72
Көмір шахталарында өндірістік жарақат алу себептерін зерттеу
Ж.К. АМАНЖОЛОВ, т.ғ.к., доцент, Н.Р. ЖОЛМАҒАМБЕТОВ, т.ғ.к., доцент, Д.С. СЫЗДЫҚБАЕВА, т.ғ.м., ассистент, М.Н. ЖҰМАБЕКОВ, аға оқытушы, А.Қ. АМИРГАЛИНА, т.ғ.м., ассистент,
Қарағанда мемлекеттік техникалық университеті, КА және ЕҚ кафедрасы ӘОЖ 622.8
Кілт сөздер: өндірістік жарақат, қауіпті факторлар, төтенше жағдай, жарақаттану, кәсіпорын, шахта, қауіпсіздік, еңбек қорғау.
Жұмыстағы жазатайым оқиға – қызметкердің зиянды және қауіпті өндірістік фактордың жұ- мысына немесе жұмыс берушінің тапсырмала- рын орындауына, өндірістік апатқа ұшыраған, денсаулықтың кенеттен нашарлауына немесе қы- зметкердің уақытша немесе тұрақты еңбекке жа- рамсыздығына әкеліп соққан жұмысшының мін- деттеріне әсер етуі, кәсіптік ауру немесе өлім [1].
Қызметкердің денсаулығына байланысты жа- затайым оқиға кәсіби жарақат деп аталады.
Қызметкерге зиянды және қауіпті өндірістік факторлар әсер етеді. Олар төрт топқа бөлінеді:
физикалық, химиялық, биологиялық және психо- физиологиялық [2].
Кейбір жағдайларда зиянды өндірістік фактор қауіпті факторға айналуы мүмкін. Зиянды өндіріс факторына ұзақ уақыт бойы әсер ету созылмалы улану немесе кәсіби ауруға әкелуі мүмкін.
Қауіпсіздік және денсаулық нормаларын бұзу- ды анықтау және өндірістік авариялардың алдын алу үшін өндіруге байланысты апаттарды тергеу және тіркеу маңызды.
Өндірістік жарақаттардың себептерін ке- лесі топтарға біріктіруге болады: ұйымдасты- рушылық, техникалық, санитарлық-гигиеналық және психофизиологиялық [2].
Еңбекті зақымдауды талдау үшін төрт әдіс пайдаланылады: монографиялық, топографи- ялық, экономикалық және статистикалық [2].
Жарақаттанудың ең көп қолданылатын әдісі статистикалық әдіс болып табылады, ол өндірістік апаттар туралы есептерге талдау жасауға негіз- делген. Бұл әдіс жекелеген шеберханалар мен аудандарда, сондай-ақ жекелеген кәсіпорындар, салалар мен өңірлер үшін жарақаттар динамика- сын салыстыруға мүмкіндік береді. Жарақат алу- дың көптеген жылдар бойы зерттелуі жарақат- танудың өсу немесе азаю үлгілерін анықтауға мүмкіндік береді.
Жарақат деңгейін бағалау үшін келесі салы- стырмалы көрсеткіштер қабылданады: жиілік ко- эффициенті (Жк) және ауырлық коэффициенті (Ак) [2].
Статистикалық әдісті пайдалана отырып, біз шахтадағы өндірістік жарақаттарды талдадық және нәтижелерін 1-кестеде келтірдік. Шахта
«Тентек» жеке меншік кәсіпорын болғандықтан 2008-2012 жылдарға арналған ақпаратты пайда- ландық [3].
1-кестеге келер болсақ, 2008 жылы 18 жағдай- дан 2012 жылы 7 жағдайға дейін өнеркәсіптік жарақаттардың төмендеуі байқалады. 2008-2012
1-кесте – «Тентек» шахтасындағы кәсіптік жарақаттар мен кәсіби аурулар туралы ақпарат
Көрсеткіштер Жылдар
2008 2009 2010 2011 2012
Қызметкерлердің орташа жылдық саны, барлығы 1688 1615 1586 1574 1523 Оқыс оқиғаларының саны, соның ішінде:
- өлім - ауыр - жеңіл
185 121
188 28
8- 26
42 11
7- 61
Еңбекке жарамсыз күндер саны 312 304 264 92 452
Кәсіптік аурулардың саны 10 18 26 24 25
Жиілік коэффициенті 10,7 11,1 5,0 2,5 4,6
Ауырлық коэффициенті 24 30,4 33 46 64,57
73
жылдар аралығындағы жарақаттардың жалпы саны 55-ті құрады, оның ішінде 15, 12-і ауыр және жеңіл өкпе ауруы бар: қатынасы жеңіл: 50,9%, ауыр 21,9% және өлім 27,2%. «АрселорМиттал Теміртау» АҚ статистикасында 55 жарақаттанған адамның кінәсінен болған 2 жарақат ескерілмейді.
(1 денсаулық жағдайына байланысты – инфаркт).
Зардап шеккендерді талдау кәсіпорынның аварияларының себептері болып табылады:
- брифингтің болмауы;
- еңбекті қорғаудың жеткіліксіз бақылауы;
- жұмыс орындарын қанағаттанғысыз ұй- ымдастыру және ұстау;
- қауіпсіздік шараларын бұзу;
- технологиялық жабдықтардың, құралдар мен жабдықтардың қауіпсіздік стандарттарын сақтамау;
- еңбек және технологиялық тәртіпті бұзу;
- қанағаттанарлықсыз санитарлық-гигиена- лық еңбек жағдайлары.
Жұмыстағы жазатайым оқиғаларды тергеу, жазба және талдау Қазақстан Республикасының Еңбек кодексіне сәйкес жүзеге асырылады [1].
Жұмыстағы жазатайым оқиғаларды тер- геп-тексеру үшін материалды дайындаған кезде апаттан бұрын не болғанын, еңбек процесі қалай жүріп жатқанын, осы үдерісті бақылайтын, жәбір- ленушінің және апатқа ұшыраған басқа адамдар- дың әрекеттерін сипаттайтын және оқиғалардың кезектілігін көрсетіп өткен жөн.
Жарақат алуға себеп болатын және қауіпті (зиянды) өндірістік факторларға мыналар жата- ды: көлік, құрал немесе жабдық.
2 және 3-кестелерде шахтадағы авариялардың себептері туралы 2008 жылдан бастап 2012 жылға дейін ақпарат бар.
2008 жылы шахтада 18 оқиға орын алды, олар- дың 5-і өлім, 1-і ауыр болды. 2-кестеде, зерттеліп отырған кезеңде негізгі травматикалық фактор- лар адамның құлауы, метан-ауа қоспасының жа- 2-кесте – Негізгі травматикалық факторлар
Травматикалық факторлар Жылдар
2008 2009 2010 2011 2012
Адамның құлауынан 6 4 2 - 1
Объектілердің құлауынан 2 - - 1 -
Метан-ауа қоспасының жарылысынан 5 8 - - -
Көмір мен тау жыныстарының төгілуінен 3 4 3 - 3
Көлік құралдарынан 2 2 2 2 2
Термиялық фактордан - - - -1 -
Басқа травматикалық факторлардан - - 1 1
Барлығы: 18 18 8 4 7
3-кесте – Кәсіптік жарақаттардың себептері
Апаттық жағдайлардың дереу себептері Жылдар
2008 2009 2010 2011 2012
Жәбірленушінің қате қараусыздығы 6 4 2 1
ЖҚҚ пайдалану нұсқауларын бұзу -
Жәбірленушінің қате әрекеттері 2 1
Шатырын және бүйірінен әзірлеуді сәтсіз құрастыру 3 Қозғалыс ережелерін бұзу
Қарастырылмаған тәсілдерді қолдану -
Жартас массасының кенеттен құлдырауы 5 8 3 3
Көлiк құралдарын жүргiзу ережелерiн бұзу Сәтсіз жұмысты ұйымдастыру
Жүктерді және халықты тасымалдау технологиясын бұзу 2 2 2 2 2
Қоқысталған және суланғанды әзірлеу
Ақаулы дайындамаларды бекіту 4
Еңбек және өндірістік тәртіпті бұзу Ашық өрттің болуы
Басқа себептер 1 1 1 1
74
рылуы, көмір мен тау жыныстың құлдырауы және қоқыстар болып табылады.
3-кестеден шығатыны, өндірістік жарақат алу себептері жәбірленушінің өрескел абайсыздығы, тау массасының кенеттен құлауы, тауарлар мен адамдардың тасымалдану технологиясын бұзуы болып табылады.
Шахтадағы кәсіптік жарақаттанудың алдын алу үшін «Кешенді жоспарға» сәйкес мынадай іс-шаралар жүзеге асырылады:
- метанның оқшауланған кранына арналған өнімді сақтау үдерісін жеңілдететін бекітуді орын- дау арқылы жүргізілетін лаваларды кесу үшін жұ- мыс жасау;
- туннельдерді тереңдету жұмыстарының те- реңдігіне байланысты желдету жұмыстары үшін, диаметрі 1,2 м, бұл адамға берілген ауа көлемін ұлғайтуға мүмкіндік береді;
- қауіпсіз жұмыс әдістеріне қатысты бри- фингтер өткізу, брифингтер сапасының монито- рингін күшейту және оларды уақтылы жүргізу;
- адамдардың қауіпсіздігіне әсер етуі мүмкін сыртқы және кездейсоқ факторлардың пайда бо- луын болжау, технологиялық процестің барлық жұмыс аймақтары мен кен инженерлік-техника- лық жұмыстарының нәтижесінде жасалады.
Еңбек қауіпсіздігі және еңбекті қорғау сала- сындағы халықаралық тәжірибе, ең алдымен, кішігірім жарақаттану оқиғаларын тіркеу және талдау, алғашқы медициналық көмек көрсету жағдайларына бағытталған, уақытты жоғалтқан немесе уақытша еңбекке жарамсыздық жағдай- лары туралы істерді қатаң және толық есепке алу туралы. Бұл жағдай пирамиданың төменгі бөлігін құрайды, бұл шын мәнінде ауыр жарақаттар мен өлім көзі болып табылады.
Өнеркәсіптік жарақаттарды жақсы қабылдау үшін Генрих пирамидасында жұмыс орнындағы өлімге әкелетін апаттың ықтимал оқиғаны пайда болуына тән жарақаттар мен өлім көзі болып та- былатын пирамиданың төменгі бөлігін құрайтын жеңіл және кіші жарақаттар бар тәуекелдер саны- на байланысты көрсетіледі.
Шетелде жазатайым оқиғалар туралы стати- стикалық деректерді тиісті түрде есепке алу және одан әрі толық және барабар талдау үшін келесі анықтамалар қолданылады (аварияны анықтау Қазақстандық анықтамаға сәйкес келеді) [4]:
- жұмыс жарақаты – жазатайым оқиғаның нәтижесінде дене жарақатынан немесе дененің қандай да бір бөлігіне зақым келген кез-келген белгі немесе жазатайым оқиғадан және жарақат- танудан болған уақыт кезеңіне қарамастан;
- өлім жазасы (өлім-жітім) – бұл авария мен өлім арасындағы уақыт кезеңіне қарамастан, өн- дірістік жарақаттың тікелей салдары болып табы- латын өлім;
- тұрақты жұмыс істей алудың жалпы неме- се ішінара жоғалуы бар апат. Жалпы тұрақты мүгедектік (PTD) қызметкерді тұрақты жұмыс істемейтін жағдайға әкеліп соқтыратын және ме-
дициналық жағдайларға байланысты жұмысын тоқтату (мысалы, аяқтың жоғалуы, ауыр жарақат алу, көру қабілетінің жоғалуы) кезкелген жұмыс орнындағы жарақатқа қатысты қызметтік міндет- терін толық орындау. Тұрақты жартылай мүге- дектер (PPD) – қызметкердің кезкелген органның немесе оның бөлігінің толық немесе ішінара жоға- луына немесе органның бөліктерінің жұмыс істе- уіне кедергі келтіретін кезкелген жұмысқа байла- нысты жарақат, бұл қызметкердің өз жұмысын үздіксіз орындауға қабілетін шектейді;
- Lost Workday Case (LWC) – қызметкер осы оқиғаға байланысты өз функцияларын орында- уға қабілетсіздікке немесе жарақат алған күннен кейінгі жұмыс ауысымында кестеге сәйкес жұ- мысқа қайта оралуға әкелетін жарақат, бұл емде- уді алудың кешігуіне байланысты жағдайлар. Бұл жағдайда, егер қызметкер медициналық емдеу үшін арнайы медициналық мекемеге жіберілген болса, жарақаттар LWC ретінде жіктеледі;
- Шектелген жұмыс жағдайы (RWC) – бұл қы- зметкердің кезкелген жұмыс жүктемесін әдетте жұмыс барысында ауыстыру мүмкін болмағаны немесе жарақат алғаннан кейін уақытша немесе тұрақты жұмысқа тағайындалғаны. «Қалыпты жұмыс жүктемесі аз» санатына қарай төмендейді:
- барлық міндеттерді немесе қалыпты жұмыс жүктемесін орындау, бірақ толық жұмыс уақыты;
- толық жұмыс кестесіне сәйкес қалыпты жүк- теме кезінде шектеулі міндеттерді орындау;
- басқа функцияларды орындау үшін басқа ла- уазымға ауысу;
- медициналық іс-әрекет (МТС) – дәрігерге немесе тіркелген медициналық персоналға (мы- салы, медбике немесе фельдшер) әдеттегі меди- циналық көмек көрсетуді талап ететін жұмысқа (созылмалы ауруларды қоспағанда), жарақаттану немесе аурудың салдарынан жоғалудың кезкелген жағдайы. Әдетте, бұл жағдайға қызметкер сана- да болғаннан кейін жұмысты жалғастыра алатын болса да, сырттай (косметикалық мақсаттардан басқа), тіпті сана жоғалуына әкелетін жарақат бар; Гипс таңбалары мен бинттерін немесе им- мобилизациялаудың басқа құралдарын пайдала- ну; кез келген жалпы хирургиялық араласу; Хи- рургиялық құралдармен бөтен денелерді көзден жою; нормативтік емес препараттарды қолдану және емдеу: көгертулерді, дислокацияны неме- се шашырандыларды және т.б. емдеуге арналған компрессорлар сериясын пайдалану;
- алғашқы көмек көрсету жағдайы (FAC) дәрі- герлік нұсқаулықты қажет етпейтін және қажет болған жағдайда кейінгі зерттеуді қажет етпейтін медициналық құрылғылармен жарақатсыз емде- уге шектелген. Кәмелетке толмаған жарақаттар, әдетте, мылжа, сызаттар, кесектер, күйіктер, жа- рақаттар және т.б. болуы мүмкін, ол дәрігердің немесе оқытылған қызметкерлердің көмегімен болуы мүмкін;
- жақын арада болған оқиға((Near Miss – NM) – бақытты сәйкестік салдарынан апатқа алып кел-
75
меген, жарақат алмаған оқиғалардың оқиғасы не- месе дәйектілігі, алайда басқа жағдайларға әкелуі мүмкін.
Жоғарыда келтірілген анықтамаларға сүйене отырып, жазатайым оқиғалардың мынадай көр- сеткіштері енгізілді және пайдаланылды [4]:
Өлімге әкеп соғатын аварияларды (F), жалпы тұрақты мүгедектікті (PTD), тұрақты мүгедек- тікті (PDD) және уақыт жоғалту оқиғаларының саны(Lost Time Injury), барлық уақыт жоғалған жағдайларды (LWC) [4]:
LTI = F + PTD + PPD + LWC (1) Total Recordable Cases (TRC) – бұл жоғалған жұмыс уақытының (LTI), мүгедектік (RWC) және медициналық көмек жағдайлары (МТС) жағдай- лардың барлығы, атап айтқанда [3]:
TRC = LTI + RWC + МТС (2) Жол-көлік оқиғасы (ЖКО) – мүліктің бүлінуі- не (зиян мөлшеріне қарамастан) немесе жарақат- тануға әкеп соқтырған барлық көлік оқиғалары.
Кәсіпорындағы еңбек қорғау шараларының тиімділігін талдауға және бағалауға арналған [4]
мынадай мақсаттар үшін пайдаланылады:
Lost Time Damage Frequency (LTIF) – белгілі бір кезеңде (әдетте бір жыл) және бірлікте немесе компанияда (жұмыс уақыты – WH) жұмыс істеген жалпы сағаттарға жататын LTI жағдайларының саны сағатына 1 миллион адамға қалыпты (АҚШ- та сағатына 200 000 адам қалыпқа келтірілген), яғни:
LTIF = (LTI * 1 000 000 адам / сағ) / WH (3) Total Recordable Cases Frequency (TRCF) – бұл жұмыс істелген жалпы сағатқа (ТҚ) есептелген барлық оқиғалардың саны (ТРК) және 1 млн адам- сағатқа қалыпты:
TRCF = (TRC * 1 000 000 адам / сағ) / WH (4) Жол-көлік оқиғаларының жиілігі (RTAF) – ки- лометрлерде жалпы ұзындығы 1 миллион км-ге дейін қалыпқа келтірілген жол-көлік оқиғалары- ның жалпы саны:
RTAF = (RTA * 1 000 000 км) / TL (5) Бұл формулада қолданылатын есептеулер үшін батыстық компаниялардың километрмен емес, километрді пайдаланатындығын ескеру қажет[4].
Халықаралық және отандық индикаторлар мен авариялардың коэффициентінің факторла- рымен ара-қатынастың шамамен схемасы суретте көрсетілген [4].
Жоғарыда келтірілген 1-5 формулаларды пай- далана отырып, 2008 жылдан 2012 жылға дейінгі кезеңде «Тентек» шахтасындағы өндірістік жа- рақаттану көрсеткіштері есептелді, нәтижелері 4-кестеде келтірілген.
4-кестеден LTIF көрсеткіші 2008 жылы 4,44- тен 2012 жылы 1 92-ге дейін төмендеген. Бұл 2008 жылы 18 оқиғадан 2012 жылы 7 жағдайға дейін төмендеген.
2008 жылы TRCF көрсеткіші 5,68, 2011 жылы – 2,65 және 2012 жылы – 4,92 болды. Бұл тіркелген жазатайым оқиғалардың саны 2011 жылдары – 10 жағдайға келетінін білдіреді.
Демек, жазатайым оқиғаларды есепке алудың халықаралық тәжірибесінің әдіснамасын қолдану, Қазақстанмен салыстырғанда жеңіл және кіші- гірім жарақаттар мен алғашқы жәрдем туралы ақпарат жинау арқылы ақпарат көлемінің едәуір ұлғаюына мүмкіндік береді.
Шетелдік тәжірибені пайдалану кезінде өн- дірісте төтенше жағдайлардың себептерін талдау ертерек кезеңде аса ауыр жағдайлардың ықтимал себептерін анықтауға және ауыр және өлімге әке- летін жағдайларға жол бермеу жөніндегі шара- ларды әзірлеуге мүмкіндік береді.
Қазақстанда жұмыс істейтін көптеген шетел компаниялары жазатайым оқиғаларды тіркеуге және жазуға өз көзқарастарын пайдаланады, ме- дициналық көмек пен инциденттерді қамтамасыз етеді, бұл жарақаттарды болдырмауға оң әсер етеді. Сонымен бірге, Қазақстан Республикасы- ның заңнамасында кәсіптік жарақаттануды тал- дау әдістері реттелмейді, яғни жоғарыда аталған халықаралық әдіснаманы қолдану Қазақстан Ре- спубликасында болуы мүмкін дегенді білдіреді.
Көрсеткіштер мен коэффициенттер Fatality
LTI, LTIF
TRC, TRCF
Кч
Кс PTD и PDD
LWC Кп Кт
RWC MTC FAC NM
Халықаралық және отандық көрсеткіштер мен авариялардың көрсеткіштері арасындағы қатынастың үлгілік диаграммасы
76
4-кесте – «Тентек» шахтасындағы авариялардың халықаралық көрсеткіштерін есептеу
Көрсеткіштер Жылдар
2008 2009 2010 2011 2012
Қызметкерлердің жалпы саны 1688 1615 1586 1574 1523
Жазатайым оқиға саны 18 18 8 4 7
Қате (өлім) 5 8 - 2 -
Тұрақты немесе ішінара мүгедектігі бар апаттар (PTD және PPD) 1 2 2 1 6
Жұмыс уақытын жоғалтқан апаттар (LWC) 1 4 - 3 3
Мүгедектігі бар апаттар (RWC) - 1 1 - 2
Медициналық көмек көрсететін апаттар (МТС) 13 10 8 2 7
Алғашқы көмек көрсететін апаттар (FAC) 23 19 14 10 18
Оқиға - - - - -
LTIF 4,44 4,64 2,1 1,06 1,92
TRCF 5,68 4,9 3,7 2,65 4,92
RTAF - - - - -
1. Трудовой кодекс: Закон Республики Казахстан. От 23.11.2015г. с дополнениями и изменениями на 30.11.2017г.
2. Аманжолов Ж.К. Охрана труда и промышленная безопасность: Учебник для вузов / Ж.К. Аманжолов, Н.Х. Шарипов; Кара- гандинский государственный технический университет. – Караганда: Изд-во КарГТУ, 2014. – 357 с.
3. Источник: www.arcelormittal.kz.
4. Мажкенов С.А. Показатели учета несчастных случаев, используемые в международной практике // Журнал «Охрана труда.
Казахстан». – 2006. – № 6. – С. 55-62.
ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
77
Исследование запыленности воздуха при ведении технологических операций
Н.А. МЕДЕУБАЕВ1, к.т.н., доцент,
К.К. ОРОЗОВ2, зам. директора по научной работе,
З. ЖУМАШЕВА2, ст. преподаватель, кафедра «Промышленная безопасность», Н.Р. ЖОЛМАГАМБЕТОВ1, к.т.н., доцент, зав. кафедрой,
А.А. РАХИМБЕРЛИНА1, м.т.н., ассистент,
1Карагандинский государственный технический университет, кафедра РАиОТ,
2Институт горного дела и горных технологий им. академика У. Асаналиева, г. Бишкек, Кыргызстан
УДК 622.252.33
Ключевые слова: запыленность, бурение, шпур, аэрозоль, турбулентность, горные работы, дисперсия, рудник.
В современной практике разработки рудных месторождений подземным способом одним из источников пылеобразования являются погру- зочно-транспортные работы. В общем пылевом балансе рудников, в которых внедрено бурение с промывкой шпуров, по данным В.А. Сипягина и А.Ф. Сачкова, самая большая доля – около 54%
общего количества пыли – образуется от погруз- ки горной массы и других горных процессов, 25%
– при бурении и 21% – от взрывных работ. После успешного освоения бурения с промывкой была резко снижена запыленность воздуха в рудниках.
В связи с этим более важную роль приобрела борьба с пылью после взрывных работ при погру- зочно-транспортных операциях, вторичном дро- блении руды.
Число горнорабочих подземного транспорта довольно велико и составляет 34-56% от числа всех подземных рабочих.
Определяющим фактором образования и пе- реноса аэрозолей является энергия воздушного потока. В общем случае работу на единицу массы и времени можно записать в виде [1]:
* , A l U
B
y B
f= (1)
где f – затраты энергии потока на единицу разрушенной горной массы под действием турбулентности;
Ay – численный коэффициент порядка единицы;
LB – средний размер энергосодержащих вихрей;
UB – пульсационная составляющая скорости воз- душного потока.
Приведенная зависимость свидетельствует о том, что точность прогноза запыленности в гор- ной выработке определяется оценкой предпола- гаемого вероятностного процесса образования и выделения аэрозолей.
Известно, что основополагающей закономер- ностью вероятностного процесса является нера- венство Чебышева [2,3]:
(/ / ) ,
P 2
2
# #
| a i i
- d (2)
где i – некоторое положительное число;
d2, a – дисперсия и медиана распределения;
| – случайная величина, т.е. вероятность того, что отклонение случайной величины от ее математи- ческого ожидания не произойдет по абсолютной величине;
a – положительное число не больше дроби, числи- тель которой ее дисперсия, знаменатель квадрат:
,
yD|-a= d2 (3) где y – стандарт отклонения.
Точная информация о скорости движения перегружаемых сыпучих материалов позволяет прогнозировать их эжектирующую способность и количество выделяемой пыли при разгрузке точек, что важно для обеспечения условий труда работающих.
Условием случая распределения по нормаль- ным законам является
, P n1 yi 0 e
n
nk
1 1
$ #
=
=
<
/
F -(/ / ) ( / ),
P
$ |-a #i #U i v (4)
где U – интеграл ошибок.
Существует несколько способов определения скорости сыпучих материалов: с помощью кино- и фотосъемок, косвенный, механический, радио- метрический, аналитический. Каждый из назван- ных способов имеет свои недостатки.
При иных распределениях можно восполь- зоваться законом о границах Чернова, решение которого дается в виде экспоненциальной зависи- мости [3]:
, P n1 yi 0 e
n
nk
1 1
$ #
=
<
/
= F (5)где k – совокупность статистически независимых случайных логарифмических величин;
n – количество наблюдений.
78
Обязательное условие:
,
K lnnD m(y Q- ) (6) определяющее, что медиана анализируемого рас- пределения отыскивается по выражению
[ ]
[ ]
F e , F y e
y
$ y
a= m
m (7)
где F – математическое ожидание величины emy; y – искомый аргумент (дисперсия);
m – корень уравнения.
Выражения (7), (4) позволяют производить пе- реход от линейной зависимости в пределах опре- деленного отрезка интеграла Пуассона (интеграл ошибок) к прогнозируемой экспоненциальной зависимости, какой является энергия вихрей воз- душного потока [4, 5].
Установлено, что срыв частиц с поверхности материала производится избирательно. Обяза- тельное условие – размер вихря должен соответ- ствовать диаметру аэрозоля, т.е.:
,
lB=d (8)
где d – приведенный размер аэрозоля.
Согласно теории турбулентности, отношение среднеквадратичной величины компоненты тур- булентной пульсации скорости и усредненной по времени скорости определяет степень турбулент- ности воздушного потока
,
k=u uBl$ B-1 (9) где k – степень турбулентности;
uB’ – осевая скорость воздушного потока.
Принимая во внимание, что частота наиболее энергоемких вихрей выражается зависимостью [5]:
, u lB$ B1
~= l - (10)
где ~ – частота образования вихрей.
Согласно принятой в настоящее время тео- рии турбулентности, которая определяет законо- мерности поведения аэрозолей в анализируемом пространстве, можно констатировать, что возбу- ждаемая турбулентность определяется размером анализируемого объема пространства укрытия.
С учетом выражения (9) u lu k .
b B
b 2
3 3
$ l$~ = (11)
Уравнение (4) можно привести к виду:
( ),
C=Cmax 1-k (12) где C, Cmax – искомая и в месте его выделения на- чальная концентрация аэрозолей.
На основании работ Н.А. Фукса и других ис- следователей [1, 5] можно констатировать:
[ / ],
exp
k= 4L u P u$ S B$ B (13) где L – удаление замерного сечения от источника пыли;
us – скорость оседания частиц;
PB – периметр выработки.
В осадительных камерах выпадение частицы пыли из газового потока происходит под действи- ем сил гравитации. Эффективность осаждения в значительной мере определяется временем пре- бывания частицы в камере, что вызывает увеличе- ние размеров камеры.
Прежде всего это объясняется тем, что опре- деляющим параметром перевода частиц в аэро- зольное состояние согласно уравнениям (8), (9), (11), (12) является условие:
.
uBl$uS (14)
Приравнивая выражения уравнений (4), (5) и (12), получим:
( / ), CC
1- max =U i v (15) CC e .
1 max
- = -nk (16)
Уравнение (15) свидетельствует о том, что пограничная закономерность Чернова отража- ет условия турбулентности диффузии пылевого аэрозоля.
Следовательно, согласно закономерности (13) и работам [1, 5]:
[ g / ],
exp
k 4L d C 18 B u
B C
3= - $ $ $t r $ l$h (17)
где hc – динамическая вязкость;
g – ускорение свободного падения.
Для прогноза пылеподавления необходимы следующие условия: результат работы падаю- щего материала, оцениваемая энергией высоко- проницаемого поршня, поскольку срыв пылевых частиц происходит только с поверхности разру- шенного материала.
В уравнении (17):
/ ].
g
us=d$ $tm 18hc (18) Если за основу характеристики аэрозоля при- нять медианный размер частиц, то отношение ли- нейных характеристик при сохранении одного и того же количества частиц при усреднении как по поверхности, так и по объему определит форму объекта, т.е. при учете зависимостей будем иметь:
/ exp[ , (ln ) ],
KU=d dn o= -1 5 b 2 (19) где dn, do – размеры аэрозолей при усреднении по поверхности и объему,
(lnb)2 – дисперсия распределения частиц по размеру.
Данная величина является поправочным ко- эффициентом уравнений (17), (18).
При решении вопросов разработки способов и средств контроля пылевой обстановки важное значение приобретает значение законов распре- деления, особенно пофракционно, пылевого аэ- розоля. Однако законы распределения пылевого аэрозоля в очистных забоях шахт изучены недо- статочно и слабо освещены в научной литературе.
Закономерность переноса турбулентной кине-
79
тической энергии можно записать в виде:
( ) ,
u x u x y
P u e u u
x c
y c
x c k y
y y
c
$
$ $ $ $ $
2 2
2 2
22
2 2
t t
t x t f
= + +
+ = -
l r r r (20)
где ek – кинетическая энергия турбулентности;
tc – плотность среды;
x – касательное напряжение;
ux, uy – составляющие средней скорости по на- правлениям x, y;
f – скорость дисперсии кинетической энергии – затраты энергии потока на единичный объем среды;
ūx, ūy – флуктуация составляющих скоростей, P' – пульсационная составляющая давления.
Однако почти во всех явлениях, связанных с движением аэрозоля, пылинки либо осажда- ются на различные поверхности под действием веса или электростатических и пульсационных сил, либо переходят в аэрозольное состояние под действием импульсных сил набегающего потока воздуха.
В этом случае левая часть уравнения (17) опре- деляет изменение запыленности, правая характе- ризует энергетические параметры потока.
Степень изменения концентрации пыли в воз- духе согласно уравнению (11) описывается зависи- мостью [9]:
/ .
C=Cmaxc1-t f xc$ 22uyBm (21) Так как форму частиц считаем характерным параметром образования пылевого аэрозоля, уравнения (12) и (16) с учетом (19) неравенства Че- бышева примут вид:
( ) .
exp g ln
CC
P u
1 L d9
2 3
max B d c
c m 3
$ $
$ $ $ $
h
t t b
- = -
< ; F (22)
Следовательно, на основании степени изме- нения концентрации пыли, размеров отыскива- емой зоны (удалением от пылеисточника, пери- метров выработок), параметров потока (скорость, плотность и вязкость среды) и характерных осо- бенностей аэрозоля (плотность материала, про- гнозируемый размер, форма его частиц) можно прогнозировать ожидаемую запыленность в гор- ных выработках.
Потребное количество воздуха, необходимое для безопасного разбавления вредности, опреде- ляется зависимостью:
Q = J / nППД, (23) где Q – потребное количество воздуха;
nППД – норма, отвечающая безопасным услови- ям ведения горных работ;
J – абсолютное объемное выделение вредности.
Абсолютное выделение вредности при веде- нии той или иной технологической операции горного производства определяется следующей
закономерностью:
Ï ,
J u K
q u M 2 cp B
B
$ $ B
$ $ $ $
o C
= U (24)
где J – абсолютное объемное выделение вредно- сти в единицу времени;
Э – энергия разрушения;
uB – средняя скорость движения воздушного потока;
q – удельной объемный выход вредности на еди- ницу разрушенного объема горной массы (для метана – природная метаноносность, для пыли – удельный выход пыли);
up – скорость воздействия внешней разрушающей нагрузки;
KU – коэффициент формы частиц разрушенной горной массы;
νcp – вязкость среды (воздуха);
MB – критерий вымыва вредности из разрушен- ной горной массы (MB = 30 – при вымыве вредно- сти из всего объема разрушенной массы, MB = 0,03 – при выделении вредности из фиксированной точки разрушенного материала; применительно большинства технологических операций горного производства MB = 0,3, что характеризует вымыв с определенной консервацией ее разрушенным материалом, т.е. наличием пограничного слоя на поверхности частицы; |->
Г – критерий разрушаемости горного материала.
Искомая концентрация пыли в рабочей зоне с учетом, что MB = 0,05, определится из выражения:
PPD Ï
, ,
n u K S
q 0 025
cp$ p$ $ k
$ $ $
o
= C
U (25)
Sk – поперечное сечение потока воздуха.
Приравнивая допустимую концентрацию предельной искомой в выражении (22), т.е.:
nППД = C, (26)
определяем прогнозируемую максимальную за- пыленность воздуха при ведении технологиче- ского процесса или операции с учетом известной закономерности (2):
Ï( )
( )
,
ln ln
exp ln
C u K Sd d
P u L d 9
2 3 1
max
max min
cp p k
B B c
c m
2 2
2 2
$ $ $
$ #
#
$ $
$ $ $
o r
h
t t b
C
= -
- -
U
< F
( 2
(27)
при условии, что
.
d d d
2
max min
= + (28)
Таким образом, запыленность воздуха при ве- дении технологических операций или процессов определяется:
а) энергетическими показателями процесса разрушения, подводом импульса;
б) способностью материала к разрушению;
в) прогнозируемым классом аэрозоля, фор- мой и параметрами пылевого потока.
80
1. Акимбеков А.К., Дрижд Н.А., Пивень Георг. Г., Медеубаев Н.А., Жолмагамбетов С.Р. Отчет по этапу 5 региональной програм- мы «Метан» в 2003 году. «Разработать предложения по совершенствованию технологии изоляционных работ погашенных и погашаемых горных выработок с целью снижения эмиссии метана из отработанных пространств на поверхность».
2. Акимбеков А.К., Дрижд Н.А., Пивень Георг.Г., Медеубаев Н.А., Жолмагамбетов С.Р. Отчет КарГТУ по пункту 9 третьего этапа региональной программы «Метан 2003»: «Провести исследования и разработать предложения по предотвращению воз- можного самовозгорания угля в выработанных пространствах ликвидированных шахт».
3. Исследование геомеханического состояния горных пород в зонах подработки и разработка рекомендаций по дегазации выработанных пространств ликвидированных угольных шахт / Отчет по теме № Гос. регистрации 0101РК00599. – Караган- да, 2001. – 375 с.
4. Медеубаев Н.А., Акимбекова Н.Н., Жолмагамбетов Н.Р. Шаңбөлшектерінің аспирациялық жүйе ауақұбырының ішіне оты- рып қалу себептері // Труды университета КарГТУ. Караганда. 2015. № 4(61).
5. Медеубаев Н.А., Акимбекова Н.Н., Жолмагамбетов Н.Р. Пылеобразование при транспортировании и перегрузке горной массы // Труды Международной научно-практической конференции «Интеграция науки, образования и производство – основа реализации Плана нации» (Сагиновские чтения № 7) 10-11 декабря 2015 г. Караганда, 2015.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ