Введение
Актуальность работы. В настоящее время угольная промышленность находится в стадии возрождения, которое осуществляется с учетом требований рыночных методов хозяйствования. При этом особое внимание обращается на требования потребителей к качеству угля. В связи с этим роль обогатительных фабрик в технологическом процессе добычи и переработки угля значительно возрастает. Увеличивается загруженность действующих фабрик, открываются новые, и ожидается, что в перспективе переработка угля будет вестись опережающими темпами. Одновременно будет возрастать численность людей, занятых на обогатительных предприятиях, и более остро встанет проблема охраны труда и обеспечения промышленной безопасности.
Травматизм на обогатительных предприятиях остается достаточно высоким. Поэтому задача обеспечения безопасности труда на них не теряет своей актуальности. Однако для решения этой задачи не существует методики оценки и анализа опасности. Предметом настоящих исследований является создание такой методики.
В диссертационной работе приведены результаты исследований, выполненных автором в период с 1999 по 2003 годы на углеобогатительной фабрике «Нерюнгринская» ОАО «Якутуголь».
Целью работы является разработка методических положений анализа риска аварий и производственных травм и обоснование организационно-технических мероприятий по их снижению на углеобогатительных фабриках Севера.
Идея работы заключается в установлении и использовании зависимостей безопасности производственного объекта от определяющих его факторов для разработки методических положений анализа риска аварий и производственных
5
травм и обоснования организационно-технических мероприятий, повышающих надежность, безопасность и эффективность обогатительных фабрик.
Задачи исследовании:
разработать методические положения для анализа риска аварий и произ- водственных травм на обогатительной фабрике;
исследовать влияние организационных и технических причин на риск возникновения аварий и производственных травм на обогатительной фабрике «Нерюнгринская»;
разработать комплекс организационно-технических мероприятий по снижению риска аварий и производственных травм на обогатительной фабрике "Нерюнгринская".
Методы исследований, использованные в работе:
метод системного и структурно-функционального анализа;
методы экспериментальных исследований;
методы анализа результатов наблюдений с использованием аппарата теории вероятности и математической статистики.
Научные положения, выносимые на защиту:
- сопоставимая оценка опасности производственного объекта обеспечивает- ся показателем риска, равным произведению коэффициентов частоты и тяжести производственных травм на этом объекте;
- безопасность производства на обогатительных фабриках в условиях Севера находится в параболической зависимости от влажности и в экспоненциальной зависимости от концентрации угольной пыли. Наибольшая безопасность труда достигается при влажности в рабочей зоне производственных объектов от 40 до 60%;
VI - с ростом квалификации персонала безопасность труда приближается к
достижимому уровню по логарифмической зависимости, что обеспечивается совершенствованием системы профессиональной подготовки персонала.
6
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:
представительным объемом исходной статистической информации;
высокой сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований (доверительная вероятность 0,8-0,9), установленных на основе методов теории вероятности и математической статистики;
положительными результатами внедрения на ОФ «Нерюнгринская» комплекса организационно-технических мероприятий.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- установлен показатель риска аварий и производственных травм, обеспечивающий сопоставимые оценки опасности различных производственных объектов;
- установлена зависимость безопасности производства на обогатительных фабриках в условиях Севера от влажности и концентрации угольной пыли. Определены оптимальные по условию безопасности параметры показателя влажности рабочей зоны производственных объектов;
- установлена зависимость безопасности труда от профессионального уровня персонала предприятия.
Личный вклад автора состоит:
в выявлении структуры и распределения основных причин опасности производства на обогатительных фабриках Севера;
в установлении показателя риска аварий и производственных травм и уровня безопасности производства по комплексному показателю;
в определении зависимости безопасности труда от параметров производственной среды;
в определении оптимальных по условию безопасности параметров показателя влажности рабочей зоны производственных объектов;
в установлении зависимости безопасности труда от профессионального уровня персонала предприятия;
7
в разработке и реализации комплекса организационно-технических мероприятий по повышению безопасности труда на углеобогатительной фабрике «Нерюнгринская».
Практическая ценность работы состоит в разработке методики анализа аварий и производственных травм, необходимой для практического использования на обогатительных фабриках, а также в разработке организационно-технических мероприятий по повышению безопасности труда на углеобогатительной фабрике «Нерюнгринская», что позволяет снизить производственный травматизм, а также повысить эффективность функционирования обогатительной фабрики.
Реализация выводов и рекомендаций работы заключается в том, что разработанные автором методика анализа риска аварий и производственных травм и комплекс организационно-технических мероприятий по повышению безопасности внедрены на ОФ «Нерюнгринская» ОАО «Якутуголь». Отдельные положения диссертационной работы используются в учебном процессе Технического института (филиала) Якутского государственного университета им. М.К. Аммосова.
Апробация работы. Основное содержание работы, отдельные ее положения и результаты были доложены и обсуждены: на техническом совете ОАО «Якутуголь»; на Научном семинаре Технического института (филиала) Якутского государственного университета; на Международной научно-практической конференции «Сибресурс-2001» (Кемерово; КузГГУ, Институт угля и углехимии, Академия горных наук, 2001 г.); на научно-практических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых (Нерюнгри; ТИ(ф)ЯГУ, 2001, 2002, 2003 гг.); на научной конференции «Южно-Якутская экспедиция: 50 лет поисков и открытий» (Нерюнгри; «Южякутгеология, ТИ(ф)ЯГУ, 2001 г.); на I Международной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов (Москва, ИПКОН РАН, 2002 г.); на Республиканской научно-практической конференции (Якутск, 2003 г.); на Всероссийской научно-практической конференции (Пенза, 2003 г.).
7
8
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 56 наименований и 1 приложения, изложенных на 89 страницах, и содержит 34 рисунка и 12 таблиц.
1 Состояние производственного травматизма на обогатительных фабриках Севера
1.1. Условия функционирования обогатительной фабрики Севера
На современном этапе экономического развития угольной промышленности особое значение приобретают требования потребителя на внутреннем и внешнем рынке к качеству добываемого угля. Поэтому значительная роль стала отводиться вопросам переработки, обогащения и подготовки угля и к деятельности обогатительных фабрик.
В этом отношении угольное производство Нерюнгринского месторождения оказалось в относительно выгодном положении, так как 75% добываемого угля подвергается обогащению. Такое достигается одной из крупнейших обогатительных фабрик России - "Нерюнгринской".
Углеобогатительная фабрика "Нерюнгринская" представляет собой предприятие с поточным непрерывным технологическим процессом, оснащенное различными машинами и аппаратами для механической обработки углей с целью выделения из них одного или нескольких товарных продуктов с пониженным содержанием вредных примесей (золы, серы и др.) и снижения влажности, с высокой степенью механизации и автоматизации технологических процессов. Все технологические операции на обогатительной фабрике подразделяют на основные (собственно обогатительные), подготовительные (грохочение, дробление) и вспомогательные (обеспыливание и обезвоживание, в том числе термическая сушка).
Выбор технологической схемы обусловливается целевым назначением, качеством, обогатимостью угля и технико-экономическими показателями (рис. 1.1).
10
Территориально ОФ «Нерюнгринская» расположена в Южно-Якутском регионе. Уникальность фабрики определяется ее расположением в зоне с жесткими погодно-климатическим условиями, которые характери-/А зуются продолжительным осенне-зимним периодом, длительностью 7-8
месяцев, низкими температурами - до -55°С, большими перепадами температур воздуха - от -55°С до 30°С, скоростями ветра до 1,6 м/с, относительной влажностью воздуха 64-78%, что определяет размещение всего технологического оборудования в закрытых помещениях и оказывает своеобразное влияние на условия труда и технологию производства. Около 70% установленного на фабрике технологического оборудования - им-1 портного производства. На фабрике используется мокрый способ обога-
щения, марки обрабатываемых углей - К9, СС.
Технологическая схема обогащения угля для предусматривает разделение его на два машинных класса с последующим обогащением и флотацию шламов. При обогащении получают два товарных продукта: концентрат, используемый для коксования, и промпродукт, предназначенный для энергетических целей. Для обогащения углей мелких классов и переобогащения промпродукта применяют тяжелосредные гидроциклоны.
Для улавливания и обработки шламов на фабрике служит водно-шламовая схема, предусматривающая флотацию и обезвоживание. Для обезвоживания отходов флотации применяются фильтр-прессы, что позволяет получать транспортабельные отходы флотации и складировать их вместе с породой.
На фабрике применяется термическая сушка продуктов обогащения. Сушке подвергают флотационный концентрат, его смесь с мелким кон- центратом. В сушильных отделениях предусмотрена трехступенчатая система пылеулавливания, обеспечивающая концентрацию угольной пыли в отходящих газах, соответствующую требованиям санитарных норм.
,•¦ • Cic/iajJ гтлсСои продукции j f «rm шь ISQOOn
Рис. 1.1. Принципиальная схема цепи аппаратов ОФ «Нерюнгринская»
12
Выбор основного и вспомогательного оборудования определяется требованиями технологической схемы.
Для подготовки угля к последующему обогащению в соответствии с технологической схемой, исходный продукт классифицируется на машинные классы и дробится. Схема классификации и дробления включает две стадии. Разделение материала на классы крупности происходит на легких инерционных самобалансных грохотах типа ГИСЛ. На первой стадии дробление крупных классов угля до крупности 200 мм осуществляется ще-ковыми дробилками СМД-60А. Вторая стадия дробления включает окончательное дробление для получения обогатимого класса угля 0,5-30 мм ро-у торными дробилками APS-1430.
Ленточными конвейерами В-2000 подготовленный уголь поступает в аккумулирующие бункера, откуда качающими питателями КЛ-12 подается на багер-элеватор. На данной стадии мелкий класс угля 0,1-0,5 мм (шлам) взвешивается в потоке воды и удаляется в зумпф с последующей флотацией шлама, а крупные частицы оседают вниз емкости и ковшами багер-элеватора подаются к гидроциклону. В процессе транспортирования ков-л шами происходит обезвоживание и дешламация угля.
На ОФ «Нерюнгринской» применяется обогащение в тяжелых средах. В качестве тяжелой среды применяется магнетитовая суспензия, представляющая собой взвесь в воде твердого тонкоизмельченного магнетита. Процесс обогащения происходит в трехпродуктовом гидроциклоне РТ 900/630. Конечными продуктами данной стадии являются порода, удаляемая в породные бункера, промпродукт и концентрат. Для отмывки про-^. дуктов обогащения от магнетитовой суспензии и предварительного обез-
воживания, применяется вибрационный грохот «Шенк». Окончательное обезвоживание промпродукта и концентрата осуществляется в вибрационных центрифугах HES-1300.
Для обеспечения необходимых кондиций по влажности конечные
13
продукты обогащения подвергаются сушке на сушильных установках «Мак-Нелли» HI2 в сушильно-топочном отделении фабрики.
Флотация шлама осуществляется в две стадии на трех- и четырехка-и мерных флотационных машинах. Обезвоживание флотопромпродукта и
флотоконцентрата осуществляется в ваккуумфильтрах и многороликовых фильтр прессах НДР-2. Отходы флотации сгущают в радиальных сгустителях С-10.
Для повышения эффективности технологической схемы на фабрике применяются системы автоматизации производственных операций. На пульт управления оператора выведена вся система управления, которая I. контролирует технологический процесс.
Наряду с основным оборудованием на фабрике имеется вспомогательное технологическое и транспортное оборудование: конвейеры ленточные; багер-элеваторы; питатели пластинчатые, качающиеся; насосы; оборудование для углеприема, погрузки угля и складов; грузоподъемные механизмы (тали ручные и электрические, краны мостовые, лифты).
Основное и вспомогательное оборудование установлено и смонтиро-л вано в разных производственных помещениях (углеприем, цех обогаще-
ния, сушильно-топочное отделение, комплекс погрузки энергетических углей, склад готовой продукции), которые объединены в технологические комплексы.
К основным относят: комплекс приемки углей, включая аккумулирующие бункера; основное производство (цех тяжелые среды, флотация, сгущение); сушильно-топочный комплекс; погрузочно-складской ком-^ плекс; породный комплекс.
Вспомогательными цехами являются: сооружения водопровода и канализации; котельные; электроподстанции и распределительные пункты; мастерские по ремонту оборудования; склады для хранения материалов и оборудования; административно-бытовые помещения; химические лабора-
14
тории и ироборазделочные.
Рядовой уголь и продукты обогащения перемещаются из одного корпуса в другой по галереям, эстакадам и мостам. На промплощадке предусматривают необходимые автопроезды и рабочие площадки, а также тротуары. Для перехода через железнодорожные пути построены переходные мосты.
Компоновка оборудования на фабрике высотная, перемещение угля по технологическим аппаратам происходит в основном под действием сил тяжести (самотеком). Здание фабрики зально-многоэтажное.
Единый технологический процесс фабрики характеризуется непрерывностью, последовательностью и поточностью производства.
Несмотря на увеличение уровня механизации и автоматизации производственных процессов, работа машин и механизмов требует постоянного внимания и контроля со стороны обслуживающего персонала. Атмосфера рабочей зоны, в которой вынуждены находиться рабочие в течении смены, не всегда соответствует требованиям санитарных норм.
Загазованность и запыленность воздуха, содержание паров вредных веществ, факторы, определяющие микроклимат помещения - температура воздуха, относительная влажность, скорость движения воздуха, барометрическое давление - это основные параметры атмосферы производственных помещений фабрики, оказывающие влияние на условия труда работающих. Уровень шума и вибрации, освещенность рабочего места также играют важную роль в обеспечении благоприятных условий работы. При комплексном воздействии различных вредных производственных факторов (вибрация, пыль, шум, ненормальный микроклимат) на организм человека происходит усиление их влияния.
Характеристики производственной среды зависят от технологического процесса в данном цехе и различны для всех помещений фабрики.
Переработка угля связана с его дроблением, грохочением, перегруз-
15
кой, сушкой, в результате чего происходят интенсивные образование и выделение в помещение угольной пыли, которая может образовать взрывоопасную смесь. Наиболее опасными в этом отношении являются помеще-
- ния под приемными бункерами, дробильного отделения, отделения терми-
ческой сушки, станции погрузки, а также транспортная галерея просушенных продуктов обогащения. Промышленная пыль представляет собой смесь различных частиц. Размеры и форма частиц пыли определяют ее поведение в воздушной среде производственных помещений: находится во взвешенном состоянии, разносится потоками воздуха или находится в осевшем состоянии. Производственная пыль вредно действует на органы
I дыхания, слизистые оболочки глаз, кожу лица и рук человека. С гигиени-
ческой точки зрения имеют значение химический состав и концентрация пыли, размеры ее частиц и структура. Наиболее вредны для организма человека частицы крупностью 0,2 - 5 мкм. Частицы крупностью менее 0,2 -0,3 мкм имеют специфичные свойства при взаимодействии с органами дыхания и могут удаляться из легких вместе с выдыхаемым воздухом. Пыль крупностью более 5 мкм задерживается в верхних дыхательных путях. На-
, капливаясь в легких, угольная и породная пыль становится причиной раз-
вития профессиональных заболеваний - силикоза, пневмоканиоза.
В процессе обогащения угля в атмосферу производственных помещений выделяются различные газы (метан, углекислый и угарный газ и др.). Наибольшую опасность с точки зрения возможности возникновения взрывов и пожаров представляет метан, образующий с воздухом опасную взрывчатую смесь. Метан выделяется при транспортировании угля, загрузке его в бункера и разгрузке из них, а также в других процессах, связанных
т
с разрыхлением и складированием углей отдельных типов. Особенно это характерно для надбункерных помещений, помещений бункеров для приема флотационного концентрата, шлама и сухого угля. Превышение предельно допустимых концентраций газа в атмосфере помещения может
16
привести к тяжелым отравлениям и смертельному исходу.
При флотации происходит выделение в воздух рабочей зоны паров химических веществ, используемых в технологическом процессе. Пары реагентов могут вызывать раздражение глаз, слизистых рта человека, головокружение, одышку, при больших концентрациях наступает потеря сознания и смерть. Длительное и постоянное воздействие паров химических веществ приводит к хроническим отравлениям.
Процессы термической сушки характеризуются наибольшей вероятностью возникновения взрыва и пожара. Наличие высоких температур и кислорода, высокие концентрации угольной пыли, требуют особых условий контроля за поддержанием установленных режимов технологического процесса сушки. Производственная среда сушильно-топочного цеха характеризуется повышенной запыленностью, загазованностью и температурными изменениями. При воздействии высокой температуры воздуха (30 35 °С) и интенсивного теплового излучения возможен перегрев организма, сопровождающийся повышением температуры тела. Особенно неблагоприятные условия возникают в том случае, когда наряду с высокой температурой в помещении наблюдается повышенная влажность, ускоряющая перегрев организма. В результате резких колебаний температуры в помещении и обдувания холодным воздухом (сквозняки) возникают простудные заболевания. При понижении температуры окружающего воздуха реакция человеческого организма иная: кровеносные сосуды сужаются, приток крови к поверхности тела замедляется и отдача тепла конвекцией уменьшается. Нормальное тепловое самочувствие (комфортные условия) обеспечивается при соблюдении теплового баланса.
Работа аппаратов дробления и классификации сопровождается значительным уровнем шума и вибрационными процессами. Длительное воздействие вибрации может привести к профессиональному заболеванию — виброболезни, различным поражениям центральной нервной системы. По-
17
стоянно повышенный уровень шума приводит к болезням органов слуха, гипертонии, нервным болезням. Перепады давления усугубляют действие шума.
~. Помещение углеприема и основного производства характеризуются
недостаточной освещенностью рабочих мест, вследствие как недостаточной мощности осветительных приборов, так и значительной запыленности атмосферы рабочей зоны, что приводит к утомлению глаз, снижению физической работоспособности, а в совокупности с другими факторами к несчастным случаям.
Наряду с изменениями температуры, влажности, запыленности, шу-
i ма, освещенности, влияние на работоспособность оказывает цветовое ре-
шение внутренних помещений. Разные цвета, действуя на органы зрения, по разному влияют на степень утомления и снижения внимания.
Существуют два понятия микроклиматических условий - оптимальные и допустимые. Оптимальными считаются такие сочетания параметров микроклимата, которые при длительном воздействии обеспечивают сохранение нормального функционирования организма человека и создают
, предпосылки для высокого уровня работоспособности. Допустимые уело-
вия при длительном и систематическом воздействии могут вызвать преходящие и быстро нормализуемые изменения состояния организма. При этом не возникает повреждений или нарушений состояния здоровья, но могут наблюдаться дискомфортные теплоощущения, ухудшение самочувствия и понижение работоспособности [7]. Оптимальные и допустимые значения параметров метеорологических условий для рабочей зоны установлены ГОСТ 12.1.005-88.
т
Значения этих параметров установлены с учетом: времени года—холодный и переходный периоды с температурой наружного воздуха ниже 10 °С и теплый период с температурой выше 10 °С; категории работ, которые согласно СН 245—71 классифицируют на |
