МІНІСТЕРСТВО ПАЛИВА ТА ЕНЕРГЕТИКИ УКРАЇНИ

Державний Макіївський науково-дослідний інститут з безпеки

робіт у гірничій промисловості

(МакНДІ)

Льовкін Микола Борисович

УДК 622.8.001.5/658.382.3

РОЗРОБКА НАУКОВО-ОРГАНІЗАЦІЙНИХ МЕТОДІВ

ЗАПОБІГАННЯ АВАРІЯМ ТА ТРАВМАТИЗМУ

НА ОСНОВІ ВСТАНОВЛЕННЯ ЗАКОНОМІРНОСТЕЙ

ЇХ ПРОЯВЛЕННЯ У ВУГІЛЬНИХ ШАХТАХ УКРАЇНИ

Спеціальність 05.26.01 – "Охорона праці"

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора технічних наук

Макіївка – 2003

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у відділі загальної безпеки шахт Державного Макіївського науково-дослідного інституту з безпеки робіт у гірничій промисловості Міністерства палива та енергетики України (м. Макіївка).

Науковий консультант - доктор технічних наук, професор

Грядущий Борис Абрамович,

ВАТ „Науково-дослідний інститут гірничої механіки ім. М.М. Федорова” Міністерства палива та енергетики України (м. Донецьк), директор.

Офіційні опоненти: - доктор технічних наук, професор

Булгаков Юрій Федорович,

Донецький національний технічний університет Міністерства освіти та науки України (м. Донецьк), завідуючий кафедрою охорони праці та аерології;

- доктор технічних наук, професор

Кузін Віктор Олексійович,

Державна академія управління Міністерства освіти та науки України (м. Донецьк), професор кафедри менеджменту у виробничій сфері;

- доктор технічних наук, професор

Гурін Аркадій Олександрович,

Криворізький технічний університет Міністерства освіти та науки України (м. Кривий Ріг), завідуючий кафедрою охорони праці.

Провідна установа - Національний гірничий університет, кафедра аерології та охорони праці Міністерства освіти та науки України (м. Дніпропетровськ).

Захист відбудеться 7 листопада 2003 р. о 13.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 12.834.01 при Державному Макіївському науково-дослідному інституті з безпеки робіт у гірничій промисловості за адресою: 86108, м. Макіївка Донецької обл., вул. Лихачова, 60.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Державного Макіївського науково-дослідного інституту з безпеки робіт у гірничій промисловості за адресою: 86108,
м. Макіївка Донецької обл., вул. Лихачова, 60.

Автореферат розісланий 30 вересня 2003 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

кандидат технічних наук, с.н.с. В.Р. Алаб'єв

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Стан і актуальність проблеми. Україна входить до першої десятки провідних вуглевидобувних країн світу, видобуваючи більше ніж 80 млн. тонн вугілля на рік. Програмою "Українське вугілля", затвердженою Постановою Кабінету Міністрів України від 19.09.2001 № 1205, передбачено нарощування вуглевидобутку у 2010 р. до 110 і до 2030 р. - до 125 млн. тонн.

Вугільні шахти України розроблюють в основному тонкі пласти, з великою кількістю тектонічних порушень і слабкими боковими породами. Середня глибина розробки перевищує 720 м, а 30 шахт працюють на глибині 1000-1400 м. Біля 90% шахт газові, 60% – небезпечні за вибухами вугільного пилу, 45% – небезпечні за газодинамічними явищами і 25% – за самозапалюванням вугілля.

Тільки біля 30 шахт з 160 являють собою сучасні підприємства. Більше половини з них працюють понад 50 років, мають складні вентиляційні мережі і багатоступінчастий підземний транспорт. У незадовільному стані знаходяться гірничі виробки і гірничошахтне обладнання, які багато в чому забезпечують безпеку людей. У цілому промислово-виробничі фонди шахт вироблені на 65% [1].

Через складні гірничо-геологічні умови, низький рівень механізації важких і травмонебезпечних трудових процесів, дефіцит високонадійної контрольно-вимірювальної апаратури, відсутність комплексних систем протиаварійного захисту, велику плинність кадрів, недостатню їх кваліфікацію та низьку дисципліну праці, аварійність і травматизм на шахтах залишаються на високому рівні.

Більше того, значне зниження (у 3 рази) травматизму з тяжкими наслідками протягом 30 років (1960-1989 рр.) у минулому 10-річчі змінилося ростом майже у три рази відносних його показників у цілому (з 1,54 до 3,84 на 1 млн. т) і за більшістю травмуючих факторів [1].

У 1991-2000 рр. у вугільних шахтах сталося 38 вибухів газу та пилу, 78 спалахнень метаноповітряної суміші, 1512 газодинамічних явищ, 1376 крупних завалів діючих виробок, 747 підземних пожеж, 35 проривів води і шкідливих субстанцій. У цей період на шахтах у результаті аварій та нещасних випадків постраждало 358 тис. чол., з них 301 чол.(24 %) - під час аварій з груповим травматизмом.

П’ять років підряд (1998-2002 рр.) сталися високо аварійними, коли тяжкість аварій 1 категорії (5 та більше загиблих) виросла у 4,5 рази у порівнянні з попереднім п’ятиріччям, кількість загиблих збільшилась у 1,4 рази і перевищує 90% від загальної кількості смертельно постраждалих на шахтах галузі.

Незважаючи на деяке зниження у останні 2 роки загального (на 35%) та одиничного смертельного травматизму (на 22,7%), підвищилась тяжкість аварій з груповими нещасними випадками. У 2002 р. сталося 24 аварії з груповим травматизмом, у результаті яких загинуло 109 чол. (42,5% від 2002 р.) [2]. Через аварії та травматизм у вугільній галузі економічні збитки щорічно складають більше ніж півмільярда грн. [3].

Наведені дані й прийняті за останні роки накази Президента України (від 12.03.00 № 458, 13.07.01 № 515, 16.01.02 № 26) і постанови Кабінету Міністрів України (від 15.05.00 № 795, 19.09.01 № 1205, 06.07.02 № 939) з питань безпеки праці шахтарів, свідчать про загострення проблеми з аварійністю та груповим травматизмом на шахтах вугільної галузі України. Тому дослідження причин, встановлення закономірностей виникнення аварій з тяжкими наслідками і розробка методів щодо запобігання їм є актуальною проблемою. Рішенню цієї проблеми й присвячено дисертаційну роботу.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами

Дисертацію виконано відповідно до затверджених постановами Кабінету Міністрів України від 02.11.96 № 1345 “Національної програми поліпшення стану охорони праці на 1996-2000 рр.”, від 10.10.01 №1320 “Національної програми поліпшення стану безпеки, гігієни праці та навколишнього середовища на 2001-2005 роки” і від 06.07.02 № 939 “Програми підвищення безпеки праці на вугільних шахтах”. У ній використані статистичні дані за формами 7ТНВ, 1УБ, 2ТБ, матеріали 16 бюджетних і госпдоговірних науково-дослідних робіт (НДР), проведених під керівництвом і за участю здобувача, у тому числі: "Розробити проект "Положення про єдину систему профілактичних заходів щодо створення безпечних умов праці" № ДР UA01003238, 1992 р.; “Розробити проект “Гірничого Закону України” № ДР 0193U034043, 1994 р.; “Підготувати до видання і скоригувати з урахуванням пропозицій Держгіртехнагляду Росії нові “Правила безпеки у вугільних шахтах” № ДР 0195 U 023210, 1996 р.; “Розробити проекти типових професійних інструкцій гірників з охорони праці, безпечного виконання робіт і поведінки у підземних виробках вугільних шахт ” № 0529701800, 1996 р.; “Розробити галузеву систему управління охороною праці у вугільній промисловості” № ДР 0100 U 003939, 2000 р.; “Розробити заходи щодо запобігання аваріям 1 категорії з груповими нещасними випадками на підставі зведеного моніторингу стану охорони праці за останні 10 років” № ДР 0102U007394, 2002 р.; “Розробити галузевий класифікатор для ПЕОМ щодо аналізу виробничого травматизму на шахтах вугільної промисловості”№ ДР 0102 U 007410, 2002 р.; “Розробити рекомендації щодо впровадження передового вітчизняного і світового досвіду створення безпечних умов праці, запобігання виробничому травматизму і професійним захворюванням” № ДР 0102U007395, 2002 р.; “Виконати дослідження стану охорони праці і результатів реалізації Програми підвищення рівня безпеки праці на вугледобувних підприємствах і розробити заходи щодо запобігання аваріям” ДР № 0102U 007396, 2002 р.; щорічної – “Розробити заходи щодо запобігання нещасним випадкам і аваріям на основі аналізу обставин і причин їх виникнення на вугільних підприємствах України” № ДР UA01003239Р та ін.

Метою роботи є розробка теоретичних і методичних основ запобігання аваріям і травматизму у вугільних шахтах і їх практична реалізація.

Для досягнення поставленої мети потрібно було вирішити наступні задачі:

- виконати аналіз стану аварійності, травматизму і наукових розробок, що визначають безпеку гірничих робіт на шахтах вугільної промисловості України;

- розробити методи прогнозування аварій та травматизму шляхом встановлення залежності параметрів розподілу ймовірностей аварій і нещасних випадків у функції від часу;

- встановити закономірності виникнення аварій та травматизму на вугільних шахтах у залежності від природних і гірничотехнічних умов праці;

- дослідити степінь впливу гірничо-геологічних і організаційно-технічних факторів на аварійність шляхом встановлення залежності параметрів розподілу ймовірностей аварій від діючих факторів;

- розробити основні вимоги гірничого законодавства і нормативних документів з урахуванням закономірностей виникнення аварій та травматизму, степеня впливу технічних і організаційних факторів на виникнення цих подій;

- розробити галузеву систему управління охороною праці у вугільній промисловості України і запропонувати методи стимулювання працівників шахт за підвищення рівня безпеки праці;

- розробити і впровадити у галузі заходи щодо попередження аварій з груповими нещасними випадками.

Об’єкт дослідження – процеси формування аварійності та травматизму у вугільній промисловості України.

Предмет дослідження – рівень аварійності та травматизму в залежності від комплексу факторів і причин, що визначають закономірності проявлення цих подій на вугільних підприємствах.

Методи дослідження. Під час проведення досліджень використовувались теоретичні та експериментальні методи досліджень: методи математичної статистики і теорії ймовірності; аналіз науково-технічної літератури з питань безпеки праці та систем управління охороною праці; системний аналіз щодо встановлення причинно-наслідкових зв’язків між діючими факторами та їх проявленнями; дисперсійний та регресійний математичний аналіз впливу різних факторів на показники аварійності та травматизму; пофакторний аналіз матеріалів розслідування аварій 1 і 2 категорій за 10-річний період; ранговий метод для визначення степеня зв’язку між варіюючими величинами порушень Правил безпеки, аварійністю та травматизмом; експериментальні дослідження закономірностей виникнення аварійних ситуацій у залежності від різних факторів; апробування в умовах вугільних шахт розробленої системи управління охороною праці.

Ідея роботи полягає у комплексному підході до розробки методів запобігання аваріям і травматизму на шахтах усіх вугільних басейнів країни у залежності від комбінації різних факторів, що впливають на формування аварійних ситуацій.

Наукова новизна одержаних результатів полягає у встановленні закономірностей імовірності виникнення аварій у вугільних шахтах залежно від впливу природних, технічних і організаційних факторів, розробці концептуальних, нормативно-правових і науково-методичних основ організаційного механізму запобігання аваріям і управління охороною праці у вугільній промисловості.

Основні наукові положення. що виносяться на захист, та їх новизна.

1. Розроблені методи розрахунку середніх показників аварійності та травматизму у вугільній галузі, що полягають у оцінці ймовірності виникнення цих подій на основі законів розподілу випадкових величин. При цьому залежність аварійності та травматизму, отримана шляхом вираження параметрів їх розподілу у функції від часу, стала підставою для розробки методів прогнозування середніх показників імовірності аварій та нещасних випадків на вугільних шахтах за даними попереднього періоду.

2. Встановлена функціональна залежність змінення числа і частоти травматизму гірників від аварій та різних видів небезпечних виробничих факторів. Виявлений кореляційний зв’язок між числом травмованих працівників і кількістю аварій шляхом зіставлення середніх значень показників цих подій дозволив обґрунтувати положення про те, що основним напрямком зниження рівня травматизму є запобігання аваріям.

3. Встановлені закономірності ймовірності виникнення аварій у залежності від степеня впливу гірничо-геологічних і організаційно-технічних факторів, отримані шляхом вираження параметрів їх розподілу у функції від діючих факторів. Встановлені якісні та кількісні залежності аварій від глибини ведення гірничих робіт, потужності, кута спаду та багатогазовості вугільних пластів, протяжності гірничих виробок, кількості очисних вибоїв, рівня механізації і технології виробництва, чисельності працівників і кількості порушень Правил безпеки під час ведення підземних робіт. Це дозволило визначити, що першочерговим напрямком запобігання аваріям є удосконалення організації виробництва на основі нових нормативно-правових актів.

4. На підставі застосування коефіцієнта рангової кореляції під час аналізу порушень Правил безпеки різними категоріями працівників обґрунтовані нові принципи розробки вимог гірничого законодавства і нормативних документів з організації протиаварійного захисту шахт, відбору, навчання і підвищення кваліфікації кадрів, встановлення їх функцій, рівня забезпечення безпеки робіт і відповідальності за охорону праці, що визначають вибір організаційних способів і технічних засобів забезпечення безпеки гірників.

5. Розроблено критерії матеріального стимулювання забезпечення охорони праці у вугільній промисловості, які полягають у розрахунку узагальненого показника стану охорони праці і коефіцієнта трудової участі працівника у створенні безпечних умов праці. При визначенні критерію оцінки безпеки праці вперше використано величину зниження фактичного показника аварійності та травматизму у порівнянні з прогнозованими їх значеннями.

Вірогідність і обґрунтованість наукових положень, висновків і рекомендацій підтверджені: коректним застосуванням методів математичної статистики і теорії імовірності при дослідженні процесів виникнення аварій і травматизму у вугільних шахтах; показністю статистичних даних з аналізу цих подій у вугільній галузі України за 10-річний період, а аварій 1-й категорії – за 20 років; достатньою (95-99%) збіжністю результатів теоретичних і експериментальних досліджень; позитивними результатами впровадження нормативно-правових актів, розроблених на підставі наукових досліджень.

Практичне значення одержаних результатів полягає у тому, що вони використані як методична основа для розробки вимог з охорони праці у законодавчих актах, галузевих нормативно-правових документах, посібниках і рекомендаціях.

Результати теоретичних досліджень дозволили розробити:

- методику прогнозування аварій та травматизму на вугільних шахтах, яку включено до галузевого нормативного документу “Система управління охороною праці у вугільній промисловості України. Типове положення”;

- вимоги щодо організації протиаварійного захисту і безпечного ведення гірничих робіт у вугільних шахтах до керівників, спеціалістів і гірників, які включено до гірничого законодавства і нормативних документів;

- положення про стимулювання робіт з охорони праці у вугільній промисловості Мінпаливенерго України, яке включене до галузевої “Системи управління охороною праці у вугільній промисловості України. Типове положення”;

- заходи щодо запобігання аваріям І категорії з груповими нещасними випадками на вугільних шахтах.

Основні положення одержаних результатів використані під час складання наступних нормативно-правових документів:

Гірничий Закон України. Підписано Президентом України 06.10.99 № 1127/XIV. - К: Голос України від 11.11.99 № 209 (2211), 1999. - 8 с.;

"Правила безпеки у вугільних шахтах": ДНАОП 1.1.30-1.01-00. Затв. Держнаглядохоронпраці України 18.01.96. – Київ, 1996. - 418 с.;

Збірник інструкцій до “Правил безпеки у вугільних шахтах”: ДНАОП 1.1.30.16-96-5.37-96. Затв. Держнаглядохоронпраці України 18.01.96. - Київ, 1996. - 424 с.;

"Правила безпеки у вугільних шахтах": ДНАОП 1.1.30-1.01-00. Затв. Міністерством праці та соціальної політики України 17.10.00. – Київ, 2000.- 484 с.;

Посібник для спеціалістів вугільних шахт з норм оснащення підземних виробок, робочих місць і працівників засобами захисту і контролю. Нормативи: Затв. Управлінням охорони праці , надзвич. ситуацій та екології Мінвуглепрома України 05.02.98. – Макіївка: МакНДІ, 1999.-22 с.;

"Система управління охороною праці у вугільній промисловості України. Типове положення". Затв. Мінпаливенерго України 22.06.2000. - К.: Основа, 2002. - 278 с.;

Інструкція з охорони праці, безпечного виконання робіт і поведінки у шахті гірника очисного вибою (типова). Затв. Мінпаливенерго України 01.12.96. Макіївка: МакНДІ, 1996. - 13 с. У 1996-1997 рр. такі інструкції були розроблені, затверджені Мінвуглепромом України і впроваджені на шахтах для 14 основних підземних професій;

Заходи щодо запобігання аваріям І категорії з груповими нещасними випадками на вугільних шахтах України. Затв. Мінпаливенерго України 20.12.02. Макіївка: МакНДІ, 2002. - 54 с.

Особистий внесок здобувача. Автором самостійно сформульовані мета і задачі дослідження, ідея роботи та її наукові положення. Обґрунтовано застосування методів імовірносно-статистичних досліджень. Встановлено закономірності виникнення аварій на вугільних шахтах, які стали основою для розробки і впровадження галузевих нормативно-правових актів із запобігання аваріям і травматизму. Розроблені вимоги до протиаварійного захисту шахт, відбору і навчання кадрів, встановлення функцій і відповідальності керівників, фахівців і гірників, які відображені у: Гірничому Законі України (розд.V, VII); Правилах безпеки у вугільних шахтах (розд. 1); інструкціях з охорони праці, безпечного виконання робіт і поведінки у шахті гірників (розд. 2); Посібнику для спеціалістів вугільних шахт з норм оснащення підземних виробок, робочих місць і працівників засобами захисту і контролю (розд. 7, 10); Системі управління охороною праці у вугільній промисловості України. Типове положення (розд. 3, 5, 9, 10, 11).

У роботах, що написані у співавторстві, особистий внесок дисертанта такий: [4] – дослідження причин вибухів газу та пилу під час підривних робіт; [5, 6, 7] – аналіз травматизму в гірничих виробках вугільних шахт від обвалів та обрушень і встановлення причин проявлення аварій у результаті гірничого тиску; [10] – аналіз причин аварій на гірничошахтному обладнанні; [11] – дослідження причин повторювання підземних пожеж за одними і тими ж факторами; [16, 26, 30] – ідея і обґрунтування методів прогнозу аварій і виникнення травматизму на вугільних шахтах; [17, 28] – розробка методів стимулювання робіт з охорони праці у системі управління охороною праці; [19, 21, 27] – розроблені методичні підходи, рекомендації щодо атестації робочих місць з охорони праці та основні принципи з навчання фахівців служб охорони праці; [20, 25] – розроблені основні організаційні вимоги з охорони праці для гірничого законодавства і правил безпеки; [22] – аналіз травматизму частин тіла гірників і розробка засобів колективного (ЗКЗ) і індивідуального захисту (ЗІЗ); [30, 32] – встановлені тенденції та причини аварійності й розроблені заходи щодо запобігання їм.

Апробація роботи. Основні положення дисертації на окремих етапах її виконання і в цілому доповідались і дістали схвалення на: Вченій раді МакНДІ (м.Макіївка-2001-2003 рр.); Міжнародній науково-практичній конференції "Проблеми пожежної безпеки. Ліквідація аварій та їх наслідків" (м.Донецьк, 2002 р.); ІІ Міжнародному симпозіумі "Безпека життєдіяльності у ХХІ віці" (м. Дніпропетровськ, 2002 р.); Міжнародному симпозіумі GIUS - 2001 (м. Дніпропетровськ, 2001 р.); на науково-практичному семінарі "Проблеми технологій, виробничої та екологічної безпеки. Шляхи їх вирішення " (с.Ласпі, Крим, 2002 р.); Першій Міжнародній науково-теоретичній і громадсько-публіцистичній конференції "Екологічна криза – проблема соціальна. Шляхи її вирішення" (м.Донецьк, 2001р.); науковому симпозіумі "Неделя горняка -2001" (м. Москва, Московський державний гірничий університет, 2001 р.); регіональній науково-практичній конференції "Екологія та безпека життєдіяльності: інноваційні процеси у науці, технологіях і освіті" (м.Макіївка 2001 р.); ІІ Всеукраїнській науково-практичній конференції з охорони праці "Охорона праці, стан, проблеми і перспективи"
(м. Київ, 1997 р.); Міжнародному семінарі з охорони праці, промислової санітарії та навколишнього середовища у вугільній промисловості (м. Ширк, Верхня Сілезія. Польща, 1994 р.).

Публікації. Наукові та прикладні результати дисертації опубліковано у 39 наукових працях, у т.ч. 1 монографії, 22 статтях у фахових наукових журналах і збірках (9 – самостійно), 9 доповідях і тезах конференцій.

Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, 6 розділів, висновків, списку використаних матеріалів із 203 найменувань на 18 сторінках, 12 додатків на 335 сторінках (окремий том). Обсяг дисертації без додатків 357 сторінок, з них основний текст 276 сторінок, рисунків 27 (25 - на окремих сторінках), таблиць 83 (38 - на окремих сторінках).

Автор висловлює глибоку вдячність співробітникам відділу та лабораторій МакНДІ за багаторічну допомогу у проведенні досліджень аварійності та травматизму на вугільних шахтах і розробці нормативно-правових актів щодо запобігання цим подіям. а також д.т.н. Грядущому Б.А., Коптикову В.П., Медведєву Е.М., Кудінову Ю.В., Ніколіну В.І., Пашковському П.С. за наукову консультацію та цінні зауваження під час підготування дисертації.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У першому розділі виконано аналіз показників і причин аварійності та травматизму у вугільній промисловості України за статистичними і літературними джерелами.

На шахтах України щорічно мають місце більше ніж 100 тисяч аварій та простоїв, у тому числі більше 20 тисяч аварій із значними втратами робочого часу і видобутку вугілля (біля 15 млн. тонн). Більше ніж 2 тисячі аварій призвели до простоїв шахт та дільниць на строк більший за добу. Виріс показник тяжкості наслідків аварій (число травм на одну аварію). Значення цього показника знаходяться у межах 0,023-0,460, а за фактором вибухів газу та вугільного пилу він досягає 12,26 (табл. 1).

У результаті аналізу аварійності та травматизму на вугільній галузі встановлено наступне.

1. Основними факторами і причинами аварій та травматизму на вітчизняних вугільних шахтах є: зростання метановиділення та викидонебезпеки пластів й обрушуваності гірничих пород, у зв’язку із заглибленням гірничих робіт більше ніж на 720 м; збільшення кількості шахт із складними вентиляційними системами і низькою ефективністю дегазації; відсутність комплексних протиаварійних систем; наявність гірничошахтного і електротехнічного обладнання, що відробило свій нормативний строк; низька організація робіт і дисципліна праці через дефіцит кваліфікованих кадрів; неефективне законодавство і діючі нормативно-правові акти з охорони праці; відсутність матеріального стимулювання охорони праці [4-7, 10, 11].

2. За минуле 10-річчя показники травматизму зросли у три рази, а за останні 5 років (1998-2002 рр.) тяжкість аварій 1-ї категорії збільшилась у 4,5 рази у порівнянні з попереднім п’ятиріччям.

Таблиця 1

Динаміка аварійності та травматизму за основними факторами
і тяжкість наслідків аварій на вугільних шахтах

Основні фактори аварій | Число аварій (чисельник) і число смертельно травмованих (знаменник)

1991 | 1992 | 1993 | 1994 | 1995 | 1996 | 1997 | 1998 | 1999 | 2000 | Усього | Травм на 1 аварію

Машини та механізми | 749

19 | 496

47 | 1188

41 | 373

27 | 1356

25 | 2500

16 | 2360

15 | 349

22 | 553

21 | 798

24 | 10722

257 | 0,023

Підземний транспорт | 669

23 | 923

98 | 801

100 | 440

78 | 745

56 | 1010

88 | 1012

46 | 299

42 | 343

43 | 626

41 | 6868

615 | 0,089

Електрообладнання | 102

11 | 100

9 | 92

15 | 168

12 | 95

20 | 86

6 | 169

13 | 120

13 | 106

10 | 106

9 | 1144

118 | 0,103

Обвали та обрушення | 131

79 | 118

89 | 127

87 | 126

58 | 97

58 | 207

69 | 226

53 | 127

53 | 12

39 | 105

48 | 1376

633 | 0,460

Газодинамічні явища | 244

5 | 246

7 | 261

11 | 165

12 | 99

5 | 64

10 | 82

9 | 144

10 | 94

15 | 113

6 | 1512

90 | 0,059

Вибухи газу та пилу | 1

40 | 8

96 | 4

10 | 9

74 | 3

2 | 2

7 | 2

1 | 4

95 | 2

56 | 3

85 | 38

466 | 12,26

Прориви води, пливунів | 1

0 | 4

0 | 2

0 | 4

3 | 6

2 | 6

0 | 1

1 | 1

0 | 10

0 | 0

0 | 35

6 | 0,180

Підземні пожежі | 84

32 | 100

0 | 83

5 | 95

1 | 79

1 | 91

11 | 60

0 | 59

0 | 57

0 | 39

1 | 747

51 | 0,068

3. Понад 92% смертельного травматизму сталося у результаті аварій 1 і 2 категорій, тому одним з основних заходів щодо зниження рівня травматизму є запобігання аваріям.

4. У межах 80-82% аварій з загальним і смертельним травматизмом чиниться за організаційними причинами через порушення Правил безпеки у вугільних шахтах (ПБ).

На підставі виконаного аналізу сформульовані задачі та напрямки досліджень.

У другому розділі розроблені методи прогнозу середніх показників аварійності та травматизму, встановлена функціональна залежність показників травматизму від аварій та небезпечних виробничих факторів, розкриті основні закономірності виникнення аварій та травматизму на вугільних шахтах.

Для аналізу і порівняння показників окремих шахт, вугільних об'єднань і галузі в цілому за рівнем аварійності та травматизму необхідно встановити середні значення цих показників, що коливаються у значному діапазоні. Аваріям і нещасним випадкам на вугільних шахтах властиві таки риси, як масовість і випадковість, тому процес їх формування може бути представлений певною функціональною залежністю, вибір якої залежить від закону розподілу випадкової величини.

Для встановлення закону розподілу аварій і травматизму використані дані про аварії, травматизм і гірничотехнічні умови на шахтах України за 10-річчя (1990-1999 рр.). Встановлювалась можливість віднесення розподілу числа аварій і нещасних випадків до законів розподілу: нормального, логарифмічно-нормального, експоненціального, Вейбула і гамма.

Встановлено, що імовірність виникнення аварій і смертельного травматизму підпорядковується гамма-розподілу, а загального травматизму – логарифмічно-нормальному розподілу (рис. 1). Вказані розподіли мають наступні параметри:

у разі гамма-розподілу –

, (1)

, , (2)

, (3)

, (4)

де і - параметри гамма-розподілу; Г() – гамма-функція;

у разі логарифмічно-нормального розподілу –

, (5)

, , (6)

, (7)

(8)

де а і у – параметри логарифмічно-нормального закону розподілу.

Рис. 1 Гістограмма (1) і щільність (2) розподілу імовірностей.

Для встановлення залежності аварійності та травматизму параметри розподілу вказаних показників за 10-річний період були виражені у функції від часу.

З цією метою за формулами (2) і (6) були розраховані па-ра-метри розподілу для кожного року 10-річного періоду. Резуль-тати розрахунку параметрів розподілу аварій наведені на рис. 2 (вказані точками).

Рис. 2. Змінення параметрів аварій за роками.

Для визначення виду залежності було застосовано метод з використанням многочлена Чебишева. Застосовувалось рівняння такого порядку, при якому дисперсія була мінімальною:

б=0,0309t+0,47; (9)

в=0,59·10-4 t2-4,33t+26 (10)

Розраховані за формулами (9) і (10) значення параметрів розподілу наведені на рис. 2 (безперервна лінія).

Підстановкою значення параметрів розподілу у формулу (3) отримана залежність числа аварій від часу:

, (11)

де t – число років від першого року аналізу (для 1990р. t=1, для 1991р. t=2)

Залежність (11) прийнято як прогнозовану [8]. Обчислені за формулами числа аварій наведені на рис. 3.

Аналіз наведених на рис. 3 даних показує, що після 1994 р. спостерігається зниження числа аварій – це обумовлюється зменшенням кількості шахт і зниженням видобутку вугілля. У наступні роки число аварій буде залишатися на одному рівні, але може зрости разом із запланованим зростанням обсягів видобутку. Останнє визначає необхідність розробки заходів щодо запобігання аварійності на вугільних шахтах.

Рис.3. Змінювання числа аварій за роками і прогнозовані значення.

Таким чином отримані залежності числа травмованих у функції від часу:

загального травматизму -

; (12)

смертельного травматизму -

. (13)

Фактичні та розраховані значення числа травмованих за формулами (12) і (13) наведені на рис.4.

Рис.4. Змінювання за роками кількості травмованих на шахтах:

Характер змінення травматизму відповідає характеру змінення кількості аварій, тому на змінення числа травмованих впливають ті ж самі фактори, що і на число аварій. Це дає підставу вважати, що між цими показниками існує кореляційний зв’язок.

За формулами (11), (12), (13) були розраховані значення числа аварій і кількості травмованих для кожного року попереднього 10-річчя. Результати представлені на рис. 5 (вказані точками).

Рис. 5. Залежність травматизму від числа аварій.

З імовірністю 0, 95-0,99 можна стверджувати, що між аварійністю і травматизмом має місце кореляційний зв’язок, який може бути описаний такими залежностями:

N0Т = 3,791+2,573Na, (14)

NСТ = 0,00028+0,0293Na, (15)

де NОТ, NСТ – кількість загального і смертельного травматизму;

Na – число аварій.

Аналіз отриманих залежностей показав, що у разі числа аварій близького до нуля, кількість нещасних випадків також наближається до нуля. Це свідчить про залежність травматизму від аварій і підтверджує положення про те, що основною причиною виникнення нещасних випадків є аварії і заходи щодо зменшення травматизму, у першочерговому порядку, повинні бути спрямовані на зменшення аварійності на шахтах.

Через те, що травматизм на вугільних шахтах обумовлений, у основному, аварійністю (66,7% загального і 92% смертельного), то для обґрунтування напрямку робіт щодо зменшення аварійності проведені дослідження впливу на неї різних факторів. Число аварій було поділене на групи за значеннями діючого фактора. Для кожної групи за формулою (2) розраховані параметри розподілу, а потім за формулою (3) - число аварій. З використанням полінома Чебишева отримані наступні залежності числа аварій від діючих факторів:

; (16)

; (17)

; (18)

(19)

; (20)

; (21)

; (22)

; (23)

, (24)

де: Nа – число аварій; Н – глибина робіт, м; m – потужність пласта, м; г – кут спаду пласта, град.; VГ – вихід летких, %; g – абсолютна багатогазовість, м3/хвил.; L – протяжність виробок, км; z – число очисних вибоїв; T – число працівників, чол.; Р – число порушень ПБ.

Обчислені за формулами (16)–(24) значення числа аварій у залежності від гірничо-геологічних і організаційно-технічних факторів наведені на рис. 6-8.

Рис. 6. Залежність числа аварій від гірничо-геологічних умов.

Рис.7. Залежність числа аварій від технічних факторів.

Рис. 8. Залежність числа аварій від організації робіт на шахті.

Аналіз наведених на рис. 6-8 результатів розрахунків і залежностей дозволив сформулювати загальні закономірності проявлення аварій на вугільних шахтах [8, 9]:

- із збільшенням глибини ведення гірничих робіт, потужності пластів, кутів спаду пластів на пологих і крутих пластах, під час виймання високометаморфізованого вугілля, із зростанням кількості порушень ПБ спостерігається зростання числа аварій;

- зниження числа аварій має місце на крутоспадних і крутих пластах, у разі скорочення числа діючих вибоїв і протяжності гірничих виробок, а також чисельності персоналу шахт;

- між числом аварій, числом очисних вибоїв і кількістю порушень ПБ має місце пряма пропорційність, а між числом аварій та іншими вказаними факторами – залежність криволінійна і це вказує на те, що на аварійність крім окремих небезпечних факторів впливають невраховані фактори, їх взаємодія або поєднання.

Виконані дослідження дозволили встановити якісну сторону впливу різних факторів на аварійність. Кількісна залежність аварійності від дії різних факторів встановлювалась за значеннями імовірності аварій, розрахованої за формулою (1) при середньоймовірносному значенні числа аварій (моди), розрахованому за формулою (4) для середніх значень факторів, що досліджуються. Результати наведені у табл. 2.

Аналіз даних табл.2 показує, що аварійність у більшій мірі визначається рівнем механізації і числом очисних вибоїв (імовірність 0,482). Значний вплив на аварійність чинить кількість порушень ПБ у шахтах (імовірність 0,364). Гірничо-геологічні умови не мають суттєвого впливу на аварійність (імовірність 0,062 – 0,137).

Удосконалення техніки і комплексна механізація гірничих робіт – досить ефективний, але надто дорогий і тривалий шлях запобігання аваріям і травматизму.

Тому запобігання аваріям з тяжкими наслідками може бути досягнуто більш прискореними темпами шляхом розробки та впровадження ефективних нормативно-правових актів (гірничого законодавства, Правил безпеки, системи управління охороною праці, професійних інструкцій з охорони праці гірників), тим більше, що у 96-98% випадків причини їх пов’язані з людським фактором.

Таблиця 2

Імовірність виникнення аварій від діючих факторів

Фактор, що досліджується | Параметри розподілу

аварій | Гамма-функція Г(?) | Средньомовірносне значення аварії (х) | Імовірність

аварії

(f)

б | в

Число очисних вибоїв з індив. механізацією | 2,19 | 0,77 | 1,177 | 1,545 | 0,482

Число порушень ПБ | 2,08 | 0,87 | 1,075 | 1,241 | 0,364

Вихід летких | 2,35 | 0,94 | 1,324 | 1,441 | 0,306

Абсолютна багатогазовість | 1,59 | 0,97 | 0,969 | 0,609 | 0,263

Потужність пласта | 1,76 | 0,85 | 0,962 | 0,894 | 0,186

Число працівників | 2,10 | 1,07 | 0,997 | 1,028 | 0,137

Протяжність виробок | 2,42 | 1,17 | 1,390 | 0,703 | 0,073

Глибина робіт | 2,82 | 0,98 | 1,592 | 1,855 | 0, 062

У третьому розділі проведені дослідження впливу організаційних факторів і причин на аварійність і травматизм. За критерій оцінки міри впливу організаційного фактора на аварійність і травматизм було прийнято показник – число порушень ПБ.

Для встановлення зв’язку між кількістю порушень ПБ і аварій, що сталися, узагальнені дані по шахтах за 10-річний період за числом аварій.

Степінь зв’язку між варіюючими величинами (числом порушень ПБ і числом аварій або травм), пов’язаними одна з одною загальним напрямком змінюваності, встановлено ранговим методом. З цією метою розраховувався коефіцієнт рангової кореляції Спірмена. Одержані значення коефіцієнта рангової кореляції наведені у табл. 3.

З аналізу табл. 3 виходить, що з імовірністю 99% можна стверджувати про наявність кореляційного зв’язку між загальним числом аварій і числом порушень ПБ. З такою ж імовірністю можна говорити про наявність кореляційного зв'язку між числом аварій і кількістю порушень вимог ПБ щодо кріплення гірничих виробок, експлуатації машин, механізмів, транспортних засобів і електрообладнання, заходів боротьби з газодинамічними явищами і у випадках ведення підривних робіт.

Таблиця 3

Коефіцієнти рангової кореляції між числом порушень ПБ і аварій

Види порушень | Коефіцієнт кореляції | Помилка | Критерій вірогідності | Вірогідність коефіцієнта кореляції

Розрахунковий | Табличний при рівні значущості

0,05 | 0,01

Усі порушення: | 0,717 | 0,094 | 7,627 | 2,056 | 2,779 | Вірогідний

Паспортів кріплення | 0,624 | 0,118 | 5,288 | 2,056 | 2,779 | -"-

Експлуатації машин і механізмів | 0,803 | 0,068 | 11,809 | 2,056 | 2,779 | -"-

Пилогазового режиму | 0,388 | 0,163 | 2,380 | 2,056 | 2,779 | Вірогідний при значущості 0,05

Противикидних заходів | 0,951 | 0,053 | 17,943 | 2,056 | 2,779 | Вірогідний

Ведення підривних робіт | 0,509 | 0,143 | 3,556 | 2,056 | 2,779 | -"-

Експлуатації транспорту та підйому | 0,549 | 0,131 | 4,097 | 2,056 | 2,799 | -"-

Експлуатації електрообладнання | 0,475 | 0,149 | 3,209 | 2,056 | 2,779 | -"-

Протипожежного захисту | 0,423 | 0,158 | 2,677 | 2,056 | 2,779 | Вірогідний при значущості 0,05

З імовірністю 95% встановлено кореляційний зв'язок між числом порушень вимог ПБ і кількістю аварій, викликаних вибухами газу та пилу, підземними пожежами.

Обчислені також коефіцієнти рангової кореляції між числом порушень ПБ і кількістю постраждалих під час аварій, що наведені у табл. 4.

Таблиця 4

Коефіцієнти рангової кореляції між числом порушень ПБ і кількістю постраждалих під час аварій

Вид травматизму | Коефіцієнт кореляції | Помилка | Критерій вірогідності | Вірогідність коефіцієнта кореляції

Розрахунковий | Табличний при
рівні значущості

0,05 | 0,01

Загальний | 0,82 | 0,06 | 13,00 | 2,06 | 2,78 | Вірогідний

Смертельний | 0,67 | 0,10 | 6,41 | 2,06 | 2,78 | -"-

Для встановлення міри впливу організаційних і технічних причин на травматизм проаналізовані акти спеціального розслідування аварій 1 і 2 категорій і нещасних випадків за ф. Н-1. Результати аналізу наведені у табл. 5.

Таблиця 5

Вагомість технічних і організаційних причин травматизму

Причини травматизму | Середньорічне число травм | Вагомість, %

Загальне | у т.ч. смерт. | Усього | у т.ч. смерт.

Технічні, усього: | 4346 | 46 | 17,98 | 20,09

у т.ч. недосконалість машин і механізмів | 546 | 4 | 2,28 | 1,76

недосконалість технологічних процесів | 892 | 6 | 3,68 | 2,62

незадовільний стан робочого місця | 1803 | 13 | 7,45 | 5,67

інші технічні причини | 1105 | 23 | 4,57 | 10,04

Організаційні, усього: | 19829 | 183 | 82,02 | 79,91

у т.ч. порушення Правил безпеки | 1123 | 38 | 4,64 | 16,59

порушення виробничої дисципліни | 2341 | 50 | 9,69 | 21,83

порушення технології робіт | 7394 | 70 | 30,58 | 30,56

недоліки у навчанні (низька кваліфікація) | 593 | 3 | 2,45 | 1,31

відсутність (невикористання) ЗІЗ | 1272 | 3 | 5,26 | 1,31

інші організаційні причини | 7106 | 19 | 29,40 | 8,31

Усього | 24176 | 229 | 100 | 100

Виконані дослідження дають підстави стверджувати, що для зниження аварійності, поряд з підвищенням рівня безпеки гірничої техніки і технології ведення гірничих робіт, у першу чергу повинні розроблюватися організаційні заходи, удосконалюватися нормативно-правові акти. Тому на етапі трансформації до ринкової економіки і переходу до правового суспільства необхідна розробка і впровадження нормативно-правових документів з науково обґрунтованими вимогами щодо забезпечення безпеки праці.

У четвертому розділі виконані аналітичні дослідження і розроблені вимоги гірничого законодавства України. Аналіз законодавства про охорону праці в Україні та гірничих законів вуглевидобувних країн світу свідчить про те, що у гірничому законодавстві цих країн вироблені ефективні правові та економічні гірничі відносини, юридичні та економічні заходи, які сприяють запобіганню аварійності та травматизму на підприємствах.

На підставі аналізу гірничого законодавства провідних вуглевидобувних країн світу, досліджень причин і закономірностей виникнення аварій і нещасних випадків у вугільних шахтах за останні роки розроблена концепція Гірничого Закону України. Вимоги концепції до його змісту спрямовані на:

запобігання найбільш характерним для гірничих підприємств аваріям: вибухам газу та пилу, підземним пожежам, завалам, загазованням і підтопленню діючих виробок, газодинамічним явищам, на рудниковому транспорті та підйомі шляхом створення протиаварійних систем і здійснення організаційних заходів, включаючи нові нормативно-правові акти;

удосконалення технічної документації (проекти, паспорти, інструкції, керівництва), у якій передбачені технічні й організаційні заходи щодо запобігання аваріям і травматизму від стадії проектування, будівництва і експлуатації до ліквідації гірничого підприємства або об’єкта;

підвищення відповідальності працівників гірничих підприємств, пов'язаних із забезпеченням безпеки груп людей (директори і головні інженери шахт, начальники дільниць, механіки, гірничі диспетчери, майстри-підривники, електрослюсарі, машиністи підйомних установок і електровозів), шляхом введення до гірничого законодавства положення про професійний відбір керівників і фахівців різних категорій працівників [18];

введення юридичних і економічних заходів і санкцій, що дозволять