Разработка методики расчета скоростей движения горнорабочих при выходе из аварийных участков тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.26.02, кандидат технических наук Ледяйкин, Евгений Сергеевич

• Ледяйкин, Евгений Сергеевич
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ледяйкин, Евгений Сергеевич

Введение.

Раздел 1. Анализ статистического материала о времени выхода горнорабочих в самоспасателях.

Состояние вопроса.

1.1. Определение скорости передвижения в изолирующих самоспасателях на основе статистических данных.

1.2. Обработка статистических данных и определение зависимости скорости движения в изолирующих самоспасателях от параметров, характеризующих маршрут движения. 15 Раздел 2. Определение комплексного показателя, учитывающего изменение скорости в зависимости от осложняющих факторов

1.1 Зависимость скорости движения от осложняющих факторов.

2.2 Данные практических исследований по определению вида функций и коэффициентов при показателях.

2.3. Теоретические обоснования определения функциональных зависимостей скорости и частоты сердечных сокращений от фактических условий движения, определение вида функций и коэффициентов.

2.4. Определение значения приращения скорости для вычисления индивидуальной скорости.

215 Определение зависимости частоты сердечных сокращений от условий движения и показателя физической выносливости, как фактора обуславливающего безопасные значения скоростей движения в самоспасателях. 56 2.6.3ависимость скорости от условий движения (состояния выработок маршрута).

Раздел 3. Определение влияния самоспасателя на скорость передвижения по горным выработкам

3.1 Особенности движения по вертикальным выработкам.

3.2 Определение допустимого значения коэффициента самоспасателя.

3.3 Определение допустимой высоты подъема по вертикальным выработкам.

3.4 Определение допустимых значений ЧСС при подъеме по вертикальным выработкам. 98 Раздел 4. Определение необходимого уровня физической работоспособности горнорабочих для безопасного выхода из аварийных участков

4.1 Зависимость скорости от физической работоспособности.

4.2. Изменение частоты сердечных сокращений (пульса) и физической работоспособности в зависимости от возраста по статистическим данным.

4.3. Определение зависимости частоты сердечных сокращений (пульса) и физической работоспособности в зависимости от возраста.

Раздел 5. Применения изложенного метода расчета скорости при наличии других осложняющих факторов

5.1. Снижение скорости в зависимости от степени задымленности

5.2. Снижение скорости движения от угла наклона и направления движения.

5.3.Снижение скорости движения в зависимости от высоты выработки. 119 5.4.Определение времени образования степени задымленности и изменение скорости в зависимости от степени задымленности.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методики расчета скоростей движения горнорабочих при выходе из аварийных участков»

Актуальность работы. Добыча угля подземным способом осуществляется в условиях природных опасностей недр: пожаро - и взрывоопасно-сти, опасности внезапного выброса метана, выделения ядовитых газов и других явлений, сопровождающихся образованием непригодной для дыхания атмосферы, что требует применения средств индивидуальной защиты органов дыхания.

Несмотря на принимаемые меры по защите органов дыхания и совершенствованию систем самоспасения, при выходе горнорабочих из зон поражения имеют место случаи их гибели от отравляющих газов. В настоящее время тенденция в развитии технологии добычи угля такова, что протяженность выработок, служащих запасными выходами на свежую струю, постоянно возрастает. Длина выемочных столбов на пологом падении нередко превышает 2,5-3 тыс. м, увеличивается глубина отработки, и протяженность уклонных полей. Наличие этих факторов усложняет возможность выхода из опасной зоны и увеличивает время движения. Так, 18. 12. 96г. при пожаре на Ш. им Кирова один горнорабочий не смог выйти в самоспасателе с аварийного участка, 29. 04. 96г. при пожаре в дренажной шахте разреза «Березовский» не вышли в самоспасателях три человека. На ОАО «Шахтоуправление Сибирское» 10. 01. 04г при взрыве осложнившимся пожаром, 4 горнорабочих погибло от отравления оксидом углерода при выходе на свежую струю. При взрыве на ООО Ш. «Листвяжная» 28. 10. 04 за время, превышающее 60 минут с момента взрыва, не смогли выйти самостоятельно в самоспасателях, и были выведены горноспасателями 20 человек.

Актуальность работы обусловлена необходимостью определения факторов, влияющих на скорость передвижения, изучения зависимости скорости от физиологических особенностей горнорабочих, установления предельных значений скоростей движения и протяженности маршрутов, обеспечивающих безопасность выхода из аварийных участков.

Цель работы - разработка методики определения скоростей выхода подземных трудящихся в изолирующих самоспасателях из аварийных участков с непригодной для дыхания атмосферой.

Идея работы - заключается в определении комплексного показателя, включающего горнотехнические условия выхода и физические возможности людей.

Задачи исследования:

- выполнить анализ статистического материала о времени выхода горнорабочих в самоспасателях по наиболее протяженным маршрутам,

- установить зависимость скорости движения людей, включенных в изолирующие самоспасатели, от горнотехнических условий выхода.

- определить зависимость скорости движения горнорабочих, включенных в изолирующие самоспасатели от физической нагрузки, обусловленной сложностью маршрута.

- определить комплексный показатель, характеризующий влияние на скорость движения физической работоспособности и горно-технических условий маршрута.

- в системе «человек - самоспасатель» установить влияние самоспасателя, на возможность движения со скоростью, необходимой для выхода из выработок с непригодной для дыхания атмосферой.

Методы исследований

В работе использован комплексный метод исследований включающий:

- обработку статистического материала о времени движения при контрольных выходах горнорабочих в самоспасателях по наиболее протяженным маршрутам, которые в случае аварии будут содержать не пригодную для дыхания атмосферу;

- специальные контрольные испытания по выходу горнорабочих в самоспасателях по наиболее сложным маршрутам с поэтапным замером времени, протяженности, угла наклона, частоты сердечных сокращений, и др.;

- методы математической статистики для определения влияния отдельных факторов на скорость движения в самоспасателях по горным выработкам;

- апробация методики расчета скоростей выхода людей, включенных в самоспасатели, из аварийных участков.

Научные положения, выносимые на защиту:

Движение в самоспасателе по горным выработкам имеет закономерности, которые позволяют определять фактические значения скоростей передвижения с учетом конкретных особенностей маршрута и физических данных выходящих людей, с помощью комплексного показателя;

- на затраты энергии, необходимой для преодоления противодействия движению, кроме физических возможностей организма горнорабочего значительное влияние оказывает самоспасатель, их совместное действие характеризует изменение параметра работоспособности и определяет предельные значения скорости и частоты сердечных сокращений;

- скорости передвижения горнорабочих и протяженность маршрутов имеют предельные значения, которые зависят от физических возможностей горнорабочего и могут быть определены путем изменения параметров характеризующих физическое состояние.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1 Установлен комплексный показатель X, учитывающий горнотехнические условия и физические возможности людей и позволяющий определять фактическую скорость выхода людей в самоспасателях в зависимости от изменения скорости движения, установленной для условий, характеризующихся X = 0.

2 В системе «человек - самоспасатель» установлен коэффициент самоспасателя, отражающий его влияние на скорость движения горнорабочего; при значении ксмп > 1,21-1,22 возникает опасность непроизвольного выключения из самоспасателя.

3 Возможность выхода из аварийного участка горнорабочего, включенного в самоспасатель, определяется уровнем его физической готовности, характеризуемой индексом А > 0,23.

Достоверность научных положений подтверждается:

- необходимым и достаточным для статистической обработки объемом информации, полученной в процессе экспериментальных и шахтных исследований;

- удовлетворительной сходимостью теоретических, экспериментальных и шахтных исследований;

- временем практического выхода горнорабочих при чрезвычайных ситуациях.

Практическое значение работы

- разработана методика определения скорости передвижения в самоспасателях в зависимости от осложняющих движения факторов для конкретных условий физической работоспособности выходящих людей.

- экспериментально подтверждена необходимость при расчете времени движения в самоспасателях учитывать предельные скорости.

- установлено, что для обеспечения безопасности при выходе из выработок с непригодной для дыхания атмосферой, скорость движении для людей определенных возрастных групп не должна превышать установленных предельных значений.

Личный вклад автора состоит:

- в обосновании методов исследования скоростей и условий выхода из аварийных участков;

- в установлении математической зависимости величины фактической скорости движения в самоспасателях от средней расчетной величины;

- в определении оптимальных параметров работы системы «человек - самоспасатель»;

- в установлении возможности применения индекса физической работоспособности для учета влияния физического состояния на изменения скорости выхода в самоспасателе;

- в определении необходимого уровня физической готовности человека, при движении в самоспасателе, характеризуемого индексом А > 0,23, для выхода из аварийного участка;

- в установлении зависимость изменения индекса физической работоспособности для различных возрастных групп

-в разработке «Методики расчета времени передвижения в самоспасателях в чрезвычайных ситуациях».

Реализация выводов и рекомендаций работы

Полученные результаты и выводы диссертационной работы использованы при разработке «Методики расчета времени передвижении в самоспасателях в чрезвычайных ситуациях», и разработке «Методических указаний по расчету времени входа включенных в самоспасатели людей по загазованным выработкам шахты» для «Устава ВГСЧ по организации и ведению горноспасательных работ».

Апробация работы

Основные научные положения и практические выводы докладывались на научном совете РосНИИГД, рассматривались командным составом ЦШ ВГСЧ и командирами Новокузнецкого ОВГСО, Кемеровского ОВГ-СО, Прокопьевского ОВГСО, ОВГСО Урала, ОВГСО Печорского бассейна, ОВГСО Ростова, ОБР (Отряд быстрого реагирования, Подмосковье).

Методика применялась при расчетах времени выхода людей из аварийных участков при проверке Плана ликвидации аварий на шахте Первомайская и др. шахтах.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено в 6 работах.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Ледяйкин, Евгений Сергеевич, 2005 год

1. Шевченко Ю.А. Тест для оценки степени задымленности рудничной атмосферы /Ю.А.Шевченко, А.Ф.Исакин, Г.В.Дендюк, В.М.Далькевич. Донецк. Горноспасательное дело, 1979, вып. 7 (ВНИИГД).

2. Дендюк Г.В. Определение пределов видимости в задымленной шахтной атмосфере /Г.В.Дендюк, В.Н.Далькевич, Г.А.Зикун, П.П.Петров. Донецк. Горноспасательное дело, 1973, вып. 7 (ВНИИГД).

3. Рыбаченко В.И. Ослабление видимых и инфракрасных лучей задымленной атмосферой /В.И.Рыбаченко, Г.В.Дендюк, В.Н.Далькенвич. Горноспасательное дело, вы. 7. (ВНИИГД).

4. А.И.Ивченко. Определение критического времени пребывания человека в среде с высокой температурой и влажностью. /А.И.Ивченко, Г.В.Гринь, А.Н.Кушнеров, В.А.Максимовских. Донецк, Горноспасательное дело, вып. 7 (ВНИИГД).

5. Дейнега В.Г. Применение математических методов для оценки факторов поражения рудничным газом. /В.Г.Дейнега. Донецк. Горноспасательное дело. 1971, вып. 4.

6. Татарин П.Т. Определение допустимого времени на передвижении и работу в респираторе в условиях высокой температуры воздуха в горных выработках./П.Т.Татарин, Р.И.Калекин. Донецк. Горноспасательное дело, 1971, вып. 4.

7. Клещунов П.П. Приближенная оценка надежности самоспасателя. /П.П.Клещунов, Ю.А.Шевченко, В.В.Суркова, Г.Е.Воробьева. Донецк, Горноспасательное дело, 1976, вып. 13 (ВНИИГД).

8. Белопол А.Н. Протяженность маршрутов и безопасность выхода людей из аварийных выработок в условиях Кузбасса. /А.Н.Белопол,A.А.Игишева. Кемерово, Сборник статей по горноспасательному делу, вып. 7 (ВНИИГД).

9. Технические требования к пунктам переключения в резервные самоспасатели. «УгольОфонд», 2000.

10. Техническое описание и инструкция по эксплуатации «Самоспасатель шахтный изолирующий ШСС-1». Донецк, 1996.

11. Методика определения допустимого времени работы горноспасателей в зоне высокой температуры./Донецк, 1988.

12. Горбатов В.А. Методические указания по расчету времени выхода в самоспасатели людей по загазированным выработкам шахты. /В.А.Горбатов,B.И.Лагутин. Москва, 1997.

13. Средства индивидуальной защиты органов дыхания. Аппараты изолирующие автономные с химимчески связанным кислородом (самоспасатели) ГОСТ Р 12.4226-2001. Госстандарт России, Москва, 2001.

14. Самоспасатели для подземных работ ШСС-Т (Техническое описание и инструкция по эксплуатации) Тамбов, 2000.

15. Храмцов В.И. О нецелесообразности подачи воздуха в пункты переключения в резервные самоспасатели. /В.И.Храмцов, А.П.Федорович, В.А.Скрицкий. Вопросы безопасности труда на горных предприятиях. Кемерово, 2003.

16. Устав военизированной горноспасательной части (ВГСЧ) по организации и ведению горноспасательных работ на предприятиях угольной и сланцевой промышленности. Москва, 1997.

17. Правила безопасности в угольных шахтах. Москва, 2003.

18. Устав ВГСЧ по организации и ведению горноспасательных работ. Москва, Недра, 1970.

19. Нормы времени на выполнение основных видов горноспасательных работ (Временный сборник) /Всесоюзный научно-исследовательский институт горноспасательного дела (ВНИИГД), Донецк, 1986.

20. Аппараты, приборы и оборудование горноспасательной службы. Каталог/ЦНИЭИуголь, Москва, 1981.

21. Голик A.C. О несоответствии расчета скоростей движения людей в шахте при аварии физиологическим возможностям. /А.С.Голик, В.А.Скрицкий, В.А.Зубарева, Ж.В.Ильинская. Белые ночи Санкт-Петербург, 2001.

22. Голик A.C. Методика расчета времени передвижения в чрезвычайных ситуациях работников шахт, включенные в изолирующие респираторы. / А.С.Голик, В.А.Зубарева. Отчет РосНИИГД, Кемерово, 1998.

23. Голик A.C. Исследование скорости передвижения в чрезвычайных ситуациях работников шахт включенных в изолирующие самоспасатели. /А.С.Голик, В.А.Зубарева. Отчет РосНИИГД. Кемерово, 1998.

24. Син А.Ф. О скорости передвижения по горным выработкам в чрезвычайных ситуациях. /А.Ф.Син, А.С.Голик, В.А.Зубарева. Сб.науч.трудов РосНИИГД, вып. 16, Кемерово, 2003.

25. Шевченко Ю.А. Определение времени выхода людей в фильтрующих самоспасателях при возникновении экзогенного пожара. /Ю.А.Шевченко, С.П.Греков, М.В.Жадан. Горноспасательное дело, ВНИ-ИГД, 1973.

26. Ветцель Е.С. Теория вероятностей. Москва, Наука, 1969.

27. Смирнов В.Н. Краткий курс математической статистики для технических приложений. Москва, Физматиздат, 1959.

28. Кордешский Б.А. Математик изучает случайности. Москва, 1975.

29. Корн Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров. /Г.Корн, Т.Корн. Наука, Москва, 1977.

30. Кухлин Г. Справочник по физике. Мир, Москва, 1982.

31. Яворский Б.М. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов. Б.МЛворский, К.А.Детлаф. Наука, Москва, 1977.

32. Гихман И.И. Введение в теорию случайных процессов. /И.И.Гихман, A.B.Скороход, Наука, Москва, 1977.

33. Ветцель Е.С. Теория вероятности (Задачи и упражнения). /Е.С.Ветцель, Л.А.Овчаров. Москва, 1973.

34. Гущин Л.П. Руководителю ликвидации аварий на шахте. /Л.П.Гущин, В.И.Храмцов, А.П.Федорович, А.С.Голик, В.М.Рычковский. Кемерово, 2004.

35. Руководство по профессиональному отбору горноспасателей

36. Руководство по медицинскому обслуживанию ликвидации аварий и их последствий на угольных шахтах. Донецк, 1991.

37. Руководство по коррекции, восстановлению функционального состояния и повышению работоспособности горноспасателей. /Утв. Минугле-промом СССР 18.09.91, Донецк, ВНИИГД, 1991.

38. Леванец Н.Б. Горноспасательное дело. Новосибирск, ОНТИ, 1933.

39. Н.С.Диденко. Ренеративные респираторы для горноспасательных работ. Москва, Недра, 1970.Математическая модель внешнего дыхания человека, ст. 19.