"ГОСТ Р 71652-2024. Национальный стандарт Российской Федерации. Горное дело. Методы определения риска загазирования горных выработок. Общие принципы"
(утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 01.10.2024 N 1345-ст)

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным бюджетным учреждением "Российский институт стандартизации" (ФГБУ "Институт стандартизации"), Федеральным государственным бюджетным учреждением науки Институтом проблем комплексного освоения недр им. академика Н.В. Мельникова Российской академии наук (ИПКОН РАН)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 269 "Горное дело"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 1 октября 2024 г. N 1345-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Настоящий стандарт устанавливает общие принципы определения риска загазирования горных выработок при подземной угледобыче, использование которых направлено на повышение объективности оценки рисков при подземной угледобыче.

Стандарт разработан с целью повышения объективности оценки рисков при подземной угледобыче. В стандарте предусматривается, что определение рисков на вновь запускаемом участке оценивают на основе априорных методов, с последующим переходом на апостериорные методы (которые на практике практически не применяются). Следует отметить, что только апостериорные оценки, получаемые в ходе эксплуатации производственного участка шахты, дают объективную оценку состояния промышленной безопасности.

Общие принципы определения рисков загазирования будут способствовать гармонизации национальных и международных нормативных документов.

Настоящий стандарт устанавливает общие принципы и методы определения риска загазирования горных выработок при подземной угледобыче, использование которых направлено на повышение объективности оценки рисков при подземной угледобыче.

Требования настоящего стандарта предназначены для использования организациями, занимающимися определением риска загазирования горных выработок, включая организации, занимающиеся проектированием, строительством, реконструкцией и техническим перевооружением угольных шахт, а также ответственными заинтересованными сторонами, осуществляющими контроль и государственный надзор в сфере промышленной безопасности.

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

2.1 горная выработка: Сооружение в недрах Земли или на ее поверхности, созданное в результате ведения горных работ и представляющее собой полость в массиве.

2.2

2.3

2.4

2.5

2.6

2.7

2.8

2.9

2.10 цена риска (стоимостная мера риска): Математическое ожидание экономических потерь из-за отказов системы.

2.11 ущерб: Негативное последствие нежелательного события или ситуации.

2.12

3.1.1 Методы определения риска включают установление вида риска (по наступлению или возможному наступлению) конкретного события, определение вероятности наступления установленного неблагоприятного события, оценку величины возможного ущерба (выход из строя оборудования и механизмов, упущенная выгода, стоимость ремонта и т.д.) и выполнение операции сопоставления вероятности наступления установленного неблагоприятного события и величины возможного ущерба.

3.1.2 Стоимостная мера риска предназначена для обезличенной оценки возможных убытков, как от отдельного вида неблагоприятного события, так и от всех видов неблагоприятных событий.

Пример - Возможны два неблагоприятных события. Первое с вероятностью 0,5, второе с вероятностью 0,000001. Убытки от этих событий составят соответственно 2 рубля и 1 000 000 рублей. Стоимостная мера риска для них будет одинаковая. Для первого 0,5·2 = 1 рубль, для второго 0,000001·1 000 000 = 1 рубль.

Определение риска загазирования горных выработок допускается выполнять априорным и апостериорным методами.

Априорный метод необходимо использовать в случаях, когда отсутствуют данные сменных хронометражей работы производственного участка, то есть когда отрабатывают новый выемочный столб и отсутствует лава-аналог.

Апостериорный метод необходимо использовать в случаях, когда сведения по сменным хронометражем работы производственного участка накопились и из них можно сформировать значимую статистическую выборку (10 - 15 рабочих смен) или когда отрабатывают выемочный столб, имеющий схожие характеристики и параметры (мощность пласта, природную газоносность, углы падения и простирания, схожие режимы и методы подготовки к выемке, включая дегазацию и т.д.) ранее отработанного выемочного столба (лава-аналог).

Выполнение процедур по оценке риска загазирования горных выработок априорным методом следует:

- оценить вероятность числа возможных остановок технологического процесса выемки полезного ископаемого для дополнительного проветривания выемочного участка за смену;

- вычислить необходимое время проветривания выемочного участка;

- по плану расположения технологического и энергетического оборудования выемочного участка определить время, необходимое для подготовки механизированного комплекса к работе (подача энергии, проверка защит, проверка готовности всех систем механизированного комплекса к работе), при этом считать, что произойдут сбои и отказы при выполнении не менее 30% от необходимого числа операций.

Определяют стоимость "недобытого" за время простоя угля и общешахтные расходы.

Стоимостную меру риска R(n,t) загазирования очистного забоя (число n_z и продолжительность t_z) за смену определяют произведением вероятности остановки на проветривание, вероятности продолжительности проветривания и упущенной выгоды за время простоя (проветривания).

Выполнение процедур по оценке риска загазирования горных выработок апостериорным методом по данным лавы-аналога необходимо определить по данным сменных хронометражей работы производственного участка лавы-аналога:

- число срабатывания аэрогазовой защиты по превышению нормативных значений концентрации метана;

- продолжительность проветривания производственного участка после срабатывания аэрогазовой защиты по превышению нормативных значений концентрации метана;

- время, затраченное на подготовку механизированного комплекса к работе (подача энергии, проверка защит, проверка готовности всех систем механизированного комплекса к работе, устранение сбоев и отказов и т.д.);

- число остановок технологического процесса на проветривание, инициированных сменными работниками по причине близких значений концентрации метана к пороговым нормативным значениям;

- продолжительность проветривания производственного участка, инициированного сменными работниками по причине близких значений концентрации метана к пороговым нормативным значениям;

- время, затраченное на пуск выемочного комбайна.

Примечание - Допускается использовать общее время проветривания, указанное в хронометраже работы производственного участка.

Выполнение процедур по определению риска загазирования горных выработок апостериорным методом по данным работы производственного участка при формировании значимой статистической выборки (устойчивой работы лавы не менее трех рабочих дней) необходимо определить по данным сменных хронометражей работы производственного участка:

- число срабатывания аэрогазовой защиты по превышению нормативных значений концентрации метана;

- продолжительность проветривания производственного участка после срабатывания аэрогазовой защиты по превышению нормативных значений концентрации метана;

- время, затраченное на подготовку механизированного комплекса к работе (подача энергии, проверка защит, проверка готовности всех систем механизированного комплекса к работе, устранение сбоев и отказов и т.д.);

- число остановок технологического процесса на проветривание, инициированных сменными работниками по причине близких значений концентрации метана к пороговым нормативным значениям;

- продолжительность проветривания производственного участка, инициированного сменными работниками по причине близких значений концентрации метана к пороговым нормативным значениям;

- время, затраченное на пуск выемочного комбайна.

Примечание - Допускается использовать общее время проветривания, указанное в хронометраже работы производственного участка.

По определенному числу остановок необходимо построить гистограммы числа остановок технологического процесса, вызванного необходимостью провести проветривание производственного участка. Оптимальное число диапазонов гистограммы k, округленное до ближайшего целого, следует определять по формуле Стерджесса

где n - общее число наблюдений.

Определяют параметры теоретической функции плотности распределения вероятности случайных событий (числа остановок на проветривания и продолжительность проветривания), наиболее точно описывающих эмпирические распределения случайных величин. Для этого следует использовать метод максимального правдоподобия. Вероятность наступления нежелательного события следует определять по шкале от 0 до 1. Выбранные функции плотности распределения вероятности случайных событий следует проверить с помощью критериев согласия Колмогорова и Пирсона.

В случае остановки технологического процесса при срабатывании аэрогазовой защиты по превышению нормативных значений концентрации метана, необходимо сложить время, затраченное на проветривание производственного участка после срабатывания аэрогазовой защиты по превышению нормативных значений концентрации метана, и время, затраченное на подготовку механизированного комплекса к работе (подача энергии, проверка защит, проверка готовности всех систем механизированного комплекса к работе, устранение сбоев и отказов и т.д.).

Примечание - Допускается использовать общее время проветривания, указанное в хронометраже работы производственного участка.

В случае остановки технологического процесса для проветривания производственного участка, инициированной сменными работниками по причине близких значений концентрации метана к пороговым нормативным значениям, необходимо сложить время проветривания производственного участка, инициированное сменными работниками по причине близких значений концентрации метана к пороговым нормативным значениям, и время, затраченное на пуск выемочного комбайна.

Примечание - Допускается использовать общее время проветривания, указанное в хронометраже работы производственного участка.

Из полученных двух выборок значений времени общей продолжительности остановки технологического процесса выемки угля (по причине срабатывания аэрогазовой защиты по превышению нормативных значений концентрации метана и инициированные сменными работниками по причине близких значений концентрации метана к пороговым нормативным значениям) необходимо сформировать одну общую выборку.

По сформированной общей выборке значений времени общей продолжительности остановок технологического процесса выемки угля при необходимости провести проветривание производственного участка необходимо построить гистограммы времен остановки технологического процесса выемки угля. Оптимальное число диапазонов гистограммы k, округленное до ближайшего целого, следует определять по формуле Стерджесса.

На основе полученной гистограммы числа остановок технологического процесса, вызванного необходимостью провести проветривание производственного участка, следует с помощью метода максимального правдоподобия определить параметры теоретической функции плотности распределения вероятности случайных событий (числа остановок на проветривания и продолжительность проветривания), наиболее точно описывающих эмпирические распределения случайных величин.

Полученные функции плотности распределения вероятности случайных событий - остановок технологического процесса для проветривания производственного участка следует проверить с помощью критериев согласия Колмогорова и Пирсона.

На основе полученной гистограммы времен общей продолжительности остановки технологического процесса выемки угля на проветривание производственного участка следует с помощью метода максимального правдоподобия определить параметры теоретической функции плотности распределения вероятности случайных событий (числа остановок на проветривания и продолжительность проветривания), наиболее точно описывающих эмпирические распределения случайных величин.

Полученные функции плотности распределения вероятности случайных событий - продолжительности проветривания производственного участка следует проверить с помощью критериев согласия Колмогорова и Пирсона.

Стоимостную меру риска R(n,t) загазирования очистного забоя (число n_z и продолжительность t_z) за смену при различных уровнях доверительной вероятности (p^z) определяют произведением вероятности остановки на проветривание, вероятности продолжительности проветривания и упущенной выгоды, образующейся на основе стоимости "недобытого" за время простоя угля и общешахтных расходов.

Пример - Распределение числа остановок на проветривание наиболее точно описывается непрерывным экспоненциальным распределением и дискретным распределением Пуассона . Распределение продолжительности проветривания наиболее точно описывается непрерывным распределением Вейбулла . Тогда риск загазирования очистного забоя, с учетом общешахтных расходов в единицу времени q, определяется по формуле

где n_z - число загазирований;

t_z - продолжительность загазирований;

p^z - уровень доверительной вероятности;

- параметр экспоненциального распределения вероятности (среднее время наступления очередного загазирования очистного забоя после проветривания);

- гамма-функция;

k - коэффициент формы распределения Вейбулла;

q - общешахтные расходы в единицу времени.

Целью анализа тенденции изменения и определения риска загазирования горных выработок является повышение промышленной безопасности ведения горных работ и повышение их экономической эффективности.

Анализ тенденции изменения и определения риска загазирования горных выработок представляет собой логическую цепочку, которая при системном применении позволяет проанализировать и оценить степень риска, связанного с загазированием горных выработок. При необходимости после оценки риска и определения тенденции его изменения следует принять меры и мероприятия (дополнительная дегазация, частичная разгрузка, проведение опережающего бурения, изменения режима работы выемочного комбайна и т.д.) по его снижению. Для адекватного снижения риска загазирования горных выработок может потребоваться повторение этого процесса.

Если не будут приняты соответствующие меры и мероприятия по снижению риска загазирования горных выработок, опасности, возникающие при загазировании горных выработок, не будут снижены, что может повлечь за собой причинение материального ущерба технологическому оборудованию, конструкции горной выработки и вреда здоровью горнорабочих.

Анализ изменения риска загазирования горных выработок при продвижении фронта горных работ, определенного апостериорным методом, выполняют по изменению стоимостной меры риска, по параметрам, характеризующим распределение вероятности.

Если в ходе анализа изменения риска загазирования горных выработок при продвижении фронта горных работ стоимостная мера риска снижается и если для этого были проведены соответствующие мероприятия по снижению газоносности выемочного блока и вмещающих пород, то они дадут положительный результат.

Если в ходе анализа изменения риска загазирования горных выработок при продвижении фронта горных работ стоимостная мера риска не меняется и при этом остается незначительной, то следует считать, горные работы имеют минимальный риск загазирования горных выработок.

Если в ходе анализа изменения риска загазирования горных выработок при продвижении фронта горных работ стоимостная мера риска не меняется и при этом остается значительной, то следует считать, горные работы имеют значительный риск загазирования горных выработок. В этом случае необходимо принять дополнительные меры по снижению газоносности выемочного блока и вмещающих пород и существенно изменить режим работы выемочного комбайна (уменьшить скорость подачи, изменить челночный режим на однопроходный и т.д.).

Если в ходе анализа изменения риска загазирования горных выработок при продвижении фронта горных работ стоимостная мера риска растет, то риск загазирования горных выработок возрастает. Поэтому необходимо принять меры по снижению газоносности выемочного блока и вмещающих пород и (или) изменить режим работы выемочного комбайна.

Одним из эффективных способов, позволяющих оценивать интенсивность остановок технологического процесса выемки полезного ископаемого, является применение коэффициента формы распределения вероятности Вейбулла, который характеризует интенсивность отказов "нормального" состояния техногенной среды производственного участка угольной шахты, т.е. возникновение концентраций метана в очистной горной выработке, близких к пороговым нормированным значениям и значениям, при которых срабатывает аэрогазовая защита.

Поэтому при использовании апостериорного метода определения риска загазирования горных выработок всегда необходимо проанализировать коэффициент формы распределения вероятности Вейбулла, даже в том случае, если это распределение вероятности не было определено наилучшим при использовании метода максимального правдоподобия в ходе определения теоретической функции плотности распределения вероятности случайных событий - числа загазирований производственного участка.

Анализ коэффициента формы распределения вероятности Вейбулла позволяет определить, насколько снижается частота загазирования горных выработок и как следствие повышается уровень промышленной безопасности. В этом случае коэффициент формы распределения вероятности Вейбулла менее единицы.

Если не меняется частота загазирования горных выработок и, как следствие, не меняется уровень промышленной безопасности, то коэффициент формы распределения вероятности Вейбулла равен единице.

Если растет частота загазирования горных выработок и, как следствие, понижается уровень промышленной безопасности, то коэффициент формы распределения вероятности Вейбулла более единицы.