3. Оценка риска взрыва метана в угольной шахте опасной по газу и пыли.

Постановка задачи

1. Дать определение запроектной аварии.

Шахта «Карелия» является сверхкатегорной.

Таблица №1. Классификация шахт по метану.

Относительная метанообильность м3/т	Категории
до 5	I
5-10	II
10-15	II
>15	Сверхкатегорные, опасные по внезапным выбросам

2. Разрабатывает угольный пласт мощностью 2,4 метра сплошной системой разработки с полным обрушением кровли механизированным комплексом КМ-52. Длина лавы 144 м. Суточная добыча с одной лавы 2,4 тысячи тон. Удельный вес угля 800 кг/м³. В угольном пласте встречаются локальные вкрапления серного колчедана, количество которого по данным обогатительной фабрики составляет 720 тон в месяц. Рабочий орган комбайна 0,63 метра. В среднем отрабатывается 16 полос по всей высоте пласта. Шахта работает 5 дней в неделю 2 смены по 6 часов. На шахте действует система автоматизированного контроля за содержанием метана. При скоплении метана больше ПДК по объёму срабатывает сигнальная система и работы в лаве прекращаются.

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: шахтёры с целью увеличения добычи выводят датчики из строя.

За рассматриваемый период (1 год) общее количество остановок из-за срабатывания системы защиты составила 120 раз. При этом зафиксированные случаи вывода датчика из строя составило 30 раз, причем вероятность того, что в момент отключения датчика скопление метана в лаве превышало допустимый предел равна 0,8. Зафиксированное количество локальных взрывов в шахте за всё время её существования (36 года) составило 6 раз.

Определить:

1. Вероятность взрыва метана в шахте в течение рабочей смены при двухсменном и трёхсменном режиме работы в случае совпадения трёх событий:

• Искры от встречи рабочего органа комбайна с колчеданом.

• Принудительные отключения автоматики

• Скопление метана больше ПДК.

2. Оценить риск взрыва по сравнению с приемлемым в нашей стране.

Решение:

1. Запроектная авария – авария, вызванная не учитываемыми 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.

2. Объем угля, добываемого в сутки:

(м³), где

L – длина лавы, m – мощность пласта, n – количество отрабатываемых полос, В_з – ширина захвата

3. Суточная добыча с 1 лавы:

кг=2786,88 тонн угля

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

кг (=1393,44 тонн/смену)

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

кг (=928,96 тонн/смену)

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

тонн/смену

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

тонн/смену

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

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

10. Вероятность принудительного отключения автоматики при 2-х сменном режиме работы:

11. Вероятность принудительного отключения автоматики при 3-х сменном режиме работы:

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

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

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

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

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

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

18. Найдем фактический риск, который имел место за время существования шахты 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 0,000234, а при 3-х сменном равен 0,000154, т.е. превышает приемлемый риск в 234 раза в первом случае и в 154 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.

Отдел надежности технических систем Генеральному директору

№ 8365 от 09.12.2012 ОАО «Апатит»

Служебная записка Иванову Н.А.

О закупке оборудования по тендеру

Рассмотрев и проанализировав все три заявленные установки, было установлено, что наибольшей технической надежностью или наибольшей вероятностью безотказной работы обладает установка первой фирмы. Стоимость ремонта первой установки, по результатам экономического расчета, оказалась самой низкой среди всех заявленных. Следовательно, наиболее выгодной для эксплуатации, среди заявленных, принимаем установку первой фирмы.

Начальник отдела Вишневская А.В