В настоящее время применяемая технология отработки угольных пластов требует использования значительного количества стационарного и электротехнического оборудования, от безаварийной работы которого во многом зависит обеспечение добычи планируемого объема угля. В угольной отрасли Украины находится в эксплуатации около 700 подъемных машин разного назначения, установленных на земной поверхности и обслуживающих вертикальные стволы, примерно 1300 подъемных машин работают в шахтах. Подача воздуха в горные выработки осуществляется вентиляторами главного проветривания, единичная мощность привода которых в некоторых случаях достигает 4000 кВА (например, в ВЦД-47У). Для откачки шахтных вод применяются центробежные насосы производительностью до 300…500 м3/час с напором до 1000 м. Суммарный объем откачиваемых шахтных вод в целом по отрасли достиг 10 млрд. кубов в год и имеет тенденцию к дальнейшему росту.
Угольная промышленность по-прежнему является весьма энергоемкой отраслью, потребляя ежегодно около 8,0 млрд. кВт электроэнергии. Для обеспечения устойчивого электроснабжения только подземных потребителей на шахтах отрасли находится в эксплуатации 13700 высоковольтных взрывозащищенных аппаратов, а также десятки тысяч единиц низковольтного оборудования и аппаратуры защиты.
Переход на отработку запасов угля с больших глубин, достигающих 1300 м, обусловил необходимость решения ряда сложных научных и инженерных задач. Особенно это важно в части создания и разработки условий применения принципиально новых — многоканатных подъемных комплексов, водоотливных установок, вентиляторов главного проветривания и другого крупного наукоемкого стационарного и электротехнического оборудования. Оснащение шахт таким оборудованием нового поколения, в свою очередь, потребовало разработки ряда принципиально новых требований по обеспечению его безопасной эксплуатации. Возник целый ряд новых проблем, поиски, решения которых продолжаются и в настоящее время. Прежде всего, это проблемы, связанные как с повышением уровня надежности, так и с разработкой принципиально новых условий обеспечения его эксплуатации, — обучение эксплуатационного персонала, разработка методологии обследования оборудования, техническое оснащение специализированных организаций по обслуживанию, создание новых специализированных структур по ремонту и наладке оборудования и т.д. При этом важность обеспечения безопасной эксплуатации нового оборудования неизмеримо возросла. Приведем примеры. В настоящее время в вертикальном клетевом стволе, оснащенном двумя многоканатными подъемными установками (при соблюдении норм посадки людей), одновременно может находиться в движении во время спуска-выдачи смены до 200 человек. Можно представить себе, насколько надежным и безопасным должен быть этот подъемный комплекс в целом. Другой пример. При откачке шахтных вод в большинстве случаев давление воды в трубопроводах достигает 100 атм. Специалисты знают, как сложно, а иногда и опасно, эксплуатировать такие ответственные установки.
Решение этих вопросов усугубляется еще и тем, что 70…80% находящегося в эксплуатации оборудования подъемных установок, вентиляторов главного проветривания, компрессоров, электротехнического высоко — и низковольтного оборудования отработало ресурсный срок службы, установленный заводами-изготовителями, и подлежит обновлению или замене. За последние годы по разным причинам, основной из которых является недостаточное финансирование угольной отрасли, работы по модернизации действующего парка стационарного оборудования практически были приостановлены. В настоящее время сложилась крайне сложная ситуация. Угольная отрасль Украины стала перед фактом, когда по причине предельного износа и выработки остаточного ресурса стационарного оборудования необходимо или остановить ряд шахт, или найти грамотные инженерные решения, реализация которых позволит на некоторое время обеспечить на шахтах отрасли его безопасную эксплуатацию. При этом следует отметить, что указанную проблему следует решать, учитывая, что даже при наличии достаточных финансовых возможностей для ее решения потребуется длительное время.
На основании анализа причин аварийности на стационарном оборудовании, оценки его технического состояния, уровня надежности и качества эксплуатации, а также с учетом наличия средств и методов технической диагностики предлагаем следующее решение указанной проблемы.
Первое. В угольной промышленности с привлечением НИИГМ имени М.М.Федорова и энергомеханических служб отрасли с учетом реальных финансовых и физических возможностей должен быть разработан объективно необходимый годовой план замены изношенного стационарного оборудования. К сожалению, ни один из намечаемых в прежние годы планов модернизации и замены оборудования не выполнен. В этом случае, по нашему мнению, надо действовать по принципу: пусть меньше, но реально.
Второе. Следует ввести обязательный порядок определения работоспособности состояния безопасности и экспертизы стационарного оборудования, отработавшего ресурсный срок службы. При этом учитывать конструктивные особенности, технологию изготовления, запас прочности, используемые материалы, конкретные условия эксплуатации. Только на этой основе можно объективно и ответственно оценить возможность (и условия) дальнейшей эксплуатации такого оборудования. Разъясним это на примере вертикального подъемного комплекса с последующей трансформацией его на другие виды оборудования. Следует учитывать, что оценка технического состояния только подъемной машины (диагностика) отвечает далеко не на все вопросы, связанные с возможностью безопасной дальнейшей эксплуатации подъемного комплекса в целом. В связи с этим эти предложения будут относиться к подъемному комплексу, в который входят: подъемные машины, надшахтный или башенный копер, головные и уравновешивающие канаты, подъемные сосуды, подвесные и прицепные устройства, армировка ствола, копровые шкивы, оборудование зумпфа и т.д.
На основе накопленного опыта специалисты Донецкого экспертно-технического центра, совместно работающие с Госнадзорохрантруда Украины и НИИГМ имени М.М. Федорова, считают, что для объективной оценки технического состояния (диагностики) подъемного комплекса необходима разработка критериев оценки отдельных его элементов и комплекса в целом.
Начало решения этой проблемы уже положено: разработаны и утверждены отдельные нормативные документы по обследованию и экспертизе оборудования, созданы экспертно – технические центры в Донецкой, Луганской и Днепропетровской областях, возобновлена система повышения квалификации специалистов энергомеханических служб отрасли – по охране труда и эксплуатации оборудования, введен единый порядок получения организациями и предприятиями разрешений на право производства работ и т.п.
В последние годы
НИИГМ им. М.М.Федорова разработал «Техническую инструкцию по дефектоскопии
деталей тормозных устройств подъемных машин, подвесных и парашютных устройств
подъемных сосудов, осей копровых шкивов» (РТМ 07.01.021-87), «Руководящий
технический материал по технологии обследования и оценки технического состояния
оборудования подъемных комплексов» (РТМ 07.01.027-93), а УкрНИИпроект и НИИГМ
им. М.М. Федорова разработал и в 1999 г. порядок проведения работ по
обследованию и экспертизе промышленной безопасности оборудования, зданий и
сооружений стационарных установок угольной промышленности. Кроме того,
«Правилами безопасности в угольных шахтах» (2000 г.) определен ряд нормативных
требований по обеспечению безопасной эксплуатации подъемных машин, допустимому
износу и условиям эксплуатации применяемых канатов, армировки стволов, сосудов,
подвесных и прицепных устройств. Определены нормативы по скорости движения
сосудов, динамике подъемных установок и т.д. Выполнение указанных выше
требований нормативных документов позволило за последние 10…15 лет не допустить
крупных аварий, связанных с износом или превышением нормативного срока службы
стационарного оборудования.
Вместе с тем есть ряд проблем, решение которых позволит значительно повысить
достоверность технической диагностики отработавших ресурсный срок подъемных
комплексов. К таким вопросам, прежде всего, следует отнести объективную оценку
технического состояния коренной части подъемной машины. Это обусловлено тем, что
произвести в необходимом объеме дефектоскопию коренного вала машины без разборки
ее барабана практически невозможно. Поэтому необходима разработка согласованной
с заводами-изготовителями методики оценки усталостного износа коренной части
подъемной машины.
Переход на эксплуатацию подъемных машин на вертикальных стволах глубиной более
600…700 м обусловил необходимость пересмотра целого ряда нормативов безопасности
и условий их выполнения. К числу таких требований следует отнести вопросы о
необходимости уравновешивания двухконцевых систем шахтного подъема, о разработке
и применении новой конструкции канатов. Начиная с определенных расчетом глубин
шахтного ствола, необходимо пересмотреть нормативы по допустимым ускорениям (замедлениям)
и скоростям движения подъемных сосудов. Реализация указанных и других
мероприятий позволит не только улучшить динамику подъемов, но и значительно
уменьшить установленную мощность приводных двигателей, т.е. повысить уровень
безопасной и эффективной эксплуатации подъемных комплексов в целом.
Требуют срочной корректировки нормативные требования в части проектирования и эксплуатации зумпфов, скиповых и клетевых подъемных комплексов. Только по этой причине ежегодно происходят многочисленные аварии, хотя распространение даже отечественного опыта ш. «Должанская» ГХК «Краснодонуголь», «Капитальная» и др. позволило бы устранить существующие недостатки.
Учитывая, что решение вышеперечисленных и других аналогичных вопросов значительно повысило бы качество экспертизы отработавших ресурсный срок подъемных комплексов, считаем необходимым срочно включить в план научно – исследовательских работ головного института — НИИГМ им. М.М. Федорова — разработку РТМ «Критерий оценки технического состояния подъемных комплексов, отработавших ресурсный срок службы» или уточнения существующих нормативных требований. При этом следует отметить, что даже при самом тяжелом финансовом положении в отрасли средства для решения этих проблем необходимо выделить, т.к. они, безусловно, окупятся.
Поскольку техническая диагностика и экспертиза отработавшего ресурсный срок оборудования направлены на обеспечение безопасной эксплуатации этого оборудования на основе его соответствия нормативным актам по охране труда, хотелось бы остановиться еще на одном, очень важном, вопросе. Отдельные нормативные документы, в т. ч. и ПБ, некоторые требования носят правильный, но не всегда выполнимый в эксплуатационных условиях характер. Так, требованиями п.п. 4.10.1; 4.12.17; 4.12.18 «Правил безопасности в угольных шахтах» определен объем и периодичность технического обслуживания подъемного комплекса, в т. ч.: крепи шахтного ствола, копра, подъемных машин, сосудов, головных и уравновешивающих канатов, армировок стволов, оборудования зумпфов, аппаратуры управления, защит и блокировок и т.д. Представим себе, что нам надо выполнить этот объем работ по техническому обслуживанию (ТОР) в наиболее представительном на сегодня шахтном клетевом стволе глубиной 1000 м с двумя многоканатными подъемными установками ЦШ 4х4. Очевидно, что если выполнить его в полном объеме в строгом соответствии с требованиями ПБ, то окажется, что подъемный комплекс в основном служит только для осмотра и ремонта, а не для работы. Когда вертикальные стволы шахт угольной отрасли были глубиной 200…300 м, указанные требования были выполнимы, а их техническое обслуживание не вызывало особых проблем. К сожалению, такие примеры не единичны. По нашему мнению, требования нормативных документов и особенно «Правил безопасности в угольных шахтах» к продолжительности и объему ТОР должны быть тщательно взвешены и реально выполнимы, т.к. в противном случае их наличие не повышает, а снижает уровень безопасности при эксплуатации подъемных установок.
Рассматривая работы по освидетельствованию и экспертизе оборудования подъемного комплекса, следует уделять внимание вопросам экономии электроэнергии, повышению эффективности его эксплуатации или оборудования в целом.
Аналогично сложилась ситуация и с другими шахтными стационарными установками. Подлежат решению вопросы, связанные с обеспечением безопасной и эффективной эксплуатации отработавших ресурсный срок службы вентиляторов главного проветривания, компрессорных и водоотливных установок, а также взрывозащищенного высоко — и низковольтного электротехнического оборудования шахт. Нормативные сроки службы устанавливались, как правило, исходя из морального износа. Оборудование после реконструкции, модернизации, ремонта, а также при соблюдении ряда нормативных требований по запасам прочности, установки дополнительных аппаратов защиты и т.д. может быть пригодно к дальнейшей эксплуатации.
Затронутые вопросы сложной и актуальной проблемы дальнейшей эксплуатации, модернизации, экспертизы стационарного оборудования, отработавшего срок службы, требуют всестороннего обсуждения всеми заинтересованными организациями и оперативного решения.