Статьи

Сформулированы принципы и задачи повышения эффективности прогноза аэрогазового состояния горных выработок при ведении подземных горных работ. Принципы основаны на непрерывной оценке структуры массива отрабатываемого пласта и вмещающих пород, а также на контроле зон дезинтеграции. Исследовано влияние текущей метаноносности угольного пласта на газовыделения в зонах ведения горных работ по принципу динамической взаимосвязи «газовые потоки — напряженное состояние», что совместно с разработанной 3D моделью легло в основу построения телекоммуникационной геоинформационной аналитической подсистемы обработки пространственно-временной информации. Предложено использовать такую подсистему в качестве неотъемлемой части многофункциональных систем безопасности угольных шахт, обеспечивающих мониторинг геодинамических, газодинамических и техногенных процессов, процессов предварительной и текущей дегазации пласта. Решение конкретных задач выполняется на основе концепции, включающей: теоретическое обоснование механизма развития динамических явлений в рамках эволюции структуры и параметров напряженного состояния горного массива в зонах влияния горнотехнических работ; внедрение подсистемы, объединяющей контроль параметров шахтной атмосферы и дистанционный контроль структуры и параметров напряженного состояния горного массива, при прогнозировании аэродинамического состояния горных выработок; прогноз риска развития опасных геогазодинамических явлений, основанный на физической связи процессов перераспределения газового потока с эволюцией напряженного состояния в горном массиве; безальтернативную возможность дистанционной оценки структуры и параметров напряженно-деформированного состояния горного массива по его сейсмическому отклику с учетом показаний аппаратно-программных средств контроля аэрогазового состояния подземных выработок.

безопасность, геоинформация, горный массив, система, аэрогазовый режим, зона дезинтеграции, тензор напряжений, метаноносность, метанообильность

Лапин С.Э.


Установлена аналитическая связь доли излучения от круглого источника, попадающего на круглый и кольцевой детекторы, с размерами источника, приемника излучения и расстоянием между ними. Полученные зависимости достаточно хорошо описывают характер установленных связей. Они могут применяться для расчетов параметров радиометрических узлов приборов и позволяют решать другие задачи взаимодействия источников и приемников излучения, например, предложить методику определения интенсивности и размеров источника излучения. В основу расчета положена величина мертвого времени детектора. Зная мертвое время детектора, можно вычислить максимально допустимую интенсивность излучения, падающего на детектор, и при выбранных геометрических параметрах датчика рассчитать интенсивность излучения источника, т.е., не проводя эксперимент, можно определить параметры датчика. Методика необходима при разработке и поверке источников радионуклидов.  Рассмотренная радиометрическая схема использована при разработке двух типов датчиков непрерывного контроля пылеотложения. В обоих используется прямое поглощение бета-частиц пылью, осажденной на тонкую подложку-коллектор. В первом варианте датчика имеются подвижные части, перемещающие коллектор в радиометрический узел и в положение для осаждения пыли. Другой тип датчика является предельно простым — у него отсутствуют движущиеся элементы. Радиометрический узел совмещен с пылеотборником. Он удобен для размещения на поверхности, где происходит осаждение пыли, и для установки его по отношению к направлению пылевого потока. Недостаток датчика — открытость источника. Но он экранирован посадочным местом со стороны, обращенной в сторону от поверхности выработки.
В датчиках предлагается использовать радионуклид углерод-14, который относится к самой низкой группе радиационной опасности для человека «Г».  При этом интенсивность излучения источника (1·104 с–1) тысячекратно превосходит радиационный фон от пыли углей различных шахтопластов.

параметры, расчёт, экспериментальная проверка, технические предложения, датчики пылеотложения

Кудряшов В.В.


Рассмотрен вопрос организации мониторинга технического состояния талевого каната — ответственного несущего элемента конструкции буровой установки. В процессе монтажных работ и спускоподъемных операций при строительстве скважин талевый канат испытывает высокоинтенсивные статические и динамические механические нагрузки. Кроме того, талевые канаты буровых установок в процессе эксплуатации подвержены значительному коррозионному и фрикционному износу. Предлагаемая технология мониторинга технического состояния талевых канатов основана на применении автоматизированных диагностических приборов, которые реализуют магнитный метод неразрушающего контроля. Данный метод основан на регистрации магниточувствительными датчиками рассеяния магнитного потока, вызванного потерей сечения каната по металлу в ходе эксплуатации из-за коррозии и (или) появлением локальных дефектов (обрыв проволок) от действующих механических нагрузок. Описана технология мониторинга технического состояния талевых канатов с использованием нового диагностического оборудования — автоматизированного магнитного дефектоскопа ИНТРОС-АВТО. Приведены результаты мониторинга технического состояния талевого каната на одной из буровых установок компании ООО «Таргин Бурение», который выполнен в ходе опытно-промышленных испытаний автоматизированного дефектоскопа ИНТРОС-АВТО. Проведена оценка прочности талевого каната по данным диагностирования. Проиллюстрирована эффективность применения автоматизированного магнитного дефектоскопа для обеспечения безаварийной работы талевых канатов буровых установок эксплуатационного и разведочного бурения нефтяных и газовых скважин.

талевый канат, буровая установка, наработка, мониторинг технического состояния, магнитный неразрушающий контроль, диагностирование, распределенные и локальные дефекты, остаточная несущая способность

Слесарев Д.А., Потехин О.П., Шпаков И.И., Волоховский В.Ю., Воронцов А.Н.


Представлена модель геомеханического состояния углепородного массива, вмещающего пластовую выработку, пройденную вблизи геологического нарушения в виде узкой щели, заполненной упругим материалом с заданными характеристиками жесткости на сжатие и сдвиг. Модель построена на базе основных положений механики деформируемого твердого тела с применением метода граничных элементов и предполагает, что массив находится в плоском деформированном состоянии и нагружен равнокомпонентным полем напряжений. При этом учтено, что характеристики прочности угольного пласта ниже, чем у пород вмещающего массива, но выше характеристик прочности по их контакту. Характеристики условных напряжений пласта представлены диаграммой Прандтля с горизонтальным участком предельного деформирования. Построены эпюры опорного давления в краевой части пласта при наличии в массиве геологического нарушения в виде: породного слоя с низкими характеристиками прочности (первый тип), разрывного (дизъюнктивного) нарушения (второй тип). Нарушение пересекает выработку под углом 30° к горизонту и проходит через центр тяжести ее поперечного сечения. Показано, что дизъюнктивное нарушение оказывает наиболее существенное влияние на параметры опорного давления в краевой части пласта, увеличивая их значения по сравнению с массивом, в котором нарушения нет. При этом возникает эффект разгрузки некоторой упругой части пласта, приводя к уменьшению вертикальных напряжений по сравнению с напряжениями в нетронутом массиве.

углепородный массив, пластовая выработка, предельно напряженное состояние, узкая щель, геологическое нарушение, метод граничных элементов

Черданцев Н.В.


Разработано устройство индивидуального мониторинга физиологических параметров работника, которое позволяет в полной мере оценивать обстановку во время рабочего процесса. Данное устройство позволяет контролировать интенсивность вредных воздействий на работника во время рабочего процесса, изучать персональный отклик организма каждого сотрудника на определенный вид деятельности, а также одновременное воздействие различных факторов. Отличительная особенность новой системы индивидуального мониторинга — алгоритм расчета сочетанного и коррелирующего воздействия факторов рабочей зоны на организм человека. Для реализации данного решения в устройстве размещен непрерывный передатчик параметров, связанный с сервером. Встроенные камера и микрофон дают возможность скоординировать сотрудника извне в случае чрезвычайной ситуации, а группа датчиков параметров рабочей зоны позволяет своевременно уведомить о превышении допустимых значений вредных и опасных факторов. Архитектура системы имеет модульный характер, что позволяет оперативно менять группы датчиков под конкретные рабочие условия, не внося кардинальных изменений в структуру системы мониторинга в целом. Приведен пример устройства индивидуального мониторинга, предназначенного преимущественно для шахтных и подземных работ. Текущая конфигурация устройства выполнена в виде каски и по своей сути является ее улучшенной версией. Техническое оснащение каски находится в ее верхней части, а именно под ребром жесткости. Динамик оповещения расположен с внутренней стороны. Для большего удобства работников с внутренней стороны каски, в отличие от ее стандартного аналога, расположена мягкая подкладка, закрывающая электронику от непосредственного контакта с человеком и улучшающая эргономику устройства в целом.

индивидуальный мониторинг, физиологические параметры человека, сервер, рабочий процесс, контроль состояния, вредные факторы, рабочая зона

Панарин В.М., Маслова А.А., Гришаков К.В.


Предложен метод расчета численных показателей риска, позволяющий проводить комплексную оценку и прогноз рисков на угольных шахтах в условиях информационной неопределенности. Возможность практического применения выбранного подхода показана на примере оценки профессионального риска смертельного травмирования персонала в результате барического воздействия ударной волны при взрыве метана и пыли в подземных выработках. В основе предложенного метода использована модель нечеткого вывода, структура которой определена по результатам анализа актов технического расследования причин аварий, происшедших на угольных шахтах в 2005–2016 гг. Преимущества использования данной модели для расчета численных показателей риска заключаются в возможности учета неопределенности в структуре нечетких чисел в ходе экспертной оценки факторов. При описании модели приведен алгоритм нечеткого вывода, используемый для воспроизведения причинно-следственных связей в модели и расчета выходных числовых показателей риска. Представлен интерфейс программного средства, разработанного на основе полученной модели нечеткого вывода и позволяющего проводить оценку профессионального риска травмирования персонала при взрывах метана и пыли с осуществлением анализа различных сценариев возникновения неблагоприятных событий. Приведена оценка возможности использования полученных результатов в целях соблюдения требований, предъявляемых действующим законодательством к системам управления охраной труда и системам управления промышленной безопасностью, а также в целях обоснования интенсивности проведения мероприятий по государственному надзору. Показана универсальность выбранного подхода, что позволяет использовать его для проведения оценки и прогноза различных профессиональных и производственных рисков, сопутствующих подземной добыче угля.

оценка риска, угольные шахты, риск-ориентированный подход, взрывы метана и пыли, смертельный травматизм, логико-графическая схема, модель нечеткого вывода

Мясников С.В., Коршунов Г.И., Кабанов Е.И.


Приведены основные научные и практические результаты повышения безопасности горно-подготовительных работ на рудных шахтах с учетом геоэнергии подземной разработки рудных месторождений путем раскрытия физической сущности феномена зонального капсулирования горных выработок. Выполнен анализ способа подготовки запасов железных руд. Приведены результаты аналитических, лабораторных и промышленных исследований устойчивости очистных камер и горно-подготовительных выработок этажно-камерной системы разработки с закладкой, разработана методика расчета рациональных параметров подготовки добычных блоков на шахте «Проходческая» ЧАО «Запорожский ЖРК». Сущность методики состоит в том, что заложение подготовительных выработок рационально выполнять в местах со сходной или максимально пониженной энергонасыщенностью пород. Разработаны расширенная и экспресс-методики определения расстояния заложения штреков от рудной залежи и определены эти значения для глубин 500–1500 м. Предложена классификация методов исследования напряженно-деформированного состояния горных пород с учетом воздействия естественных и искусственных энергетических полей в массиве. Показана эффективность рационализации горно-подготовительных работ на комбинате.

крепость пород, горное давление, безопасность, горно-подготовительные выработки, рудные шахты, эффективность работ

Хоменко О.Е., Кононенко М.Н., Ляшенко В.И.


Описаны актуальность, постановка задачи, подходы, структура, ход разработки, основные уравнения и метод решения, а также особенности проведения расчетов российского программного комплекса TOXI+CFD, который реализует численное решение системы уравнений гидрогазодинамики (так называемые методы CFD — Computational Fluid Dynamics). В основе такого моделирования лежит подход, базирующийся на стандартных уравнениях в частных производных, выражающих законы сохранения массы, импульса и энергии. Использование CFD-методов позволит более точно моделировать образование и взрывы облаков топливно-воздушных смесей в трехмерном загроможденном пространстве. В рамках проекта разработан и реализован программный код для расчета распространения волн избыточного давления в окружающей среде. Проведена верификация полученных с помощью TOXI+CFD результатов путем сравнения с аналитическим решением задачи Сода, а также экспериментальными исследованиями ударных волн в бронекамере. Результаты измерений, полученные в экспериментах, а также с помощью TOXI+CFD, демонстрируют предельные отклонения результатов для сетки 3,4 млн ячеек — не более 9 %, а для сетки 8 млн ячеек — не более 7 %, что является показателем удовлетворительной работы модели. Из результатов также следует, что с ростом числа расчетных ячеек расчетное давление становится ближе к экспериментальным значениям на 1–2 %, что свидетельствует о сходимости решения задачи. Представлены отличительные особенности программного комплекса: наличие графического интерфейса пользователя, возможность работы под управлением операционных систем Windows и Linux, поддержка кластерных вычислений, а также основные этапы его использования. На следующей стадии работ по совершенствованию TOXI+CFD планируется добавить в программный комплекс модель турбулентности и силу тяжести, а впоследствии — модель атмосферы с учетом стратификации и модель горения.

численное моделирование, гидродинамика, ударные волны, трехмерные модели, программный комплекс, верификация, эксперимент, метод Годунова — Колгана, TOXI+CFD

Шаргатов В.А., Сумской С.И., Софьин А.С.


Представлен анализ недавно опубликованного Международного стандарта ISO 45001:2018 «Системы менеджмента профессионального здоровья и безопасности. Требования и руководство по применению» с точки зрения взаимодействия с действующими российскими нормативными документами в области промышленной безопасности и охраны труда. Сопоставлены основные требования нового стандарта с действующими в Российской Федерации нормативно-правовыми актами в области промышленной безопасности и охраны труда. Согласно сделанным выводам множество требований Международного стандарта ISO 45001:2018 уже внедрено в организациях, эксплуатирующих опасные производственные объекты, в рамках соответствия российскому законодательству. Перечислены основные изменения, внесенные в Международный стандарт ISO 45001:2018 на фоне предшествующего ему стандарта OHSAS 18001:2007 «Системы менеджмента профессионального здоровья и безопасности. Требования» и касающиеся именно обеспечения безопасности производства. Рассмотрены существенные нововведения, в том числе: распределение по отдельным подпунктам требований по идентификации опасностей, оценке рисков, определению возможностей, планированию действий в отношении рисков; значительное расширение перечня факторов, которые необходимо учитывать при проведении идентификации опасностей в области профессионального здоровья и безопасности; появление еще более ярко выраженной социальной составляющей; возникновение понятия «удаленное рабочее место». Сделан вывод о том, что при правильном и умелом использовании системы менеджмента профессионального здоровья и безопасности становятся результативным инструментом для успешного предотвращения производственных травм, защиты здоровья работников и обеспечения безопасности рабочих мест.

международный стандарт, система менеджмента, требования, промышленная безопасность, охрана труда

Ткаченко В.А.


С развитием Кузбасса в России появились иностранные головные электрические светильники. В мастерских Прокопьевского рудника изготовили первые отечественные образцы, выпуск которых был организован на Прокопьевском заводе шахтной автоматики. Долгие годы завод выпускал головные светильники для всего СССР, постепенно совершенствуя конструкцию и параметры. Рост требований к обеспечению безопасности вызвал необходимость создать конструкцию, объединяющую головной светильник и сигнализатор метана, что значительно снизило травматизм при авариях.
Переход на стандарты Международной электротехнической комиссии, новые конструкционные материалы и энергоемкие аккумуляторные батареи позволили создать конструкции светильников меньшего габарита и веса с большим запасом энергии. При внедрении на шахтах многофункциональных систем безопасности светильники в силу привязки к шахтеру и наличию запасов по электропитанию превратились в носителей блоков этих разнообразных систем. Это не способствует надежности собственно светильника, особенно если дополнительные устройства подключаются непосредственно к его электрическим цепям.
В настоящее время светильник, кроме основной функции и измерения метана, несет элементы систем позиционирования, оповещения, поиска в завалах и пр., причем все это выполнено с разными конструктивами и интерфейсами. Разработчики не торопятся к унификации, стремясь огородить долю рынка. Возникло предложение ввести в светильник другие элементы систем аэрогазового контроля. Последствия такого решения и предлагаемые пути выхода из ситуации рассматриваются в статье.

головной светильник, метанометры, контроль атмосферы шахты, электроника, приборы безопасности, многофункциональные системы безопасности, расширение функций светильника, надежность светильника

Осипов В.М.


Страницы