Оценка риска взрыва метана в угольной шахте опасной по газу и пыли
Постановка задачи
Дать определение запроектной аварии.
Шахта «Имени Чкалова» 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 3,6 метра сплошной системой разработки с полным обрушением кровли механизированным комплексом КМ-52. Длина лавы 216 м. Суточная добыча с одной лавы 2,8 тысячи тон. Удельный вес угля 800 кг/м3. В угольном пласте встречаются локальные вкрапления серного колчедана, количество которого по данным обогатительной фабрики составляет 1080 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 180 раз. При этом зафиксированные случаи вывода датчика из строя составило 45 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 (54 года) составило 9 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.
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, Вз – ширина захвата
Суточная добыча с 1 лавы:
кг=4877,1
тонн угля
Масса угля, добываемого в 1 смену при 2-х сменном режиме работы:
кг
(=2438,6 тонн/смену)
Масса угля, добываемого в 1 смену при 3-х сменном режиме работы:
кг
(=1625,7 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:
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 0,000232, а при 3-х сменном равен 0,000154, т.е. превышает приемлемый риск в 232 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.