Улучшение условий труда, повышение его безопасности и охрана окружающей среды как важные социальные требования к функционированию горнодобывающего предприятия

Техническое регулирование в области промышленной безопасности в производственных сферах экономики государства 

Термин «промышленная безопасность», означающий состояние защищенности физи ческих и юридических лиц, а также окружаю щей среды от вредного воздействия опасных производственных факторов, в Казахстане появился сравнительно недавно – 3 апреля 2002 года, когда был принят Закон Республики Казахстан № 314-11 «О промышленной безо пасности на опасных производственных объ ектах». 

Подчеркивается, что забота об улучшении условий труда и повышении его безопасности – это важное социальное требование к функционированию любого предприятия. Отмечается, что к предприятиям с особо опасными условиями труда относятся угольные шахты. Делается вывод, что разработка способов, обеспечивающих повышение безопасности и компл ексное освоение угл егазовых месторождений на основе заблаговременного извлечения метана, является актуальной научной задачей. Анализируются затраты на технику безопасности на шахтах, которые дальше будут расти по мере механизации и интенсификации горного производства. Рассматриваются основные блоки алгоритма принятия управленческих решений и даются рекомендации по количественной оценке аэрологического риска на угольном предприятии. Описываются характер и масштабы воздействий горного производства на окружающую среду. Излагается необходимость повышенного внимания к проведению средозащитных мер в г о р н о д о б ы в а ю щ и х о т р а с л я х промышленности.

области обеспечения безопасной эксплуатации опасных производственных объектов, преду преждения вредного воздействия опасных производственных факторов, возникающих в результате аварий, инцидентов на опасных производственных объектах, на персонал, на селение, окружающую среду, а также обеспе чения готовности организаций к локализации и ликвидации аварий, инцидентов и их по следствий и гарантированного возмещения убытков, причиненных ими физическим и юридическим лицам, окружающей среде и государству.

Требования промышленной безопасно сти распространились практически на все про изводственные сферы экономики государства.

Требованиями промышленной без опасности руководствуются при нефтегазодо быче на море, ведении работ на морских ста ционарных платформах, эксплуатации автомо бильных заправочных станций сжиженного газа, технологических трубопроводов, метро политенов, железнодорожных вагонов цистерн для перевозки жидкого аммиака, ды мовых и вентиляционных промышленных труб, при взрывных, геологоразведочных, во долазных работах, разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом, у г о л ь н ы х , н е ф т я н ы х и г а з о в ы х месторождений, ведении работ подземным способом, подземном ремонте нефтяных и газовых скважин, ликвидации, консервации скважин и оборудования их устьев и стволов, эксплуатации теплопотребляющих установок и тепловых сетей потребителей, установок подготовки нефти, нефтебаз и автозаправоч ных станций, хвостовых и шламовых хозяйств горнорудных и нерудных организаций, заготовке и переработке лома и отходов черных металлов, использовании сжиженных углево дородных газов, систем распределения и по требления природных газов, переработке га зов, дроблении, сортировке, обогащении по лезных ископаемых и окусковании руд и кон центратов, использовании неорганических жидких кислот и щелочей, обращении с источ никами ионизирующего излучения, хранении серы и разработке серных блоков. 

Роль затрат по технике безопасности и улучшению условий труда в угольной отрасли 

Забота об улучшении условий труда и повышении его безопасности – важнейшее социальное требование к функционированию любого промышленного предприятия.

О с о бе н н о р а зв и т и е угол ь н о й промышленности в последние годы сопровождается усложнением условий труда и снижением безопасности горных работ. Несмотря на заметный рост уровня механиза ции производственных процессов, угольная промышленность остается одной из наиболее трудоемких отраслей.

Для безопасного ведения работ необхо димо, прежде всего, обеспечить приоритет безопасности человека и создание безопасных и здоровых условий труда на каждом рабочем месте, безопасное ведение технологических процессов в соответствии с установленными нормами и правилами.

Угольные шахты относятся к предпри ятиям с особо опасными условиями труда. Ос новными опасностями являются:

Самовозгорание углей. Проблема прогнозирования самонагревания углей и возникновения эндогенных пожаров на угольных шахтах весьма актуальна для угледобывающих предприятий. До сих пор на ранней стадии обнаруживается лишь часть случаев опасного самонагревания угольных массивов.

Исследованием [1; 203-204] выявлено, что с момента эксплуатации Карагандинского угольного бассейна зафиксировано 166 эндо генных пожаров. Из них 84 % приходится на выработанное пространство и 16% на целики. Большинство пожаров в целиках возникло в надштрековых и подштрековых охранных це ликах. Из всех пожаров 65 % приходилось на действующие участки и горизонты, 35 % на отработанные участки. Эндогенные пожары наблюдались на 12 пластах из 19 разрабаты ваемых. В табл. 1 приведено распределение эндогенных пожаров по пласт ам Карагандинского бассейна. 

Таблица 1 Распределение эндогенных пожаров по пластам Карагандинского бассейна 

Эндогенные пожары зарегистрированы при всех системах разработки, применявших ся в бассейне, любом порядке отработки кры ла, причем при прямом порядке возникло 22% всех пожаров, при обратном – 31 %, при ком бинированном – 47 %. При пластовой подго товке возник 91 % всех пожаров, при полевой и групповой – 9 %.

К основным причинам возникновения эндогенных пожаров, указываемых в актах расследования, относятся:

• недостаточная изоляция выработанно го пространства;
• несоблюдение правил противопожар ной безопасности и нарушение технологии ведения горных работ;
• разрушение и деформация целиков; высокая склонность углей к самовоз-
• горанию в зонах геологических нарушений; наличие утечек воздуха между лавами
• верхнего и нижнего слоев;
• отсутствие или несвоевременное вы полнение профилактических мероприятий.

Подавляющее число эндогенных пожаров произошло на самом мощном пласте к12.

Р а б о т ы п о п р е д о т в р а щ е н и ю (профилактике) эндогенных пожаров, их лока лизации и тушению являются важными эле ментами горной технологии. В современных условиях – это управляемые горнотехнологи ческие процессы. Надежное по результатам и заблаговременное по срокам выявления зон эндогенных нагревов горных массивов и скоп лений углей имеет исключительное значение для горных предприятий.

Пылегазовый режим угольных шахт. По характеру выделения газа выделяют: обык новенное; суфлярное; внезапное.

Интенсивность травматизма на шахтах, опасных по внезапным выбросам, почти на 40% выше, чем на неопасных. Простои участ ков, связанные со взрывами, вспышками, вне запными выбросами, достигают 20%, а потери при проходке – 25%. Значительно хуже техни ко-экономические показатели отработки. Про изводительность труда на газовых шахтах на 25-40% ниже, а себестоимость угля в среднем на 35-45% выше, чем в аналогичных горно геологических условиях в негазовых шахтах.

Газы угленосных отложений включают метан, тяжелые углеводороды (этан, бутан, пропан и др.), водород, углекислый газ и азот. Крайне редко присутствует сероводород, а в весьма малых концентрациях аргон, гелий и другие инертные газы. Основной источник газов сам уголь, который в процессе мета морфизма генерирует большое количество (до 500 м3/т угля) различных, в основном углево дородных, газов. До глубины 100-300 м обыч но преобладают углекислые и азотсодержащие газы, глубже метановые. Большинство газов находится в угле в сорбированном состоянии, ограниченное количество в свободном. С ростом степени метаморфизма количество ме тана в углях возрастает от 1-5 м3/т до 25-30 м3/ т, реже более.

Проведенное исследование [2; 83] показывает, что газоносность углей Карагандинского бассейна характеризуется следующими данными (табл. 2).

Как правило, изучение газоносности (метаноносности) месторождения проводят для прогноза газообильности будущих шахт, инженерных расчетов вентиляции и проекти рования мер борьбы с газопроявлениями и внезапными выбросами угля и пород. 

Таблица 2 -Газоносность углей Карагандинского бассейна

Неотъемлемым элементом технологии разработки при современных нагрузках на шахту и забой стала дегазация угольных пла стов. Для обеспечения нагрузок на уровне 5000-10000 т/сут при газоносности угольных пластов более 20 м3/т в современных горно технических условиях эффективность дегаза ции добычного участка должна составлять не менее 80-85%, а разрабатываемого пласта – 45 -60%.

Ещѐ одной опасностью (и профессио нальная вредность, и опасность взрывов) в угольных шахтах является пыль. Пылеобра зующая способность угольных пластов повы шается с увеличением их вынимаемой мощно сти и глубины залегания, а запыленность воз духа в процессе работы очистного комбайна повышается с увеличением крепости угля и снижается с увеличением влажности угольно го массива. При этом в процессе выемки угля комбайнами содержание частиц пыли менее 70 мкм растет с увеличением метаноносности пласта.

В связи с этим существенными для рас смотрения вопросами, связанными с выемкой мощных пологих пластов комбайнами с резцо вым инструментом для разрушения углей и проблемой газовыделения и пылеподавления, а также с разработкой искровзрывобезопасных исполнительных органов, являются:

критическая оценка существующих и широко применяемых в шахтах способов и средств орошения в процессе работы исполни тельных органов очистных комбайнов;

выявление характера изменений удельного пылевыделения шахтопластов в за висимости от вынимаемой мощности пластов, их глубины залегания и массы пыли, образую щейся в процессе разрушения углей;

азработка новых технических реше ний для создания искровзрывобезопасных ис полнительных органов очистных комбайнов с высокой эффективностью пылеподавления.

Газодинамические явления в уголь ных шахтах. На сегодняшний день почти все шахты Карагандинского бассейна являются выбросоопаснными. Поэтому локальные способы предотвращения внезапных выбросов значительно снижают темпы проведения под готовительных выработок и не обеспечивают необходимой эффективности. Кардинальным решением проблемы является разгрузка разрабатываемых угольных пластов. Однако область применения этого способа ограничена горно-геологическими условиями. Поэтому разработка способов, обеспечивающих повы шение безопасности и комплексное освоение углегазовых месторождений на основе забла говременного извлечения метана, является актуальной научной задачей.

Мероприятия по предотвращению вне запных выбросов угля и газа подразделяются на региональные и локальные.

Региональные способы можно подразде лить на собственно региональные (первая группа) и на способы, выполняемые из выра боток выбросоопасного пласта (вторая груп па). Целью применения региональных меро приятий первой группы является изменение природных свойств пласта таким образом, чтобы его участки с повышенной потенциаль ной выбросоопасностью не выделялись на общем фоне. Региональные способы второй группы выполняются с той же целью, но с учетом ликвидации влияния на выбросоопас ность горнотехнических условий и техноген ных факторов.

Наиболее перспективными являются региональные мероприятия первой группы (заблаговременные), которые позволяют до начала ведения горных работ снизить опас ность пласта по газодинамическим явлениям.

Локальные способы предотвращения выбросоопасности применяются на участках пласта с выбросоопасностью, установленной на основе текущего прогноза.

Способы дегазации угольных пластов (при обеспечении значительного съема мета на) одновременно можно рассматривать и как способы снижения выбросоопасности. С этих позиций, в зависимости от источника газовы деления и объекта дегазации, можно выделить следующие основные способы: заблаговре менная дегазация через скважины с поверхно сти путем гидрорасчленения пласта; предва рительная дегазация разрабатываемых пластов (пластовая дегазация, в том числе – с перебу риванием контура будущих подготовительных выработок); дегазация при ведении подготови тельных выработок (барьерная дегазация и газодренажные скважины).

Таким образом, работа в подземных условиях шахт объективно связана с некоторым дискомфортом и опасностью. Лишь большой уровень затрат на технику безопасности делает эти условия относитель но благоприятными и безопасными. Если бы можно было выделить все эти затраты, то к ним пришлось бы причислить те, которые обычно полагаются само собой разумеющимися и составляют значительную часть общей капитало и фондоемкости горного производ ства. Так, выяснилось бы, что горные выра ботки проводятся сечением, площадь которого определяется требованием обеспечить рабо чие места достаточным количеством свежего воздуха и создать условия безопасного пере движения людей. При снижении этих требова ний до уровня «абсолютно необходимого ми нимума» общая фондоемкость по шахте была бы примерно на 10—15% ниже.

Норматив допустимой скорости движе ния воздушной струи по выработкам также определен из условий комфортности работы в подземных условиях; в противном случае пло щадь сечения и стоимость выработок могли бы быть еще меньшими. По условиям техники безопасности определяются параметры систем разработки.

Ряд служб горной промышленности спе циально выполняет функции создания ком фортных и безопасных условий работы (предварительное осушение шахтных полей и водоотлив, кондиционирование воздуха, кон троль за газовыделением, служба борьбы с подземными пожарами, горноспасательные части и др.). На долю этих служб приходится 15% общей стоимости активных основных фондов угольных шахт.

Затраты на улучшение условий труда и технику безопасности непрерывно возрастают. Требования к условиям труда растут по мере повышения общего уровня жизни. Практика показывает, что один только высокий уровень заработной платы еще не делает шахту доста точно привлекательной для молодежи: необхо димы большие работы по созданию благопри ятных условий труда на рабочих местах, осо бенно под землей. Затраты на технику безо пасности в перспективе также будут расти по мере механизации и интенсификации произ водства.

Правила безопасности и технической экс плуатации горных предприятий последова тельно становятся все более требовательными и жесткими. Поэтому в течение последних десятилетий существенно повысилась стои мость создаваемых новых предприятий и ма шин. Большое внимание за последний период было уделено решительной перестройке тех нологических комплексов на поверхности шахт, доведению их до уровня большинства современных предприятий других отраслей. Следует отметить, что в этом отношении пред стоит сделать еще многое.

Необходимость создания системы управления аэрологическим риском на угольных шахтах 

Поскольку промышленная безопасность подразумевает в первую очередь состояние защищенности от опасных производственных факторов при аварии, в Казахстане существуют методики по управлению рисками и расследованию аварий на опасных производственных объектах. Так, с точки зрения обеспечения промышленной безопасности на угольном предприятии особую важность приобретает управление аэрологическим риском на шахтах. Оно должно быть основано на системном подходе к принятию процедур и практических мер по пред упреждению или уменьшению опасностей, приводящих к отказам шахтных вентиляционных систем (ШВС).

Система управления риском включает в себя: сбор информации о состоянии элементов ШВС; определение опасностей, выявление причинно-следственных связей между воз можными нежелательными событиями; выбор методов анализа риска; качественный анализ риска и условий его возникновения; количест венную оценку уровня риска; оценку вероят ности наступления аварийной ситуации; при нятие решений о проведении мероприятий по снижению риска.

Управление риском представляет собой динамический процесс, имеющий сложную иерархическую структуру. Блок-схема алго ритма принятия управленских решений приве дена на рис. 1.

Перспективными при оценке и прогнози ровании эффективности функционирования системы управления аэрологическим риском являются методы нечетких множеств. Одним из основополагающих принципов нечеткой логики является взвешивание сведений, т.е. задание уверенности (веса) в их истинности. Такой подход позволит алгоритмизировать нечеткие утверждения с целью дальнейшего компьютерного моделирования исследуемого явления.

Таким образом, появится возможность гибкого реагирования всей системы на появление новых опасностей, приводящих к отказам ШВС, что обеспечит высокую результативность в управлении аэрологи ческим риском.

Рисунок 1 Алгоритм принятия управленческих решений по снижению аэрологического риска

(Примечание – данные работы [3; 108])

Роль затрат по охране и восстановлению окружающей среды 

Рассматривая неблагоприятные воздейст вия горного производства на природную сре ду, естественно акцентировать социальную, общечеловеческую значимость происходящих при этом явлений.

Горнодобывающие отрасли относятся к числу тех, кто оказывает существенное воздействие на окружающую природную среду. Ежегодно шахтами и разрезами нарушается большая площадь сельскохозяйственных земель.

Восстановление этих земель производится лишь ряд лет спустя и требует значительных денежных средств.

Горными работами нарушается естествен ный ход подземных вод, а потребляемая часть этих вод сбрасывается далее загрязненной, что требует создания соответствующих очистных сооружений.

В железорудных карьерах источниками пылеобразования являются экскаваторные ра боты, транспортирование горной массы на склады и отвалы, взрывные и бульдозерные работы.

Вредные выбросы в атмосферу оказыва ют неблагоприятные воздействия на урожай ность полей. Не менее отрицательны воздей ствия загрязнений воздуха на лесные массивы. Наконец, известно, что коррозия железных конструкций ускоряется при этом в десятки раз. И трудно умолчать о тех последствиях техногенных выбросов, которые связаны с по терей лесами и водоемами их значения как зон отдыха, а также о последствиях, которые можно назвать «худщим качеством жизни в зонах загрязнения».

Характер и масштабы воздействий горно го производства па окружающую среду опре деляются наличием вредных примесей в до бываемой горной массе, принятой технологи ей добычи и обогащения ископаемых. При выборе той или иной технологии снижаются или, наоборот, усугубляются вредные воздействия на природную (экологическую) среду. В наиболее активной форме эти воздействия регулируются проведением па предприятиях специальных средозащитных мер. Обычно такие меры требуют капитальных вложений и не повышают мощности горного предприятия, поэтому фондоотдача горного производства при их проведении чаще всего снижается. Однако, в действительности такие меры приносят громадный эффект или, по крайней мере, позволяют предотвратить возникновение крупных ущербов. Но этот полезный результат средозащитных мероприятий возникает за пределами самого предприятия и не фиксируется в показателе его фондоотдачи.

Связи горного производ-ства с окружаю щей естественной средой проявляются, с одной стороны, в за-трачивании отдельных компонен тов природных ресурсов и, с другой, в выделе нии в эту среду новых, вредных компонентов.

Конкретно здесь можно выделить три принципиальные формы воздействий горного производства на природную среду: а) расходо вание запасов полезного ископаемого; б) нару шение «сплошности» недр и поверхности; в) выделение вредных выбросов в окружающую среду [4; 134].

В случае «а» проведение мер, обеспечи вающих более полное извлечение запасов по лезного ископаемого, как правило, требует дополнительных капитальных вложений. Кро ме того, при этом изменяются интенсивность отработки месторождения, а следовательно, и сроки последующего перехода на новые месторождения, обычно имеющие худшие условия залегания и большую фондоемкость. В случае «б» для того, чтобы не допустить (либо воз местить) нарушения поверхностных слоев земли и деформации зданий, также затрачива ются специальные капитальные вложения. При выемке полезных ископаемых в густо заселен ных промышленных районах такие вложения могут быть довольно велики: это затраты на повышение конструктивной прочности зданий или на дорогостоящую закладку выработанного пространства. В целом, однако, такие мероприятия в определенных объемах оказываются выгодными: они позволяют избежать оставления запасов в недрах, не допуская при этом подработки зданий и обходясь без затрат на их восстановление. В случае «в» средозащитные мероприятия улуч шают качественную характеристику выходных результатов производства, достигая этого пу тем расходования дополнительных капиталь ных вложений (затрат) на его входе.

Для всех трех случаев характерной явля ется определенная взаимозаме-няемость (в экономической литературе ее именуют эла стичностью) денежных и природных ресур сов: снизить расходование вторых (либо избе жать потери их качества) можно только допол нительными затратами первых.

Повышенное внимание к проведению сре дозащитных мер в горнодобывающих отраслях стало особенно уделяться в последнее время. На предприятиях горной промышленности проводятся работы по тушению горящих по родоотвалов, ликвидации мелких котельных с малоэффективными конструкциями котлов, реконструкции систем пылеулавливания на обогатительных фабриках. Осуществляется рекультивация значительных земельных пло щадей, нарушаемых открытыми горными ра ботами. Принимаются меры по очистке сбра сываемых кислых и загрязненных вод.

ЛИТЕРАТУРА

1. Дрижд Н. А., Баймухаметов С. К., Тоблер В. А. и др. Карагандинский угольный бассейн: Справочник. – М.: Недра, 1990. – С.299.
2. Голицын М. В., Макарова Е. Ю., Пронина Н. В. Методика поисков и разведки угольных месторождений: Учебное пособие. – М.: КДУ, – С.132.
3. Баловцев С. В. Количественная оценка аэрологического риска на угольных шахтах и алгоритм принятия управленческих решений // Уголь. – 2011. – № 5. – С. 108.
4. Астахов А. С., Онуфриев Л. Н. Фондоотдача в горнодобывающей промышленности. – М.: «Недра», 1978. – С.232.