Шашенко А.Н., Солодянкин Л.В., Хозяйкина Н.В. - К вопросу о необходимости создания интеллектуальной компьютерной системы контроля безопасности и управлением подземным горным предприятием

Аннотация

Шашенко А.Н., Солодянкин Л.В., Хозяйкина Н.В. К вопросу о необходимости создания интеллектуальной компьютерной системы контроля безопасности и управлением подземным горным предприятием. Рассмотрены основные причины аварий на шахтах Украины. Обоснованы причины необходимости создания компьютерной системы контроля безопасности и управления горным предприятием.

Текст статьи

Анализ аварии на угольных шахтах Украины, выполненный на основе статистических данных горноспасательной службы Министерства топлива и энергетики за последние 10 лет показывает, что отрасль остается потенциально опасной для человека. Количество аварий на угольных шахтах Украины является довольно стабильным и составляет, в среднем, около 160 случаев в год. Исключением в отношении количества тяжелых случаев является, пожалуй, текущий 2005 год.

Основных причин аварий на шахтах несколько.

Прежде всего, это значительная изношенность шахтного фонда. Для устранения этой причины по подсчету специалистов требуется около 7 млрд. грн. В настоящее время такие вложения нереальны при возможностях нашего государства. Однако, при разумном подходе к закрытию старых шахт и развитию перспективных эта задача может быть решена. Для этого комитету Верховной Рады по вопросам топливно-энергетического комплекса прежде всего, следует отстоять в бюджете 2006 года необходимую сумму, которая предусмотрена программой развития топливно-энергетического комплекса Украины.

Вторая причина аварий связана с повышением концентрации горных работ, увеличением нагрузки на очистные забои до 5–6 тыс. тонн в сутки. С одной стороны это является положительным результатом: отечественные конструкторы и машиностроители создали хорошую, конкурентоспособную технику, позволившую повысить эффективность работы угольных шахт. Однако, с другой стороны – новая техника вступает в противоречие со старой технологией. И в этой связи нужны новые инженерные решения по параметрам технологии, управлению горным давлением, состоянием шахтной атмосферы, газодинамическими проявлениями горного давления.

Третья причина аварий заключается в нарушении Правил безопасности. Этот, так называемый «человеческий», фактор стал одной из основных причин трагедией в угольных шахтах. Элементарные требования правил техники безопасности не выполняются, или выполняются непрофессионально, от начальников участков до рабочих. Это отчасти объясняется катастрофическим оттоком квалифицированных кадров. Только за последние два года из угольной промышленности ушло свыше 240 тысяч работников. Остались далеко не лучшие. Кадровая нехватка основных профессий по отдельным холдинговым компаниям превышает 50 %. Не укомплектованы службы, отвечающие за безопасность. Здесь же следует отметить, что нет ни одной страны в мире, кроме Украины, где насчитывается такое количество нормативных документов по правилам безопасности. Например, только в маркшейдерии их более трехсот. Существующие Правила невероятно жестки и часто заведомо невыполнимы. Наверное, поэтому Правила безопасности редакции 2000 года все еще находятся на доработке. Необходима организация системы переподготовки специалистов по технике безопасности с привлечением психологов и современных технологий обучения. Системой должен стать просмотр специальных фильмов по безопасности на нарядах и в шахтерских поселках по местному телевидению.

Последняя, четвертая, причина заключается в стохастической природе высоконапряженных газонасыщенных породных массивов, поведение которых с переходом на большие глубины все больше не соответствует устоявшимся представлениям как горняков, так и ученых. Здесь уместно напомнить о результатах бурения сверхглубоких скважин на Кольском полуострове и в районе Кривого Рога, которые существенно изменили устоявшиеся представления геологов о строении верхней части земной коры и поведении пород в обнажениях.

Особенно это относится к условиям разработки угольных шахт Донецкого бассейна. Этот регион по сути является одним из мировых полигонов для отработки технологий добычи полезных ископаемых на больших глубинах в сложных горногеологических условиях. Отношение государства и мирового сообщества к проблемам Донбасса должно стать таким же, как и к проблеме Чернобыля.

В этой сложности геологической среды и состоит главное отличие горных предприятий от обычных фабрик и заводов, которые функционируют в условиях достаточно предсказуемой внешней среды и менее опасны для человека. Однако, несмотря на это, добыча полезных ископаемых, в том числе угля в первую очередь, – это неизбежный процесс, позволяющий обществу двигаться по пути прогресса.

Исходя из этой концепции, а также принимая во внимание основные положения Стратегии развития угольной промышленности Украины, обязательным представляется развитие существующих и строительство новых шахт, добыча угля на которых будет происходить на все более глубоких горизонтах. Для того, чтобы управлять таким предприятием необходима постоянная обработка огромного количества достоверной текущей информации о напряженном состоянии угля и вмещающих пород, шахтной атмосферы, оборудования, о технологически параметрах и т.п.

Сбор, обработка огромных массивов поступающей информации и принятие на ее основе инженерных и управленческих решений находятся уже за пределами возможностей человека и должны производиться с помощью современной компьютерной техники и технологий. При этом должна вестись постоянная запись информации в специальный регистратор, или так называемый «черный ящик», который может быть устроен по типу тех. что имеются в самолетах. В регистратор помещается также информация о том кто и где находится в шахте, какую работу выполняет и какие решения принимает. Возможности современных интеллектуальных компьютерных систем таковы, что они в критической ситуации «подскажут» если не решение конкретной проблемы, то, по крайней мере, значительно сузят число путей решения и уменьшат затраты времени на ее выполнение. Можно с уверенностью утверждать, что наличие их на шахтах позволит улучшить дисциплину, снизить аварийность, повысить производительность и безопасность труда.

Такой компьютерной системы управления горным предприятием сейчас нет, но необходимость ее создания несомненна. Следует отметить также, что, отдельные компоненты для создания Системы в Украине уже имеются. Это, например, система маркшейдерской визуализации САМАРА, система автоматизированного управления конвейерными лентами, исключающая их самовозгорание, акустический метод оценки напряженного состояния породного массива, позволяющий надежно прогнозировать внезапные выбросы угля, породы, газа, а также горные удары. Это технология предварительной дегазации угольных пластов, позволяющая увеличить нагрузку на забой до 10 тысяч тонн в сутки и уйти от ограничений добычи угля по газовому фактору, современные анкерные системы крепления выработок и многое другое.

Учитывая критическое состояние отраслевой науки в Украине, на наш взгляд, на уровне Правительства должно быть принято решение о создании Горного аналитического центра. Основной задачей Центра должны стать мониторинг состояния угольных шахт, включая создание системы компьютерного контроля за их производственной деятельностью, как обязательный элемент, обеспечивающий безопасные технологии добычи полезных ископаемых. В значительной степени все сказанное выше относится к любому подземному гонодобывающему предприятию или глубокому карьеру Кривбасса.

Для работы в Центре должны быть привлечены ведущие ученые университетов, отраслевых институтов и Академии наук Украины, поскольку разработка отечественной системы компьютерного мониторинга горных предприятий, дамб, плотин, грунтовых склонов и тому подобных объектов потребует разработки не только особого программного обеспечения, но и создания новых теоретических положений в отношении прогноза и контроля предельных напряженных состояний массивов горных пород.