Обеспечение безопасного выхода горнорабочих из аварийных выработок большой протяженности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.26.02, кандидат технических наук Дингес, Владимир Рудольфович

• Дингес, Владимир Рудольфович
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Дингес, Владимир Рудольфович

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1. Состояние и перспектива подготовки длинных выемочных полей шахт для механизированной отработки

1.2. Средства индивидуальной защиты применяемые в горноспасательном деле

1.3. Анализ влияния различных факторов на газообмен и дыхание горнорабочих

1.4. Исследование воздействия кислорода на обмен веществ. Влияние газовой среды с повышенной и пониженной концентрацией кислорода на организм человека

1.5. Физиологические требования, предъявляемые к регенеративным дыхательным аппаратам

1.6. Технические требования, предъявляемые к регенеративным дыхательным аппаратам

2. ЛИКВИДАЦИЯ АВАРИЙ В УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ В СРЕДЕ

НЕ ПРИГОДНОЙ ДЛЯ ДЫХАНИЯ.

2.1. Местное реверсирование воздушной струи при аварийных ситуациях в выработках большой протяжённости

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ РАСЧЁТА

РЕГЕНЕРАТИВНОГО ДЫХАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

3.1. Аналитическое определение площади сечения отверстий для истечении кислорода

4. РАЗРАБОТКА НОВОГО РЕГЕНЕРАТИВНОГО РЕСПИРАТОРА СО СЖАТЫМ КИСЛОРОДОМ МНОГОЧАСОВОГО ДЕЙСТВИЯ

4.1. Многоступенчатый лёгочный автомат

4.2. Редуктор понижении давления кислорода, избыточный клапан

4.3. Регенеративный патрон, дыхательный мешок, воздуховоды, лицевые части респиратора

4.4. Кислородный баллон, холодильник

4.5. Общая компоновка респиратора

4.6. Правила пользования регенеративным респиратором

4.7. Результаты испытаний нового регенеративного дыхательного аппарата многочасового действия

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обеспечение безопасного выхода горнорабочих из аварийных выработок большой протяженности»

Актуальность работы. Подземный способ добычи полезных ископаемых связан с большими эксплуатационными затратами и длительными сроками строительства шахт. Его развитие требует осуществления комплекса мероприятий по совершенствованию технологии горных работ и улучшения состояния горного хозяйства. В связи с этим необходимо осуществлять целый ряд профилактических мер по предупреждению возникновения аварийных ситуаций. Экономия средств на безопасности и профилактических мероприятиях может обернуться многократными затратами на ликвидацию аварии. Многие шахты, отрабатывающие пласты длинными столбами по простиранию испытывают сложности, особенно когда встаёт вопрос о спасении людей и ликвидации аварий на выемочных участках большой протяженности (1000 м. и более). Время защитного действия изолирующего респиратора Р-30 составляет 4 ч и его не хватает для выполнения задачи по поиску застигнутых аварией людей. В непригодной для дыхания атмосфере и сильной задымленности, при движении по горизонтальным выработкам, максимальное расстояние на которое могут продвинуться вперёд горноспасатели, составляет 1550м.

Для решения задач по спасению людей и ликвидации аварии в таких случаях, приходится применять реверс в воздухоподающей участковой выработке, что не всегда возможно по газовому фактору. Другое решение -создание средств спасения и самоспасения с большим сроком защитного действия, позволяющим выйти на свежую струю из аварийного участка. В настоящее время необходимо учитывать то, что с каждым годом протяжённость выемочных полей увеличивается (до 2-3 км), а горные работы углубляются на 10 метров, поэтому совершенствование средств индивидуальной защиты органов дыхания, направленное на увеличение срока защитного действия аппарата, является задачей одной из приоритетных при подземной разработке угольных месторождений.

В диссертационной работе приведены результаты исследований, выполненных автором в период с 2000 по 2004 год в рамках профессиональной деятельности в Кемеровском отдельном военизированном горноспасательном отряде.

Целью работы является совершенствование схем подготовки выемочных полей и средств индивидуальной защиты органов дыхания для безопасного выхода горнорабочих из аварийных выработок большой протяжённости.

Идея работы заключается в увеличении срока защитного действия и совершенствовании регенеративных респираторов с учётом протяжённых маршрутов горных выработок современных угледобывающих предприятий.

Задачи исследований:

1. Обосновать оптимальные схемы подготовки выемочных полей большой протяжённости для безопасного вывода людей при аварийных ситуациях;

2. Проанализировать степень влияния кислорода различной концентрации на органы дыхания человека и определить его положительные и отрицательные стороны, влияющие на жизнеобеспечение горнорабочих.,

3. Разработать изолирующий регенеративный респиратор нового типа с временем защитного действия не менее 6 часов и безопасным содержанием кислорода на вдохе.

Методы исследований: анализ и обобщение работ по применению существующих изолирующих и регенеративных респираторов;

- лабораторно-стендовые испытания средств индивидуальной защиты органов дыхания человека;

- аналитические методы при определении площади сечений отверстий для истечения кислорода и математической статистики при обработке и анализе экспериментальных данных.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Надёжность и безопасность вывода людей из шахты при аварийных ситуациях достигается выбором эффективных по безопасности и экономичности схем и способов проветривания выемочных участков при столбовых системах разработки наклонных и пологих пластов, а также применением средств индивидуальной защиты органов дыхания, разработанных на основе новых технических решений.

2. Время защитного действия регенеративного респиратора зависит от количества оптимально необходимого кислорода для различных режимов работы, которое подаётся разными ступенями лёгочного автомата.

3. Решение задач по спасению людей в выработках большой протяжённости достигается применением многоступенчатых лёгочных автоматов для кислородно-дыхательных аппаратов.

4. Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

- корректной постановкой задач исследований и подтверждением их на экспериментально-статистической основе;

- использованием апробированных методов и оборудования при проведении лабораторных и шахтных исследований;

- положительными результатами лабораторно-стендовых испытаний.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- установлено, что от выбора эффективных технологических схем проветривания выемочных участков при существующих системах разработки угольных пластов зависит надёжность и безопасность вывода людей из горных выработок и шахт при аварийных ситуациях;

- проведены исследования действия изолирующих самоспасателей и регенеративных респираторов в нештатных ситуациях и установлены факторы, влияющие на дыхание горнорабочих;

- впервые установлено, что время защитного действия регенеративного респиратора зависит от оптимального расходования кислорода для различных режимов работы путём введения дополнительной ступени в лёгочном автомате респиратора;

- впервые разработаны и запатентованы трёхступенчатые лёгочные автоматы, рычажного и мембранного типов, для кислородно-дыхательных аппаратов.

Личный вклад автора состоит:

- в выборе эффективных схем проветривания выемочных участков для надёжного и безопасного вывода людей из шахты при аварийных ситуациях;

- в проведении анализа и обобщении работ по применению существующих средств индивидуальной защиты людей при нештатных ситуациях;

- в установлении факторов, влияющих на дыхательный коэффициент, при использовании индивидуальных средств защиты в нештатных ситуациях;

- в разработке конструкций трёхступенчатых лёгочных автоматов рычажного и мембранного типов для кислородно-дыхательных аппаратов;

- в проведении лабораторно-стендовых испытаний лёгочных автоматов для кислородно-дыхательных аппаратов.

Практическая ценность работы

Полученные соискателем результаты позволяют:

- выбрать наиболее надёжные и безопасные схемы-маршруты вывода горнорабочих из шахты при аварийных ситуациях;

- определить оптимальные сечения площади отверстий аварийного клапана, клапана редуктора, дозирующего штуцера лёгочного автомата в зависимости от различных режимов работы;

- разработать трёхступенчатые лёгочные автоматы рычажного и мембранного типов для кислородно-дыхательных аппаратов;

- экономно расходовать кислород в дыхательной смеси;

- обеспечить гарантированное спасение горнорабочих, находящихся в горных выработках, при нештатных ситуациях.

Реализация работы. Полученные результаты и выводы по диссертационной работе использованы при подготовке выемочного блока лавы № 640 пласта Сычёвского-3 шахты «Грамотеинская». Разработка конструкций трёхступенчатых лёгочных автоматов использованы при изготовлении регенеративного респиратора с длительным сроком защитного действия.

Апробация работы. Основные положении работы докладывались и получили одобрение на научно-технических советах РосНИИГД, Центрального штаба ВГСЧ угольной промышленности, Новокузнецкого, Прокопьевского и Кемеровского ОВГСО, Международной научно-практической конференции (Кемерово, 2002г.), Международной научно- практической конференции «Белые ночи» (г. Санкт-Петербург, МАНЭБ, 2003г.), ОАО УК «Кузбассуголь», НЦ ВостНИИ.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ, в том числе 6 статей и 4 патента.

1.0 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР.

Заключение диссертации по теме «Безопасность в чрезвычайных ситуациях (по отраслям наук)», Дингес, Владимир Рудольфович

Заключение

Диссертация является законченной научной квалификационной работой, в которой изложены научно обоснованные варианты подготовки выемочных полей большой протяжённости (1500 м и более), имеющие существенное значение для обеспечения безопасного вывода людей из горных выработок в чрезвычайных ситуациях, и техническое решение по созданию регенеративного респиратора многочасового действия на основе использования новых многоступенчатых лёгочных автоматов, позволяющих экономно расходовать кислород.

Основные научные и практические результаты диссертации заключаются в следующем:

1 .Установлено, что при подготовке выемочного блока по предлагаемой схеме можно производить местное реверсирование воздушной струи, что позволит осуществлять безопасный вывод людей из аварийных выработок, учитывая кратковременность защитного действия современных средств индивидуальной защиты.

2. Аналитически-статистическим методом установлено, что современные средства индивидуальной защиты органов дыхания не отвечают требованиям, предъявляемым угольными предприятиями нового уровня.

3. Теоретически обосновано вредное влияние высоких концентраций кислорода во вдыхаемой газовоздушной смеси при использовании средств индивидуальной защиты органов дыхания. Доказано, что азотирование системы респиратора происходит при высокой концентрации кислорода и тем быстрее, чем выше эта концентрация.

4. Разработаны новые многоступенчатые лёгочные автоматы для регенеративных респираторов рычажного и мембранного типов, допускающих экономное расходование кислорода. Это позволяет увеличить срок защитного действия респиратора.

5. Разработан новый регенеративный респиратор многочасового действия, что позволяет увеличить протяжённость маршрутов обследуемых выработок, а подготовку выемочного блока производить любой протяжённости при увеличенных расстояниях между разрезными печами.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Дингес, Владимир Рудольфович, 2004 год

1. Устав ВГСЧ по организации и ведению горноспасательных работ на предприятиях угольной и сланцевой промышленности. -М.- 1997.

2. ПБ 05-618 03. Правила безопасности в угольных шахтах. Вып.И. -М, ГУЛ Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России.- 2003.- 293 с.

3. Руководство по ведению горноспасательных работ в условиях высоких температур рудничной атмосферы.- Донецк.- 1987.

4. Инструкция по предупреждению и тушению эндогенных пожаров в шахтах Кузбасса.- Кемерово.- 1999.

5. Линденау Н.И., Маевская В.М., Крылов В.Ф. Происхождение, профилактика и тушение эндогенных пожаров в угольных шахтах. -М: Недра. 1977.

6. Дингес В.Р. О скоростях передвижения по горным выработкам //Голик А.С., Син А.Ф., Зубарева В.А., Дингес В.Р./ Сборник научных трудов РосНИИГД. Кемерово.- 2003.-№ 16

7. Ходот В.В. Горноспасательное дело.- М.: Углетехиздат. 1951.

8. Васильков И., Цейтлин М. Солнечный камень.-М.: Углетехиздат. 1951.

9. Терновский Т.М. Опыт конструирования фильтра для подземных камер-убежищ //Безопасность труда в горной промышленности. 1935. - № 7.

10. Ходот В.В. Регенеративное оборудование для подземных камер-убежищ //Уголь.-1938.- №156.

11. Еременко М.П., Шаповалов И.Ф. Камеры-убежища для угольных шахт //Вопросы горноспасательного дела: Информационно-аналитический сборник. -1950. -Т.З.

12. Галлеев И.К., Кричевский A.JI. и др. Организация медицинской помощи тяжело поражённым шахтёрам при взрывах и завалах в угольных шахтах Кузбасса.- Кемерово.- 2002.

13. Диденко Н.С. Регенеративные респираторы для горноспасательных работ.-М.: Недра. 1990.

14. Ходот В.В. Рудничные респираторы.-М.: Углетехиздат. 1948.

15. Физиолого-гигиенические требования к изолирующим средствам индивидуальной защиты. М.: Минздрав СССР. 1981.

16. Брандис С.А. Очерки по физиологии и гигиене труда горноспасателей. -М.: Медицина. 1970.

17. Гриндлер Б.Ф. Что нужно знать всем работающим в респираторах. -Киев.: Уголь и руда. 1932.

18. Борьба с авариями в шахтах // Сборник научных трудов НЦ ВостНИИ.-Кемерово.- 2000. Вып. 15.

19. Аварийность и противоаварийная защита предприятий угольной промышленности // Информационный бюллетень. ФГУП ЦШ ВГСЧ. -М.,2002.- № 12.

20. Соболев Г.Г. Организация и ведение горноспасательных работ в шахтах. М.: Недра. 1988.

21. Осипов С.Н. Предупреждение взрывов при тушении и изоляции подземных пожаров //ЦНИИЭиНТИ. М. - 1967.

22. Безопасность жизнедеятельности предприятий в угольных регионах // Материалы 5 Международной научно-практической конференции. Кемерово.: 2002.

23. Вопросы защиты органов дыхания в горноспасательном деле. М.: Недра. 1970. - Вып.2.

24. Способы вскрытия подготовки и системы разработки шахтных полей. -М.: Недра. 1985.

25. Анализ аварийности на предприятиях угольной промышленности России за 2001 год // Сборник научных трудов РосНИИГД. Кемерово.- 2002.26; Профилактика и ликвидация аварий на шахтах // Сборник научных трудов.- Донецк.- 1986.

26. Идельчик И.Е. Аэрогидродинамика технологических аппаратов. М.: Машиностроение. -1983.

27. Диколенко Е.Я., Рубан А.Д., Крашкин Н.С. Концепция технологического развития подземного способа добычи угля в РФ. М.: Уголь.-2002.- № 10.

28. Малышев Ю.Н. Минерально-сырьевая база угольной промышленности как основа её рентабельности. М.: Росуголь.- 1998.

29. Гринько Н.К. Перспективы добычи и использования угля. М.: Уголь. -2000.-№11.

30. Акт проверки изолирующих самоспасателей ШСС-Т, производства ФГУП «ТамбовНИХИ», находящихся в эксплуатации на шахтах ОАО ОУК «Южкузбассуголь». — Новокузнецк.- 2003 .

31. Кравченко В.И., Шило М.М. Ликвидация аварий в угольных шахтах.- М.: Недра. 1967.

32. Войно-Ясенецкий А.В. Отражение эволюционных закономерностей в эпилептиформной реакции животных на действие высокого парциального давления кислорода.- М.: Академия Наук СССР.- 1958.

33. Зальцман Г.Л. Физиологические основы пребывания человека в условиях повышенного давления газовой среды. Л.: Медгиз.- 1961.

34. Жиронкин А.Г., Панин А.Ф., Сорокин П.А. Влияние повышенного парциального давления кислорода на организм человека и животных.- Л.: Медицина.- 1965.

35. Болбат И.Е., Лебедев В.И., Трофимов В.А. Аварийные вентиляционные режимы в угольных шахтах.- М.: Недра.- 1992.

36. Фролов В.Ф. Эндогенное дыхание медицина третьего тысячелетия.-Новосибирск.: ООО Динамика.- 2001.

37. ОСТ 12.43.247-83. Респираторы, изолирующие регенеративные для горноспасательных работ. Общие технические требования. Методы испытаний.

38. Респиратор изолирующий регенеративный Р-30 // Техническое описание и инструкция по эксплуатации.- Донецк.- 1994.

39. Уманский С.П. Снаряжение космонавта. -М.: Машиностроение. 1982.

40. Дингес В.Р. Местное реверсирование воздушной струи для спасения людей при ликвидации аварии //Голик А.С., Тупицын Ю.В., Дингес В.Р./ ТЭК и ресурсы Кузбасса.- 2002. № 2/6.