Обеспечение безопасного функционирования экскаваторно-автомобильных комплексов угледобывающих предприятий

На правах рукописи

ЗАРИПОВА СИРЕНА НАИЛЕВНА

ОБЕСПЕЧЕНИЕ

БЕЗОПАСНОГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

ЭКСКАВАТОРНО-АВТОМОБИЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ УГЛЕДОБЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Специальность 05.26.01 - Охрана труда (отрасль горная)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

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 горно-транспортным 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 горно-транспортное 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-геологичес-ких, 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 горно-транспортного 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-автомо-бильных 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 горно-транспорт-ного 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 горно-транспортного 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 горно-транспортного 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 горно-транспортного оборудования, горнотехничес-кие, 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-автомо-бильного 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-эксплуатаци-онных показателей горно-транспортного 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.