Методические аспекты вопроса создания условий высокопроизводительного и безопасного труда на угольных шахтах
Приведено результати досліджень, покладені в основу методик, що реалізують комплексний підхід до обліку людського фактора при оцінці рівня аварійності і травматизму на вугільних шахтах. Викладено рекомендації, спрямовані на покращення умов праці шахтарів при комплексно-механізованій технології видоб...
Saved in:
| Published in: | Геотехническая механика |
|---|---|
| Date: | 2007 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С.Полякова НАН України
2007
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/31454 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Методические аспекты вопроса создания условий высокопроизводительного и безопасного труда на угольных шахтах / В.Г. Шевченко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2007. — Вип. 73. — С. 224-236. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860265574801604608 |
|---|---|
| author | Шевченко, В.Г. |
| author_facet | Шевченко, В.Г. |
| citation_txt | Методические аспекты вопроса создания условий высокопроизводительного и безопасного труда на угольных шахтах / В.Г. Шевченко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2007. — Вип. 73. — С. 224-236. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геотехническая механика |
| description | Приведено результати досліджень, покладені в основу методик, що реалізують комплексний підхід до обліку людського фактора при оцінці рівня аварійності і травматизму на вугільних шахтах. Викладено рекомендації, спрямовані на покращення умов праці шахтарів при комплексно-механізованій технології видобутку вугілля високонавантаженими лавами.
The outcomes of the researches which have been put in the basis of methodics, realising a comprehensive approach to the consideration of the human factor at an estimation of a level of an accident rate and traumatism on coal mines are adduced. The recommendations for improvement of colliers labor conditions at a complex-mechanized technology of highloaded longwalls coal mining are stated.
|
| first_indexed | 2025-12-07T19:00:23Z |
| format | Article |
| fulltext |
224 Выпуск № 73
УДК 622.86
канд. техн. наук Шевченко В.Г.
(ИГТМ НАН Украины)
МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВОПРОСА СОЗДАНИЯ УСЛОВИЙ
ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОГО И БЕЗОПАСНОГО ТРУДА
НА УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ
Приведено результати досліджень, покладені в основу методик, що реалізують комплек-
сний підхід до обліку людського фактора при оцінці рівня аварійності і травматизму на вугі-
льних шахтах. Викладено рекомендації, спрямовані на покращення умов праці шахтарів при
комплексно-механізованій технології видобутку вугілля високонавантаженими лавами.
METHODICAL ASPECTS OF THE QUESTION OF CREATION
A HIGH-PRODUCTIVITY AND SAFETY LABOR CONDITIONS
ON COAL MINES
The outcomes of the researches which have been put in the basis of methodics, realising a com-
prehensive approach to the consideration of the human factor at an estimation of a level of an acci-
dent rate and traumatism on coal mines are adduced. The recommendations for improvement of col-
liers labor conditions at a complex-mechanized technology of highloaded longwalls coal mining are
stated.
Законом Украины «О повышении престижности шахтерского труда» декла-
рируется создание условий высокопроизводительного и безопасного труда, для
чего предусмотрено внедрение новых технологий в производственные процес-
сы, а также программ модернизации, технического переоснащения производст-
ва и повышения безопасности труда на угольных шахтах [1]. Одним из аспектов
решения данного вопроса является совершенствования подходов и методов,
учитывающих взаимодействие главных подсистем технологии угледобычи –
человека, природной среды и техники, позволяющих давать оценку и прогнози-
ровать уровень аварийности и травматизма. В настоящей статье кратко изложе-
ны основные положения разработанных методик, позволяющих реализовать
комплексный подход к учету человеческого фактора при оценке уровня ава-
рийности и травматизма технологии комплексно-механизированной подземной
добычи угля высоконагруженными лавами для создания условий высокопроиз-
водительного и безопасного труда на угольных шахтах.
Идея, положенная в основу методик, заключается в использовании установ-
ленных закономерностей процессов систем "машинист - выемочный комбайн
нового технического уровня (НТУ)", "звено горнорабочих очисного забоя
(ГРОЗ) - очистной комплекс", "угольная шахта - группа высоконагруженных
лав" в различных горно-геологических, производственно-экономических и со-
циально-психологических условиях для разработки рекомендаций по оптими-
зации режимов добычи угля высоконагруженными лавами, направленных на
снижение уровня аварийности и травматизма и повышения производительности
труда.
Разработана методика расчета и выбора рациональных параметров системы
“звено ГРОЗ - очистной комплекс” в условиях высоконагруженных лав. В ос-
"Геотехническая механика" 225
нову методики положена имитационная модель процесса выемки угля, учиты-
вающая динамику изменения времени выполнения горнорабочими основных тех-
нологических операций в течение добычной смены и позволяющая учитывать и
давать количественную оценку влияния на производительность комплексно-
механизированных очистных забоев при разработке мероприятий по предот-
вращению аварий, снижению травматизма и повышению производительности
труда параметров, характеризующих готовность рабочих к выполнению техно-
логических операций и способность рабочих восстанавливать силы. В резуль-
тате моделирования установлено, что сменная производительность процесса
комплексно-механизированной выемки угля Q монотонно снижается с умень-
шением коэффициента
у
r , характеризующего уровень готовности горнорабочих
к выполнению технологических операций, и монотонно возрастает с ростом ко-
эффициента
в
r , характеризующего способность горнорабочих восстанавливать
силы, отношение данных коэффициентов характеризует критерий рациональ-
ного подбора рабочих комплексно-механизированного очистного забоя. Графи-
ки зависимостей )(
у
rfQ = , )(
в
rfQ = имеют асимптоты, определяемые с одной
стороны пределом человеческих возможностей, с другой – возможностями
применяемой техники и технологии (рис. 1).
а)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
-0,15 -0,10 -0,05 0,00 0,05 0,10 rу
Q , т/см
предел используемой техники и технологии
ось ординат - нормативные значения
(нормы выработки, нормы времени)
время выполнения операций
ниже нормативов
время выполнения операций
выше нормативов
низкая мотивация,
квалифицация, опыт
сверх высокая мотивация,
квалифицация, опыт
предел человеческих возможностей
б)
0
20
40
60
80
100
120
140
-1,00 -0,50 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 rв
Q , т/см
предел человеческих возможностей
высокие физические кондиции
низкие физические
кондиции
Рис. 1 - Зависимость сменной производительности забоя от коэффициентов
у
r (а) и
в
r (б)
Сменная производительность процесса комплексно-механизированной вы-
емки угля, определяемая коэффициентом готовности системы «звено ГРОЗ –
очистной комплекс», находится в зависимости параболического вида от числа и
продолжительности перерывов на отдых рабочих, при этом экстремальное зна-
чение производительности обусловливается соотношением интегральных ко-
эффициентов, характеризующих готовность рабочих к выполнению технологи-
ческих операций и способность рабочих восстанавливать силы (рис. 2).
Результаты факторного анализа коэффициентов уr и вr отдельных техноло-
гических операций показали, что сменная производительность комплексно-
механизированного забоя определяется совместным влиянием параметров, ха-
226 Выпуск № 73
рактеризующих готовность горнорабочих к выполнению основных технологи-
ческих операций и способность восстанавливать силы. При этом доминирую-
щее влияние на производительность забоя оказывают факторы, характеризую-
щие готовность машинистов комбайна и крепи к выполнению технологических
операций (квалификация, опыт, мотивированность); в меньшей степени произ-
водительность определяется факторами, характеризующими способность рабо-
чих восстанавливать силы (возраст и физические кондиции) (рис. 3).
а)
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0 20 40 60 80t п , мин
кг чм
б)
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0 1 2 3 4 5 6n п
kг чм
Рис. 2 - Зависимость коэффициента готовности системы «звено ГРОЗ – очистной комплекс»
от продолжительности (а) и числа перерывов на отдых рабочих при их одинаковой суммар-
ной продолжительности (б)
Q
0
10
20
30
40
X1 X3 X2 X9 X5 X7 X4 X10 X6 X8 X12 X11
Х1 - уr перемещение комбайна; Х2 - вr перемещение комбайна; Х3 - уr передвижка крепи;
Х4 - вr передвижка крепи; Х5 - уr восстановление комбайна; Х6 - вr восстановление ком-
байна; Х7 - уr восстановление крепи; Х8 - вr восстановление крепи; Х9 - уr проведение рег-
ламентных перерывов; Х10 - вr проведение регламентных перерывов; Х11 - уr восстановле-
ние забоя по горным факторам; Х12 - вr восстановление забоя по горным факторам
Рис. 3 - Интенсивность влияния факторов уr и вr на сменную производительность очистного
забоя
"Геотехническая механика" 227
Основные рекомендации, направленные на улучшение условий труда гор-
норабочих и снижение уровня аварийности и травматизма заключаются в сле-
дующем:
- система материального стимулирования горнорабочих должна быть пере-
смотрена. В усовершенствованной системе материального стимулирования та-
рифные ставки и размеры премий должны напрямую зависеть от степени влия-
ния индивидуальных особенностей каждого из рабочих на эффективность про-
цессов добычи; нормативные документы и инструкции должны включать со-
ставной частью методики расчета и выбора рациональных организационных
параметров процессов добычи угля, с комплексным учетом как горнотехниче-
ских, горно-геологических и технологических факторов, так и индивидуальных
особенностей горнорабочих;
- для повышения производительности, прогнозирования и предотвращения
аварийных ситуаций и травматизма необходимо систематически проводить ме-
роприятия по обучению горнорабочих, повышению их квалификации, опыта,
уровня профессиональной подготовки; комплексную бригаду необходимо ком-
плектовать одновременно горнорабочими, обладающими хорошими физиче-
скими кондициями и имеющими высокую квалификацию и опыт, что обеспечит
передачу опыта и повышение квалификации молодых горнорабочих, при этом
необходимо соблюдать специализацию горнорабочих, в соответствии с их ква-
лификацией; отбор горнорабочих необходимо осуществлять по профессио-
нальным признакам с учетом опыта, квалификации, физических способностей;
одновременно с этим необходимо предусмотреть меры по материальному сти-
мулированию и премированию рабочих, в зависимости от их индивидуальных
способностей.
Разработана методика оценки влияния психофизических и биомеханических
параметров горнорабочих на эффективность функционирования системы “ма-
шинист – выемочный комбайн НТУ” в условиях высокнагруженной лавы. В ос-
нову методики положен разработанный алгоритм моделирования системы
«машинист - выемочный комбайн НТУ», учитывающий влияние биомеханиче-
ских и психофизических параметров человека, интегрального уровня его ин-
формированности, качественных характеристик и количества поступающей к
нему информации на производительность выемочного комбайна НТУ.
В качестве критерия надежности работы системы «машинист - выемочный
комбайн НТУ» с учетом психофизических параметров горнорабочих предло-
жено использовать вероятность безотказной работы равную:
∏∏
==
+==
n
i
ДiТiПi
n
i
i ИИИpp
11
)1ln( ,
где n - число горнорабочих комплексной бригады; ПiИ , ТiИ , ДiИ - показатели
полноты, своевременности и достоверности информированности [2]. Эти пока-
затели зависят от количества информации, поступающей к горнорабочему,
времени реализации решения, длительности периода от момента начала форми-
228 Выпуск № 73
рования решения до момента его окончания, опыта, квалификации (навыка) ра-
бочих, определяющих скорость переработки информации, эмоционального со-
стояния, темперамента личности, индивидуальных психофизиологических осо-
бенностей [3].
Установлены закономерности изменения производительности выемочного
комбайна от психофизических параметров машиниста, качественных характе-
ристик информации и ее количества. Показано, что производительность систе-
мы «машинист – выемочный комбайн НТУ» уменьшается в логарифмической
зависимости с увеличением количества предаваемой машинисту информации,
увеличивается в логарифмической зависимости от параметра, характеризующе-
го навыки, опыт, квалификацию машиниста и линейно возрастает с увеличени-
ем ресурса времени реализации решения (уровня развития системы обеспече-
ния безопасности процесса выемки) и показателя уровня достоверности ин-
формированности (рис. 4).
а)
y = -0.0456Ln(x) + 0.7029
R2 = 0.9983
0.48
0.5
0.52
0.54
0.56
0.58
0.6
0.62
0 20 40 60 80I , ед
q , т/мин
б)
y = 0.0396Ln(x) + 0.5113
R2 = 0.9954
0.52
0.54
0.56
0.58
0.6
0.62
0.64
0 5 10 15 20R , ед/c
q , т/мин
в)
y = 0.0251x + 0.4704
R2 = 0.9999
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0 5 10 15 20T rk , c
q , т/мин
г)
y = 1.3318x + 0.0436
R2 = 0.9988
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1И Д
q , т/мин
Рис. 4 – Зависимости производительности выемочного комбайна от количества предаваемой
машинисту информации (а); параметра, характеризующего навыки, опыт, квалификацию
машиниста (б); временного ресурса реализации решения (уровня развития системы обеспе-
чения безопасности процесса выемки) (в); показателя уровня достоверности информирован-
ности (г)
Основные рекомендации сводятся к следующему:
"Геотехническая механика" 229
- повышение производительности системы «машинист – выемочный ком-
байн НТУ» в условиях высоконагруженных лав должно обеспечиваться ком-
плексом мероприятий по оценке влияния психофизических особенностей гор-
норабочих на эффективность процессов добычи, при этом приоритетным явля-
ется совершенствование системы управления безопасностью с включением
элементов автопилотирования выемочным комбайном и повышения уровня
полноты и достоверности информированности над мероприятиями по повыше-
нию квалификации горнорабочих, управляющих очистным комплексом. На
практике необходимо руководствоваться принципом необходимости и доста-
точности информации, поступающей к горнорабочим, для принятия и реализа-
ции наиболее оптимального решения в конкретной складывающейся в процессе
выемки ситуации.
В результате исследования влияния биомеханических характеристик маши-
ниста на производительность системы «машинист – выемочный комбайн НТУ»
установлено следующее. Важнейшим критерием оптимальности при переме-
щении человека является экономичность двигательной деятельности обратно
пропорциональная энергии, затрачиваемой на единицу выполняемой работы
или метр пройденного пути, а наиболее важным принципом двигательной дея-
тельности человека является принцип минимума энергозатрат. Зависимость ко-
эффициента экономичности от скорости перемещения машиниста по лаве носит
параболический характер и имеет экстремум в точке оптимальной скорости,
обеспечивающей минимальные энергозатраты на 1 м пути. Оптимальная ско-
рость перемещения машиниста по лаве (для среднестатистического человека и
«идеальных» условий внешней среды) составляет: при мощности пласта до 0,9
м (перемещение ползком) – 12 м/мин; при мощности 0,9-1,4 м (перемещение на
коленях) – 16 м/мин; при мощности более 1,8 м (перемещение в полный рост) –
50 м/мин.
vbb
v
E
v
E
21
0 ++= ,
где v - скорость передвижения, м/мин; 0E - затраты энергии в состоянии покоя,
Вт; 1b , 2b - коэффициенты, характеризующие соответственно линейный и квад-
ратичный компоненты реакции организма на нагрузку, преобладающую в зоне
нагрузок умеренной, большой и субмаксимальной относительной мощности
(согласно [4,5] параметры приняты: 0E =240-280 Вт, 1b =0,3-6, 2b =0,1-2).
В качестве критерия экономичности перемещения машиниста в процессе
выемки угля необходимо использовать показатель энергозатрат машиниста на
тонну добытой горной массы (энергетической стоимости тонны горной массы):
vbb
v
E
mr
E
vmr
E
Q
КЭ
21
0 ++
=== γγ ,
230 Выпуск № 73
где m - вынимаемая мощность пласта, м; r - ширина захвата комбайна, м; γ -
плотность горной массы, т/м3.
Зависимость энергетической стоимости тонны горной массы от скорости
подачи носит параболический, а от ширины захвата - гиперболический харак-
тер (рис. 5). Затраты энергии машиниста на тонну горной массы уменьшаются в
1,5 раза с увеличением ширины захвата с 0,63 до 1 м. Для современной техно-
логии угледобычи зависимость экономичности разрушения горного массива
комбайном от скорости подачи возрастает линейно, в то время как для зависи-
мости экономичности перемещения машиниста от скорости подачи имеет место
параболический характер.
Для оценки эффективности процесса выемки угля целесообразно также вве-
сти показатель экономичности функционирования системы «машинист – вы-
емочный комбайн», являющийся мультипликативной функцией показателей
экономичности машиниста и комбайна. Зависимость показателя экономичности
системы «машинист – выемочный комбайн» от скорости подачи имеет предел,
обусловленный биомеханическими характеристиками машиниста. С увеличе-
нием ширины захвата показатель экономичности системы «машинист – вы-
емочный комбайн» возрастает в квадратичной зависимости: при увеличении
ширины захвата с 0,63 до 1 м показатель экономичности возрастает в 2,7 раза
(рис. 6).
уст
п
wчм P
mrv
vbb
v
E
mr
H
Q
E
КЭ
60
21
0
1
1 γγ ×
++
=
= −
−
,
где устP - устойчивая мощность двигателей комбайна, кВт.
а)
0
0,05
0,1
0,15
0 20 40 60 80 100vп , м/мин
Q/E , т/Дж
1
2
3
б)
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,4 0,9 1,4r , м
Q/E , т/Дж
1
2
3
1 – при m >1,8 м, перемещение в полный рост; 2 – при m =0,91-1,4 м, перемещение на
коленях; 3 - при m =0,7-0,9 м, перемещение ползком
Рис. 5 - Зависимость коэффициента экономичности добычи 1 тонны горной массы от
скорости подачи (а) и ширины захвата выемочного комбайна (б)
"Геотехническая механика" 231
а)
0,00E+00
5,00E-08
1,00E-07
1,50E-07
2,00E-07
2,50E-07
3,00E-07
0 20 40 60 80 100 vп , м/мин
КЭчм
1
2
3
б)
0,00E+00
1,00E-07
2,00E-07
3,00E-07
4,00E-07
5,00E-07
0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4r , м
КЭчм
1
2
3
1 – при m >1,8 м, перемещение в полный рост; 2 – при m =0,91-1,4 м, перемещение на коле-
нях; 3 - при m =0,7-0,9 м, перемещение ползком
Рис. 6 - Зависимость показателя экономичности системы «машинист – выемочный комбайн»
от скорости подачи (а) и ширины захвата (б)
Основные рекомендации сводятся к следующему:
- с учетом тенденции непрерывно повышающейся энерговооруженности,
производительности и скорости подачи очистных комбайнов с целью соблюде-
ния принципа минимума энергозатрат машиниста и повышения экономичности
системы «машиниста – выемочный комбайн НТУ» в технологии комплексно-
механизированной угледобычи должны быть предусмотрены элементы механи-
зации перемещения машиниста по лаве; для повышения экономичности систе-
мы «машинист – выемочный комбайн» в процессе добычи управление таким
параметром, как ширина захвата, является более предпочтительным, чем уве-
личение скорости подачи комбайна. В высоконагруженных забоях, при высо-
ком коэффициенте готовности процесса угледобычи, рациональным будет та-
кой режим работы очистного комбайна, при котором обеспечивается постоян-
ство его скорости подачи constvп = , что обеспечит значительную экономию
энергозатрат машиниста;
- для безопасности, снижения уровня травматизма и аварийности в процессе
добычи угля для перемещения рабочего необходимы негорючие мягкие и проч-
ные коврики, удобные наколенники и налокотники, специальная сменная обувь,
простейшие и надежные приборы, предупреждающие об опасности для обеспе-
чения оптимальных биомеханических характеристик. Это улучшит условия
труда и повысит производительность. Перемещения машиниста по лаве долж-
ны быть с оптимальной скоростью для различных диапазонов вынимаемой
мощности пластов, с учетом его возраста, квалификации, антропометрических
данных и др. Наиболее экономичный вид перемещения задается граничной
скоростью по критерию Фруда, которая возрастает с увеличением вынимаемой
мощности пласта, а для снижения энергозатрат и обеспечения наиболее эконо-
мичных режимов передвижения рабочего необходимо снабдить механическим
устройством, облегчающим перемещение по лаве;
232 Выпуск № 73
- существенная доля случаев травматизма связана с обрушением кровли в
комбайновых лавах. Наибольшее число случаев травматизма в комбайновых
лавах приходится на сопряжения и участок, прилегающий к груди забоя. Веро-
ятность потери равновесия и получения травмы горнорабочим наиболее высока
при перемещении в положении «согнувшись» при мощности пласта 1,41-1,8 м.
При струговой выемке машинист должен находиться у блока управления на
нижнем приводе струга и конвейера, поэтому струговая выемка позволяет сни-
зить уровень травматизма по причинам обрушения кровли и падений горнора-
бочих, сократить затраты по статье себестоимости «регрессные иски» и про-
цент расходов на погашение задолженности по регрессным искам бюджетных
программ, направленных на развитие угольной промышленности.
Разработана методика оценки показателей надежности, качества (быстро-
действия, точности и устойчивости) и организационных параметров системы
управления процессом добычи угля в условиях высоконагруженной лавы. Раз-
работан алгоритм моделирования показателей надежности системы управления
процессом выемки угля, основанный на различиях в характере непрерывности
участия каждого из элементов (звеньев) системы «звено ГРОЗ - очистной ком-
плекс» («машинист - выемочный комбайн», «крепильщик – механизированная
крепь»), «бригадир – звено ГРОЗ», «начальник смены – бригадир», «главный
инженер – начальники смен», «директор – главный инженер» в процессе управ-
ления. Интегральным показателем надежности системы является вероятность
достижения запланированного объема добычи при обеспечении безопасности
работ:
( ) ( )( )i
исп
i
б
i
св
i
б
i
г
i
б
i
б
i PPPPkPPP −+−+= −− 11 11 , 1>i ,
где 1−i
бP - вероятность безотказной работы (выполнения задачи) нижнего 1−i -го
звена управления; i
гk - коэффициент готовности i -го звена управления; i
бP - ве-
роятность безошибочной работы i -го звена; i
свP - вероятность своевременного
решения задачи i -м звеном управления; i
испP - вероятность исправления оши-
бочных действий i -м звеном управления.
Установлены закономерности изменения показателей надежности на каж-
дом уровне системы управления процессом выемки угля:
- вероятность достижения запланированного объема добычи растет с увели-
чением уровня системы управления. С повышением вероятности своевременно-
го решения задачи возрастает роль подсистемы «бригадир – звено ГРОЗ». Т.е. с
повышением уровня безопасности вероятность выполнения задачи (достижения
запланированного уровня добычи) будет главным образом определяться пара-
метрами бригадира ГРОЗ (рис. 7);
- с увеличением числа горнорабочих, контролируемых бригадиром, уровень
добычи снижается в линейной зависимости. При высоком коэффициенте готов-
ности (загруженности) и вероятности безошибочной работы бригадира надеж-
"Геотехническая механика" 233
ность более высоких подсистем в меньшей степени зависит от численности
комплексной бригады;
- уровень добычи возрастает линейно с повышением вероятности безоши-
бочной работы бригадира; особенно существенно для подсистемы «бригадир –
звено ГРОЗ», так как ошибка при высокой надежности работы более высоких
подсистем будет с большой вероятностью исправлена ними (рис. 8).
Основные рекомендации сводятся к следующему. С повышением вероятно-
сти своевременного выполнения задачи на каждом уровне системы управления
процессом выемки возрастает роль бригадира, контролирующего работу ком-
плексной бригады. Наиболее высокие требования должны предъявляться к его
психофизическим параметрам (уровню информированности, готовности к вы-
полнению задач, быстроте принятия решений, навыкам, опыту) и профессио-
нальным качествам (квалификации, организованности, ответственности). Со-
временный забой обязательно должен быть оснащен системой мониторинга па-
раметров процесса выемки. Возникает необходимость в горнорабочем, в функ-
ции которого входит исключительно мониторинг процесса выемки угля.
Проведенный анализ показателей организационной структуры звена горно-
рабочих при различных ее вариантах: традиционная комбайновая выемка, стру-
говая выемка, комбайновая с отдельным ГРОЗ-бригадиром - диспетчером очи-
стного участка показал:
а)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1Pбмк
Q , т/см
1
2
3
4
5
б)
0
200
400
600
800
1000
1200
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1Pбмк
Q , т/см
1
2
3
4
5
в)
0
200
400
600
800
1000
1200
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1Pбмк
Q , т/см
1
2
3
4
5
г)
y = 0,0259x + 0,6201
R2 = 0,9975
y = -0,0189x2 + 0,1898x + 0,4768
R2 = 0,9977
y = 0,0148x3 - 0,1738x2 + 0,6714x + 0,1328
R2 = 0,9983
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0 2 4 6N
P
Рсв=0.1
Рсв=0.5
Рсв=0.9
Рис. 7 - Зависимости уровня добычи от вероятности безошибочной работы машиниста
комбайна для каждого уровня системы управления при вероятности своевременного вы-
полнения задачи на каждом уровне а) i
свP =0,1 б) i
свP =0,5 в) i
свP =0,9; г) изменение вероят-
ности выполнения задачи на каждом уровне системы управления
234 Выпуск № 73
а)
0
200
400
600
800
1000
1200
0 2 4 6 8 10 12N
Q , т/см
1
2
3
4
5
б)
0
200
400
600
800
1000
1200
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2Pбмк
Q , т/см
1
2
3
4
5
Рис. 8. Зависимость уровня добычи при вероятности своевременного выполнения задачи
i
свP =0,9 от а) числа горнорабочих контролируемых бригадиром, б) вероятности безошибоч-
ной работы бригадира
- с точки зрения надежности, безопасности и производительности наиболее
перспективной является организационная структура при комбайновой выемке с
отдельным горнорабочим-бригадиром - диспетчером очистного участка. Дан-
ная схема является наиболее оптимальной с точки зрения рациональных пара-
метров организации взаимодействия горнорабочих в бригаде. При этом диспет-
чер очистного участка должно иметь оперативный доступ к банкам данных –
информации о горно-геологических условиях, параметрах аэрогазовой обста-
новки, состоянии техники, иметь информацию о каждом из горнорабочих бри-
гады, их переговорах (бригада должна быть оснащена радиосвязью) и пр. Од-
нако для такой организационной схемы актуальной является задача разработки
методик оценки психологических параметров горнорабочих для достижения и
поддержания благоприятного социального климата в бригаде.
Для оценки быстродействия, точности и устойчивости построена обобщен-
ная структурная схема взаимодействия основных элементов-звеньев подсистем
системы управления процессом добычи угля. Определена передаточная функ-
ция подсистемы «угольная шахта - группа высоконагруженных лав», которая
находится как передаточная функция замкнутой системы с отрицательной об-
ратной связью с учетом передаточных функций системы принятия решений ру-
ководством шахты, каналов связи (передачи информации от руководства шахты
к бригадирам (диспетчерам) и системы контроля, диагностики и мониторинга
параметров подсистем «бригадир(диспетчер) - звено ГРОЗ», передаточных
функций подсистем «бригадир(диспетчер) - звено ГРОЗ», функционирующих
как параллельно соединенные звенья:
"Геотехническая механика" 235
СККСРШ
q
i
БРiГРОЗ
КСРШ
q
i
БРiГРОЗ
ВНЛУШ
WWWW
WWW
W
∑
∑
=
−
=
−
−
−
=
1
1
1
,
где РШW , КСW , СКW - передаточные функции, соответственно, системы принятия
решений руководством шахты, каналов связи (передачи информации от руко-
водства шахты к бригадирам (диспетчерам) и системы контроля, диагностики и
мониторинга параметров подсистем «бригадир(диспетчер) - звено ГРОЗ»; q -
число высоконагруженных лав шахты (подсистем «бригадир(диспетчер) - звено
ГРОЗ», функционирующих как параллельно соединенные звенья) [6,7].
Выводы.
1. Для разработки рекомендаций, направленных на повышение производи-
тельности и безопасности условий труда шахтеров, предложено ряд методик,
реализующих комплексный подход к учету человеческого фактора при оценке
уровня аварийности и травматизма технологии комплексно-механизированной
подземной добычи угля высоконагруженными лавами.
2. Разработана методика расчета и выбора рациональных параметров систе-
мы “звено ГРОЗ - очистной комплекс” в условиях высоконагруженных лав. В
основу методики положена имитационная модель процесса выемки угля, учи-
тывающая динамику изменения времени выполнения горнорабочими основных
технологических операций в течение добычной смены и позволяющая учитывать
и давать количественную оценку влияния на производительность комплексно-
механизированных очистных забоев при разработке мероприятий по предот-
вращению аварий и снижению травматизма параметров, характеризующих го-
товность рабочих к выполнению технологических операций и способность ра-
бочих восстанавливать силы.
3. Разработана методика оценки влияния психофизических и биомеханичес-
ких параметров горнорабочих на эффективность функционирования системы
“машинист – выемочный комбайн НТУ” в условиях высокнагруженной лавы. В
основу методики положен разработанный алгоритм моделирования системы
«машинист - выемочный комбайн НТУ» в условиях высоконагруженных лав,
учитывающий влияние биомеханических и психофизических параметров чело-
века, интегрального уровня его информированности, качественных характери-
стик и количества поступающей к нему информации на производительность
выемочного комбайна НТУ.
4. Разработана методика оценки показателей надежности, качества (быстро-
действия, точности и устойчивости) и организационных параметров системы
управления процессом добычи угля. Разработан алгоритм моделирования пока-
зателей надежности системы управления процессом выемки угля, основанный
на различиях в характере непрерывности участия каждого из элементов систе-
мы в процессе управления. Проведенный анализ показателей организационной
236 Выпуск № 73
структуры звена горнорабочих при различных ее вариантах: традиционная
комбайновая выемка, струговая выемка, комбайновая с отдельным ГРОЗ-
бригадиром - диспетчером очистного участка показал, что с точки зрения на-
дежности, безопасности и производительности наиболее перспективной являет-
ся организационная структура при комбайновой выемке с отдельным горнора-
бочим-бригадиром - диспетчером очистного участка. Для оценки быстродейст-
вия, точности и устойчивости построена обобщенная структурная схема взаи-
модействия основных элементов-звеньев подсистем системы управления про-
цессом добычи угля, определены передаточные функции системы управления
процессом добычи угля, ее подсистем и отдельных динамических звеньев.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Закон України “Про підвищення престижності шахтарської праці” // Голос України. – 2008. - № 175.
2. Згуровский М.З. Системный анализ: проблемы, методология, приложения / М.З. Згуровский, Н.Д. Пан-
кратова. – К.: Наукова думка, 2005. - 744 с.
3. Приснякова Л.М. Нестационарная психология / Приснякова Л.М. – К.: Днипро, 2002. – 255 с.
4. Уткин В.Л. Биомеханика физических упражнений: Учеб. пособие / Уткин В.Л.— М.: Просвещение,
1989.— 210 с.
5. Зациорский В.М. Биомеханические основы выносливости / Зациорский В.М., Алешинский С.Ю., Якунин
Н.А. – М.: Физкультура и спорт, 1982. – 207 с.
6. Бесекерский В.А. Теория систем автоматического управления / В.А. Бесекерский, Е.П. Попов. - СПб.:
Профессия, 2004. – 752 с.
7. Теория автоматического управления: Учеб. для машиностроит. спец. вузов / [Брюханов В.Н., Косов
М.Г., Протопопов С.П. и др.]; под ред. Ю.М. Соломенцева. - М.: Высш. школа, 2000. – 268 с.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-31454 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1607-4556 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T19:00:23Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Інститут геотехнічної механіки імені М.С.Полякова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Шевченко, В.Г. 2012-03-08T22:43:11Z 2012-03-08T22:43:11Z 2007 Методические аспекты вопроса создания условий высокопроизводительного и безопасного труда на угольных шахтах / В.Г. Шевченко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2007. — Вип. 73. — С. 224-236. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/31454 622.86 Приведено результати досліджень, покладені в основу методик, що реалізують комплексний підхід до обліку людського фактора при оцінці рівня аварійності і травматизму на вугільних шахтах. Викладено рекомендації, спрямовані на покращення умов праці шахтарів при комплексно-механізованій технології видобутку вугілля високонавантаженими лавами. The outcomes of the researches which have been put in the basis of methodics, realising a comprehensive approach to the consideration of the human factor at an estimation of a level of an accident rate and traumatism on coal mines are adduced. The recommendations for improvement of colliers labor conditions at a complex-mechanized technology of highloaded longwalls coal mining are stated. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С.Полякова НАН України Геотехническая механика Методические аспекты вопроса создания условий высокопроизводительного и безопасного труда на угольных шахтах Methodical aspects of the question of creation a high-productivity and safety labor conditions on coal mines Article published earlier |
| spellingShingle | Методические аспекты вопроса создания условий высокопроизводительного и безопасного труда на угольных шахтах Шевченко, В.Г. |
| title | Методические аспекты вопроса создания условий высокопроизводительного и безопасного труда на угольных шахтах |
| title_alt | Methodical aspects of the question of creation a high-productivity and safety labor conditions on coal mines |
| title_full | Методические аспекты вопроса создания условий высокопроизводительного и безопасного труда на угольных шахтах |
| title_fullStr | Методические аспекты вопроса создания условий высокопроизводительного и безопасного труда на угольных шахтах |
| title_full_unstemmed | Методические аспекты вопроса создания условий высокопроизводительного и безопасного труда на угольных шахтах |
| title_short | Методические аспекты вопроса создания условий высокопроизводительного и безопасного труда на угольных шахтах |
| title_sort | методические аспекты вопроса создания условий высокопроизводительного и безопасного труда на угольных шахтах |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/31454 |
| work_keys_str_mv | AT ševčenkovg metodičeskieaspektyvoprosasozdaniâusloviivysokoproizvoditelʹnogoibezopasnogotrudanaugolʹnyhšahtah AT ševčenkovg methodicalaspectsofthequestionofcreationahighproductivityandsafetylaborconditionsoncoalmines |