книги из ГПНТБ / Вассерман, А. Д. Методы оценки вентиляционных систем рудников

АКАДЕМИЯ НАУК* СССР

ОРДЕНА ЛЕНИНА КОЛЬСКИЙ ФИЛИАЛ им. С. М. КИРОВА

ГОРНОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

А. Д. ВАССЕРМАН, С. П. АЛЕХИЧЕВ, Е. Г. МАКСИМОВ

МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМ РУДНИКОВ

ИЗДАТЕЛЬСТВО «НАУКА»

ЛЕНИНГРАДСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

Л е ни н г р а д • 1 9 7 4

' \ Р

Л., 1973, 1—112.

Вработе проанализированы существующие методы оценки вентиляцион­ ных систем рудников, разработаны методы объективной оценки технических решений по фактору эффективности с учетом надежности функционирования и на примере апатитовых рудников показаны способы определения необхо­ димых для расчетов параметров надежности ы аэродинамической эффектив­ ности элементов вентиляционной системы. Разработаны методы нормирова­ ния параметров рудничного микроклимата и определения экономической эффективности функционирования вентиляционной системы на основе иссле­

дований комфортности рудничного микроклимата и изучения его влияния на производственно обусловленные простудные заболевания и производитель­ ность труда па подземных рудниках. Составлена методика экономической оценки вентиляционных систем. В качестве примера применения разработан­ ных методов проведены расчеты и даны практические рекомендации по орга­ низации эффективной системы проветривания глубинных горизонтов Киров­ ского апатитового рудника и созданию комфортного микроклимата на под­ земных рудниках комбината «Апатит». Рис. — 14, табл. — 32, библ. — 84.

О т в е т с т в е н н ы й р е д а к т о р Г. В. КАЛАБИН

© Издательство «Наука» 1974

В В Е Д Е Н И Е

Все действия Коммунистической партии и Советского правитель­ ства, направленные на развитие производительных сил и дальней­ ший прогресс производства, непременно сопровождаются заботой об обеспечении безопасных условий труда и улучшении санитарногигиенической обстановки на рабочем месте. Поэтому в настоящее время так актуальны вопросы экономической эффективности тех­ ники безопасности, здравоохранения и других систем, не произ­ водящих непосредственно материальных ценностей и являющихся вспомогательными в процессе прозводства, но вместе с тем активно влияющих как на производительность труда, так и на объем произ­ водства.

В целом по Советскому Союзу экономический эффект для общества от затрат на здравоохранение еще не подсчитывался. Не подсчитываются такие данные и на большинстве предприя­

ориентировочные подсчеты только на одном Горьковском авто­ заводе показали, что снижение заболеваемости на 27% с 1962 по 1964 г. и уменьшение в связи с этим расходов по временной нетрудоспособности дало обществу 3.5 мли руб. [1].

Недавно появилась дискуссионная работа [2] по определению экономической эффективности новой техники, в которой в широком (общегосударственном) плане рассматривается затронутая проб­ лема. В частности, в ней приводятся расчеты экономической эф­ фективности мероприятий по технике безопасности. Однако дискуссии вызываются лишь методами подхода к расчету экономи­ ческой эффективности, а необходимость указанных экономиче­ ских расчетов в современных условиях не требует дополнительных доказательств. В настоящее время таких экономических расче­ тов в нашей практике не производится.

3

При проектировании подземных рудников одним из основных и зачастую единственным мерилом достоинств вентиляционной си­ стемы является минимальное расходование средств на ее осущест­ вление. Однако следует отметить, что детальные расчеты затрат на осуществление системы вентиляции сами по себе еще не являются обоснованием дравильиости ее выбора. Экономика вентиляционной системы в этом случае является чисто внешним, производным пока­ зателем, далеко не всегда характеризующим внутреннюю сущность системы, предназначенной обеспечивать не только безопасность ра­ ботающих, но и сохранять их работоспособность на протяжении всей трудовой деятельности, мало того, тонизировать их работо­ способность. В этом, глубокая сущность вентиляционной системы, определяемой комплексом технических, гигиенических, физиоло­ гических и социальных факторов с позиций социалистической государственности. В настоящее время к рудничным вентиляцион­ ным системам предъявляются требования обеспечения санитар­ ных норм содержаний вредных примесей в атмосфере подземных выработок и параметров минимального комфорта рудничной ат­ мосферы [3, 4].

При таком подходе к вентиляционной системе обоснованность выбора ее по экономическим показателям требует объективной оценки принятых технических решений. К объективным оценкам следует отнести эффективность и надежность функционирования вентиляционной системы. Решение этой части задачи позволяет обеспечить заданные параметры технологических простоев по условиям проветривания исходя из требований интенсивности ос­ новных процессов. Вторая часть задачи позволяет подойти к ме­ тодике определения экономической эффективности вентиляционной системы исходя из оптимальных условий комфортности руднич­ ного микроклимата.

За счет изменения параметров рудничного микроклимата, соот­ ветствующих зоне комфорта, возможно снизить до минимума производственно обусловленные простудные заболевания и под­ нять до . максимума производительность труда на подземных рудниках по условиям микроклимата. Это особенно важно для горных предприятий Заполярья в связи со специфически суро­ выми климатическими условиями и повышенными расходами средств по многим статьям в соответствии с предоставленными Со­ ветским правительством льготами трудящимся.

Таким образом, становится необходимой разработка следую­ щих методов: объективной оценки технических решений систем проветривания (оценки эффективности функционирования с уче­ том надежности) и экономической оценки их по объективным кри­ териям; оценки влияния параметров рудничного микроклимата на возникновение производственно обусловленных простудных заболеваний и производительность труда и разработка методики расчета экономической эффективности функционирования венти­

4

Г л а в а 1

АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМ РУДНИКОВ

Любая экономическая оценка связана с вычислением стоимостных показателей, определяющих сумму затрат на монтаж системы, ее функционирование и обслуживание. Для оценки вентиляцион­ ной системы подземного рудника также необходимо производить соответствующие вычисления. При этом затраты на вентиляцию подземных рудников и шахт рассматривают в основном как рас­ ходную статью, которая в денежном выражении сказывается на себестоимости 1 т добытого полезного ископаемого. При подсчете стоимости вентиляции на 1 т добычи учитывают: амортизационные отчисления, стоимость вентиляционных сооружений и оборудова­ ния; фонд основной и дополнительной заработной платы с начис­ лениями; стоимость электроэнергии, материалов, расходы на те­ кущий ремонт вентиляционного оборудования и сооружений; расходы за услуги вспомогательных цехов. Эти статьи расходов положены в основу всех проектных решений вентиляционной системы и играют основную роль при выборе того или иного ва­ рианта системы.

Следует отметить, что проведение этих расчетов ие представ­ ляет, казалось бы, каких-либо методических трудностей. Однако определение экономического эффекта от работы системы, которым собственно и определяется экономичность, т. е. превышение всех видов выгод над суммой затрат на осуществление и эксплуатацию системы, является весьма сложной и в значительной части ие ре­ шенной задачей.

Имеющиеся в литературе данные по вопросам экономики венти­ ляционных систем носят в основном частный характер и касаются отдельных элементов системы или отдельных параметров их.

6

Так, экономическую эффективность рудничной вентиляции некоторые авторы [5, 6] усматривают в разработке оптимальных режимов эксплуатации главных вентиляторных установок и сокра­ щении расходов электроэнергии на проветривание. В других ра­ ботах [7, 8, 9 и др.] экономические показатели определяются исходя из оптимальных параметров сечений выработок для движе­ ния воздушной струи, т. е. из принципа минимума расхода энер­ гии. Однако, по нашему мнению, одного из этих принципов недо­ статочно для объективной оценки принятых технических решений. К сожалению, указанным перечнем почти полностью исчерпы­ ваются работы по экономическим расчетам рудничных вентиля­ ционных систем. Мало рекомендаций имеется и по вопросам эко­ номической эффективности. Вместе с тем следует отметить появле­ ние работ, в которых вентиляция рассматривается уже как одно из средств снижения себестоимости продукции и повышения производительности труда горнорабочих.

Так, например, предложен метод такого подхода для подзем­ ных предприятий с единой входящей и единой исходящей струями [10]. За счет проведения каких-либо мероприятий (на­ пример, по снижению аэродинамического сопротивления рудника) удается повысить производительность вентилятора. Дополнитель­ ное количество воздуха позволяет снизить концентрацию вредных примесей в исходящей струе, что дает возможность увеличить до определенного предела объем добычи и снизить себестоимость, которая в новом своем значении подсчитывается [10] по. зависи-

производительность предприятия;

к— показатель увеличения нагрузки.

Вработах [11—13] показано изменение производительности труда горнорабочих в зависимости от условий труда. Неблаго­ приятные условия труда ухудшают состояние их здоровья, сни­ жают работоспособность. Ухудшение здоровья повышает количе­ ство заболеваний и ведет к увеличению потерь рабочего времени. Авторы работы [11] предлагают принципиальную модель прогно­ зирования роста производительности труда с учетом зависимости

между условиями труда и заболеваемостью в виде многочлена

7

К указанным факторам х относится среда, в которой совер­ шается работа, величина нагрузки на организм человека, возраст его и многое другое. Естественно, к этим факторам относится и рудничная пыль, газы, скорость, влажность и температура воз­ душного потока, функционально связанные с вентиляцией, ко­ торая в этом случае определяет гигиеническую обстановку и микроклимат в горных выработках. Однако с такой, по нашему мнению, крайне упрощенной моделью (2) трудно согласиться. Настораживает уже то, что в формуле (2) факторы, влияющие на заболеваемость, подвергнуты простому суммированию. Вместе с тем общеизвестно, что влияние комплекса факторов на заболе­ ваемость является не просто суммой, а по крайней мере произ­ ведением единичных из них.

Рассматривая отдельные факторы, влияющие на организм работающего, необходимо отметить, что наиболее четко и одно­ значно определен в этом плане только фактор загазованности подземной выработки. В этом случае требуется строгое соблюде­ ние санитарных норм чистоты рудничного воздуха. Это же необхо­ димо выполнять и по фактору запыленности рудничного воздуха. Однако до сих пор остается неизвестным, что же дает дальнейшее снижение концентрации пыли в воздухе. На отдельных этапах исследований уже появились предварительные методические указания по расчету экономических последствий от забо­ леваний силикозом в горной промышленности, разработанные в ИГД АН КазССР.

Сотрудники Института гигиены труда и профзаболеваний АМН СССР рекомендуют ориентировочно оценивать влияние сни­ жения запыленности на организм человека количеством вдыхае­ мой пыли исходя из концентрации ее в воздухе. Естественно, что до тщательного научного обоснования этого метода строить на нем технико-экономические расчеты было бы неоправданно.

Несмотря на значительный объем проводимых в настоящее время исследований в указанном плане, окончательных резуль­ татов до сих пор не получено. Поэтому, учитывая возможность решения этой гигиенической задачи медицинскими учреждениями, а затем уже совместными исследованиями медиков и горняков, авторы данной работы в дальнейшем ориентируются только на принятые санитарные нормы — предельно допустимые концентра­ ции пыли в рудничном воздухе. Гигиеническая обстановка в под­ земных выработках, определяемая степенью запыленности и загазованности, объективно оценивается качеством проветрива­ ния [14, 15]

где Gu и Сф — соответственно допустимое и фактическое содер­ жания примесей в рудничном воздухе, %.

8

Качество проветривания К в дальнейшем используется нами как объективный критерий оценки, правда, в несколько изме­ ненном по сравнению с формулой (3) виде.

Одним из главных факторов, связанных с вентиляционной си­ стемой и существенно влияющих на экономические показатели ра­ боты подземных предприятий, является рудничный микроклимат (температура, барометрическое давление, влажность и скорость рудничного воздуха). Поэтому необходимо определить меру влия­ ния параметров микроклимата в подземных выработках на повы­ шение производительности труда и возникновение производст­ венно обусловленных простудных заболеваний.

Для обоснования экономических показателей необходимо пред­ варительно оценить систему по объективным критериям. Однако в области рудничной вентиляции и техники безопасности такого комплекса оценок еще не существует. Это в свою очередь не по­ зволяет не только подсчитать в общем плане экономический эф­ фект от функционирования системы или от внедрения конкретных мероприятий, но даже просто объективно обосновать ту или иную сумму расходов, как бы мала или велика она пи была. По-видимому, именно это и является причиной подхода к вентиляционным си­ стемам рудников с экономических позиций как к фактору, уве­ личивающему расходы предприятия и, следовательно, снижаю­ щему его прибыль. Однако такой подход может существовать до тех пор, пока не найдется метода обоснования расходов на меро­ приятия по технике безопасности и определения экономического эффекта от них.

Как следует из всего сказанного, решение данного вопроса состоит из разработки методов объективной оценки вентиляцион­ ной системы для обоснования экономических показателей, опре­ деления экономической эффективности системы, закономерностей изменения производительности и простудной заболеваемости от параметров рудничного микроклимата, на основе которых обосно­ вываются экономические показатели и экономическая эффек­ тивность функционирования системы.

1.2. МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ СИСТЕМЫ РУДНИКА

Одной из основных оценок целого ряда различных по назначе­ нию систем является эффективность их функционирования. Венти­ ляционные системы рудников не являются в этом случае исключе­ нием. В понятие эффективности одни исследователи вкладывают трудность (или легкость) проветривания, оценивая ее величинами эквивалентных отверстий, аэродинамических сопротивлений сети, общерудничных депрессий и т. д. Другие под эффективностью реко­ мендуют понимать качество проветривания, т. е. степень очистки рудничного воздуха в увязке с временным фактором. Третьи

9