Задача 3

Вариант 12 (К=2,2)

Шахта «Летняя» является сверхкатегорной по метану.

Таблица №1 «Классификация шахт по метану»

Относительная метанообильность, м3/т	Категории
До 5	I
от 5 до 10	II
от 10 до 15	III
>15	сверхкатегорные, опасные по внезапным выбросам

Разрабатывает угольный пласт мощностью 4,4 м сплошной системы разработки с полным обрушением кровли механизированным комплексом КМ-52. Длина лавы 264 м. Удельный вес угля 800 кг/м³. В угольном пласте встречаются локальные вкрапления серного колчедана (FeS₂), количество которого по данным обогатительной фабрики составляет 1320 тонн в месяц, рабочий орган комбайна 0,63 м, в среднем отрабатывается 16 полос по всей высоте пласта. Шахта работает 5 дней в неделю в 2-х сменном режиме. На шахте действует автоматизированная система контроля за содержанием метана. При скопление метана более ПДК по объему, срабатывает сигнальная система и работа в лаве прекращается.

Таблица №2 «Предельное содержание метана в рудничной атмосфере»

Вентиляционная струя	% СН4
Исходящая из очистных забоев, тупиковых выработок, камер.	Не более 1%
Исходящая из крыла шахты	<0,75%
Поступающая на рабочие места	<0,5%
Местные скопления	<2%
Смесительные камеры	<2%
Газоотводящие трубопроводы	<3,5%
Дегазационные трубопроводы	>2,5% или <3,5%

Отказы системы наблюдаются главным образом из-за человеческого фактора. За рассматриваемый период – 1 год общее количество остановок из-за срабатывания системы составила 220 раз. При этом зафиксированы случаи вывода датчика из строя, они составили 55 раз. Причем, вероятность того, что в момент отключения датчика скопление метана в лаве превышала допустимый предел, равна 0,8. Зафиксированное количество локальных взрывов метана в шахте за все время ее существования – 66 лет составило 11 раз.

Задание

1) Дать определение проектной и запроектной аварии.

2) Определить вероятность взрыва метана в шахте в течение рабочей смены, при 2-х сменном и 3-х сменном режиме работы, в случае совпадения 3-х событий:

а) искры от встречи рабочего органа комбайна с колчеданом

б) принудительное отключение автоматики

в) скопление метана выше ПДК

3) Оценить риск взрыва по сравнению с приемлемым в нашей стране и предложить мероприятия по снижению вероятностей возникновения аварий и катастроф.

Решение

Проектная авария - авария, для которой объектом определены исходные события и конечные состояния, в связи с чем предусмотрены системы безопасности, учитывающие признак единичного отказа..

Запроектная авария – авария, вызванная неучитываемыми для проектных аварий исходными событиями или сопровождающаяся по сравнению с проектными авариями отказами систем безопасности, реализации ошибочных решений персонала, которые могут привести к тяжелым последствиям.

Найдем объем угля, добываемого в сутки.

Где:

L – длина лавы

m – мощность пласта

n – количество отрабатываемых полос

В_з – ширина захвата

м³

Найдем суточную добычу с 1 лавы

кг = тонн угля

Масса угля, добываемого в 1 смену при 2-х сменном режиме работы

кг = тонн/смену

Масса угля, добываемого в 1 смену при 3-х сменном режиме работы

кг = 3122,4 тонн/смену

Количество колчедана за одну смену при 2-х сменном режиме работы

тонн/смену

Количество колчедана за одну смену при 3-х сменном режиме работы

тонн/смену

Вероятность образования искры от встречи рабочего органа комбайна с колчеданом при 2-х сменном режиме работы

Вероятность образования искры от встречи рабочего органа комбайна с колчеданом при 3-х сменном режиме работы

Вероятность принудительного отключения автоматики при 2-х сменном режиме работы

Вероятность принудительного отключения автоматики при 3-х сменном режиме работы

Найдем общее число срабатывания системы за год при скоплении метана выше ПДК

Вероятность скопления метана выше ПДК при 2-х сменном режиме работы

Вероятность скопления метана выше ПДК при 3-х сменном режиме работы

Вероятность взрыва метана в шахте в течение рабочей смены, при 2-х сменном режиме работы в случае совпадения 3-х событий:

Вероятность взрыва метана в шахте в течение рабочей смены, при 3-х сменном режиме работы в случае совпадения 3-х событий:

Найдем фактический риск, который имел место за время существования шахты при 2-х сменном режиме работы

при 3-х сменном режиме работы

Оценим риск взрыва по сравнению с приемлемым в нашей стране

Приемлемый риск в нашей стране составляет 10^-6. Риск взрыва при 2-х сменном режиме работы равен 0,00032, а при 3-х сменном равен 0,00021, т.е. превышает приемлемый риск в 320 раз в первом случае и в 210 во втором. Это свидетельствует, что данная шахта является не пригодной по риску взрыва для проведения работ.

Для снижения в дальнейшем риска взрыва на шахте в первую очередь надо исключить вероятность принудительного отключения автоматики, поскольку вероятность искры от встречи рабочего органа комбайна с колчеданом и скопления метана выше ПДК уменьшить практически невозможно из-за природных условий залегания угля.

Мероприятия по снижению вероятностей возникновения аварий и катастроф:

1. дегазация угольных пластов;

2. увлажнения угля в массиве, расширение области применения сланцевой пыли;

3. интенсивное и надёжное проветривание горных выработок с целью снижения концентрации метана в рудничной атмосфере до безопасного значения;

4. использование приборов и устройств для автоматического контроля состояния вентиляции и концентрации метана, автоматической сигнализации или автоматического отключения электроустановок при нарушении вентиляции или при появлении опасной концентрации метана в рудничной атмосфере.

5. исключение вероятности отключения автоматики;

6. отключение электроустановок на участке, где возникает недопустимая концентрация метана в воздухе (в соответствии с этим действующие правила безопасности предписывают при концентрации метана в рудничной атмосфере   0,5-2%   профилактически   отключать   электроустановки, прекращать работы и выводить рабочих из опасной зоны);