах б₀, сведены в табл. 5.

...