ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ВЕДЕНИЯ ГОРНЫХ РАБОТ В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

  • Е.Л. ГРИШИН Горный институт УрО РАН
  • Н.А. ТРУШКОВА Горный институт УрО РАН

Аннотация

Современные условия добычи полезных ископаемых характеризуются усложне- нием горно-геологических и горнотехнических условий, что является фактором сниже- ния уровня рентабельности горнодобывающих предприятий, а также приводит к увели- чению сложности процесса обеспечения промышленной безопасности. Анализ аварийных случаев и случаев производственного травматизма показыва- ет превалирующую роль человеческого фактора среди причин возникновения данных ситуаций. Однако более детальное рассмотрение причин позволяет сделать вывод, что ошибки, совершаемые персоналом, происходят в условиях дефицита информации. Наиболее эффективным средством борьбы с травматизмом и аварийными ситуа- циями в описываемых условиях является автоматизация производственных процессов, одним из важнейших среди которых в горном деле является вентиляция. Наличие средств автоматизации позволяет с одной стороны, возложить часть функции управле- ния процессами на систему управления, а с другой стороны - увеличить объем посту- пающей информации об объектах и процессах в реальном времени. Важным процессом в развитии направления автоматизации является постепен- ный пересмотр требований промышленной безопасности: снижение величины техниче- ского запаса, являвшегося основным инструментом систем безопасности прошлого, в пользу внедрения средств автоматического мониторинга и управления технологиче- скими процессами. Отделом аэрологии и теплофизики Горного института УрО РАН разработаны теоретические основы системы интеллектуального мониторинга параметров рудничной атмосферы [1, 2, 3, 4]. Разработанные принципы вошли в основу системы аэрогазоди- намической безопасности, испытания которой произведены на руднике 4 РУ ОАО «Бе- ларуськалий». На рисунке 1 представлена принципиальная схема размещения измерительного оборудования системы аэрогазодинамической безопасности в рамках столба лавы руд- ника. Для испытаний системы выбран участок рудничного поля, на котором проявляют себя следующие вредные факторы рудничной атмосферы: - повышенные температуры воздуха вследствие значительной глубины залегания промышленных пластов и концентрации горного оборудования, являющегося мощным источником тепловыделения; - горючие газы, образующиеся в результате разрушения массива при ведении гор- ных работ, а также в результате оседания пород кровли в выработанном про- странстве лавы. Датчики скорости и температуры воздуха, расположенные в районе выработок главного направления, позволяют контролировать количество и температуру посту- пающего воздуха на участок, а также расход исходящей струи. Указанные датчики объ- единены в автоматизированную замерную станцию (АЗС) №1. Непосредственно в рабочей зоне лавы располагается АЗС №2, включающая дат- чики скорости воздуха, температуры и концентрации горючих газов. 254 ----------------------- Page 255----------------------- Рис. 1. Принципиальная схема системы аэрогазодинамической безопасности в условиях рудника 4 РУ ОАО «Беларуськалий» Расчетным ядром системы аэрогазодинамической безопасности является анали- тический комплекс «АэроСеть» [5]. Данные, получаемые с АЗС, в реальном времени вносятся в качестве исходных величин в математическую модель вентиляционной сети участка. Это позволяет в реальном времени рассчитывать качественные, количествен- ные и микроклиматические показатели рудничной атмосферы в пределах участка. В частности, такой функционал позволяет отследить возникающие утечки воздуха, спрогнозировать выход показателей за пределы допустимых правилами безопасности пределов. Аналитический комплекс «АэроСеть» используется не только как расчет- ный модуль системы, но и в качестве автоматизированного рабочего места дис- петчера [6]. Показания датчиков в реальном времени отображаются на аксонометриче- ской схеме (или погоризонтном плане по выбору пользователя) одновременно с рассчитанными параметрами атмосферы. Доступно отображение полей расхода, температуры воздуха или концентрации горючих газов. Предусмотрен функционал сигнализации диспетчеру о выходе контролируемых параметров из допустимого диапазона значений. Дополнительные возможности симбиоза системы мониторинга и матема- тической реализуются в возможности анализа и расчетов вентиляционных ре- жимов в нештатных ситуациях проветривания, что может быть использовано, к примеру, при разработке оперативных планов ликвидации аварийных ситуаций [7, 8, 9]. Показания датчиков расхода воздуха используются для расчета распределения воздуха по всем выработкам панели, не оборудованным средствами измерения (рису- нок 2). 255 ----------------------- Page 256----------------------- Рис. 2. Результат автоматического распределения расходов воздуха по данным датчиков скорости АЗС №1 и №2 Показания датчиков температуры/концентрации в совокупности с данными о скоро- сти воздуха (полученной как с датчиков, так и в результате распределения расходов воздуха) могут быть использованы для интерполяции значения температур/концентрации по всем остальным выработкам, по которым оперативных данных нет (рисунок 3). Рис. 3. Результат автоматического распределения температур воздуха по данным датчиков температуры АЗС №1 и №2 на основании распределенных ранее расходов воздуха

Литература

  1. Казаков Б.П. Теория и практика прогнозирования, профилактики и борьбы с аварийными нарушениями проветривания рудников / Б.П. Казаков, Л.Ю. Левин, А.В. Шалимов. - М.: Недра, 2016. - 244 с.: ил.
  2. Левин Л. Аэрологическая безопасность горных предприятий / Левин Лев, Кормщиков Денис // Инженерная защита. - 2016. - № 1 (12). - С. 48-53.
  3. Левин Л.Ю. Разработка математических методов прогнозирования микроклиматических условий в сети горных выработок произвольной топологии / Л.Ю. Левин, М.А. Семин, А.В. Зайцев // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2014. - № 2. - С. 154-161.
  4. Казаков Б.П. Современные подходы к разработке способов управления тепловым режимом рудников при высокой температуре породного массива / Б.П. Казаков, Л.Ю. Левин, А.В. Зайцев // Горн. журн. - 2014. - № 5. - С. 22-25.
  5. Единая информационно-аналитическая система «Аэросеть» для проектирования и расчета вентиляции калийных рудников / И.В. Протасеня, С.П. Береснев, Ю.В. Круглов, Е.Л. Гришин, А.С. Киряков // Горн. журн. - 2010. - № 8. - С.69-72.
  6. Гришин Е.Л. Автоматизированное рабочее место специалиста рудничной вентиляции / Е.Л. Гришин, Д.С. Кормщиков, А.В. Кашников // Актуальные проблемы повышения эффективности и безопасности эксплуатации горно-шахтного и нефтепромыслового оборудования: материалы I Междунар. науч.-практ. конф. «Горная электромеханика - 2014» / ПНИПУ [и др.]. - Пермь, 2014. - С. 143-149.
  7. Гришин Е.Л. Использование результатов теплогазодинамического расчета при анализе аварийных ситуаций и разработке плана ликвидации аварий в аналитическом комплексе «Аэросеть» / Е.Л. Гришин, Д.С. Кормщиков, Л.Ю. Левин // Горн. информ.- аналит. бюл. - 2014. - № 9. - С. 185-189.
  8. Гришин Е.Л. Моделирование аэротермодинамических процессов в программном модуле «План ликвидации аварий» / Е.Л. Гришин, А.С. Киряков, Д.С. Кормщиков // Горн. информ.-аналит. бюл. - 2012. - № 5. - С. 312-315.
  9. Казаков Б.П. Разработка моделей аэрологических и теплофизических процессов, протекающих в аварийных режимах проветривания горнодобывающих предприятий / Б.П. Казаков, А.В. Шалимов, Е.Л. Гришин // Горн. информ.-аналит. бюл. - 2015. - № 12. - С. 157-163.
Опубликован
2018-10-01
Выпуск
Раздел
Статьи